Diskussion:Libration
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Ist der Mond ein Ei Bearbeiten
Die unregelmäßige eiernde Bewegung des Mondes ist zumindest weitgehend erklärbar durch die Bewegung des Beobachter relativ zum Mond. Es handelt sich folglich nur scheinbar um eine Bewegung der Achse des Mondes.
Allerdings tauchen immer wieder Berichte über eine eventuell nicht achsialsymmetrische Massenverteilung des Monde (Stichwort: Mondbeule) auf. Gäbe es tatsächlich eine solche, sollte die Gravitation der Erde ein Drehmoment auf den Mond ausüben und die Achse sich tatsächlich ungleichmäßig drehen.
Die Bewegung des Mond kann aber heute mittels auf dem Mond angebrachter Spiegel und Laufzeitmessungen von Laserstrahlen metergenau vermessen werden. Daher sollte selbst die kleinste Abweichung bestimmt werden können. Ist der Mond also ein Ei oder sind diese Berichte erfunden ? --FsswsbA 10:03, 15. Aug 2006 (CEST).
- Ja, gehört imho aber nach Mondrotation, analog Erdrotation. --Rainald62 (Diskussion) 20:10, 25. Dez. 2018 (CET)
Hi folks,
ich habe in meinem Physik-Studium gelernt, das bestimmte Bahnkurven im 2n-dimensionalen Raum der n verallgemeinerten Koordinaten q_i (i=1..n) und deren n konjugierten Impulse p_i eines gegebenen Systems u.a. folgendermaßen zu kategorisieren sind:
(i) Z.B. für ein Pendel nach gewöhnlichen Verständnis, etwa einer Kinderschaukel [ n=1 (1D-Problem) mit q=Winkelauslenkung, p=Winkelgeschwindigkeit] handelt es sich normalerweise um eine Vibration: eine zeitlich periodische Bewegung mit beschränkten Orts- und Impulswerten, die in diesem Beipiel in der p-q-Ebene (Poincaree-Schnitt) eine ellipsenartige gechlossene Trajektorie ergeben.
(ii) Gelingt es den Kindern in diesem Beispiel jedoch, dauerhaft Loopings zu erzeugen, dann handelt es sich ebenso um eine zeitlich periodische Bewegung. Und zwar mit beschränkter Impulskoordinate (die Geschwindigkeiten sind nach wie vor begrenzt), aber divergierender Ortskoordinate (der Winkel wächst mit jedem Looping um 2 pi), so dass sich im Poincaree-Schnitt keine geschlossene Kurve, sondern eine "Welle" ergibt.
Und genau das nennt man Libration. (nicht signierter Beitrag von 79.213.179.241 (Diskussion) 21:04, 28. Nov. 2019 (CET))
Libration und gebundene Rotation Bearbeiten
So interessant der vorliegende Artikel ist, er könnte noch viel interessanter sein, wenn die ja schon gelegte Spur zur Ursache und Wirkung der "gebundenen Rotation" etwas weiter ausgeleuchtet würde. Wenn ich die nötigen Daten zur Verfügung hätte, würde ich dazu gern etwas schreiben. So wie es aussieht kann ich aber nur Denkanstöße geben:
1. Im Diskussionsabschnitt "Ist der Mond ein Ei?" wird zumindest implizit die Frage aufgeworfen, warum keine messbare "Restdrehung" des Monds übrig geblieben ist, in Fortschreibung der über lange Zeiten wirkenden Bremsbewegung der Gezeitenkräfte. Stellt man sich ein beliebiges gravitativ aneinander gebundenes System von zwei Körpern vor, die unter Krafteinwirkung deformierbar sind, ergibt sich als Konsequenz, dass diese Körper sich unter anderem in ihrer Eigenrotation gegenseitig beeinflussen. Die Art und zeitliche Entwicklung dieser Beeinflussung hängt davon ab, ob die Deformation (a) elastischer oder (b) plastischer Art ist. Bei elastischer Deformation geht keine Energie in Form von Wärme verloren. Bei plastischer Verformung geht in jedem Fall Energie verloren, jedoch sollte man die Fälle einer (b1) irreversiblen oder (b2) reversiblen Verformung unterscheiden. Ein Beispiel der ersten Art ist die zunehmende Annäherung einer ursprünglich unregelmäßigen Körperform an die Kugelgestalt, eines der zweiten Art das Auftreten von Gezeitenströmungen. Als Konsequenz ergibt sich eine Veränderung der Eigenrotation der beteiligten Körper, die (a) periodisch und/oder (b) epochal - d.h. in über längere Zeiträume fortschreitender Weise - abläuft.
2. Da in realen Systemen immer ein Anteil von plastischer Verformung zu erwarten ist, dürfte die Beeinflussung der Eigenrotation sich zunehmend (also asymptotisch) einem Endzustand annähern, der - in Extrapolation nach Unendlich - natürlich nur zwei Möglichkeiten zulässt: Entweder die Körper driften weit genug auseinander, so dass die Annahme eines Zweikörpersystems nicht mehr gültig ist und äußere Einflüsse zu einer Trennung der Bindung führen, oder die reiben sich gegenseitig völlig auf und werden zu einer chaotischen rotierenden Wolke, die dann wiederum eine historische Weiterentwicklung erfährt, die rein thermodynamisch zu beschreiben ist und daher nicht mehr unabhängig von der kosmischen Umgebung zu denken ist (Teilchenabstrahlung, elektromagnetische Energieverluste). Da im realen Kosmos über lange Zeiträume immer wieder einmal mit Störungen der exklusiven "2-Körper-Interaktion" zu rechnen ist (Meteoriten, Begegnungen mit anderen Himmelskörpern, Sonnenwind etc.), kann man davon ausgehen, dass es recht sinnlos ist, die Theorie der Interaktion über unendliche Zeiträume zu erstrecken. Jedes reale 2-Körpersystem stellt eine Momentaufnahme dar, die ab dem letzten größeren Außeneinfluss bis zum aktuellen Beobachtungszeitpunkt reicht und letztlich die mathematisch-physikalische Konsequenz der (zunächst als unbekannt anzusehenden) Ausgangsbedingungen ist.
3. Auch wenn die Definition des Begriffs "Gebundene Rotation" anscheinend noch nicht von allen im gleichen Sinn verstanden wird (siehe Wikipedia-Stichwort "Gebundene Rotation"), dürfte im wesentlichen Übereinstimmung herrschen, dass es sich um ein Phänomen der Synchronisation von Perioden unterschiedlicher Systemparameter handelt. Wenn es denn so ist, dass heute im Sonnensystem bei einer auffällig großen Anzahl von 2-Körpersystemen zumindest beim kleineren Partner die Eigendrehung synchron mit der Drehung des Gesamtsystems verläuft, landet man schnell bei der plausiblen Erklärung, dass dies eben den Endzustand einer gezeitenbedingten gegenseitigen Abbremsung oder Beschleunigung einer ursprünglichen unabhängigen Eigenrotation des betroffenen Partners darstellt. Wie unter 2. erläutert, gibt es aber keinen Endzustand, sondern nur eine zunehmende Annäherung an einen Endzustand. Je genauer man hinschaut umso öfter müsste man auf Restwirkungen der Anfangsbedingungen stoßen.
4. Welcher Art sollten die unter 3. postulierten Restwirkungen sein? Im Idealfall, wenn die innere Struktur des betrachteten Systempartners perfekt kugelsymmetrisch ist, also jede Abweichung davon nur unter unmittelbarer Berücksichtigung der aktuellen Gezeitenkraft entsteht, würde die Eigendrehung nie die perfekte Synchronizität erreichen. Man könnte zumindest über lange Zeiträume eine Restdrehung messen, die verhindert, dass dem anderen Partner tatsächlich immer die gleiche Seite zugewendet bleibt. Da diese Idealstruktur aber unrealistisch ist (der Mond ist ja tatsächlich ein Ei!), wird es bei stetig schwächer werdendem Eigendrehimpuls immer einen definierten Zeitpunkt geben, zu dem der betrachtete Partner die volle Drehung nicht mehr schafft, dann kurz in einer labilen Synchrondrehung mit dem Partner verharrt und dann seine Relativdrehung umkehrt und zurückschwingt in die umgekehrte labile Synchronlage. Es entsteht also eine Art Pendelbewegung mit einer Amplitude, die zwar über lange Zeiträume weiter abnimmt, aber auch immer weniger Energieverbrauch durch Gezeiteneffekte aufzuweisen hat.
5. Ein in der unter 4. geschilderten Weise eingebremster Partner eines 2-Körpersystems zeigt die Eigenschaften eines Pendels, im engeren Sinn also eine Art von Libration. Aus der gegebenenfalls gemessenen Pendelfrequenz kann unmittelbar auf Masse und Asymmetrie der Masseverteilung dieses Partners geschlossen werden. Die Messung solcher Phänomene könnte also interessante Beiträge zum Verständnis der Physik und der Geschichte existierender planetarer 2KSe liefern. Mir ist nicht bekannt, ob jemals solchen Fragen in Messungen nachgegangen wurde. Jedenfalls enthalten die von mir in Wikipedia aufgerufenen Fundstellen keine Hinweise darauf.
Die damit umrissene Thematik wird in der aktuellen Version dieses Eintrags ("Libration") nur mit einem einzigen Satz berührt: "Bei der physischen Libration bewirkt die Gravitation der Erde durch Gezeitenkräfte eine tatsächliche leichte Bewegung des Mondes. Sie beträgt aber nur maximal 0,04 Grad." Das mag richtig sein. Es fehlt jedoch jeder Ansatz einer Erklärung im Sinne des unter 1. bis 5. Gesagten. Und das ist äußerst schade, zumal bekanntermaßen der Fortschritt der Erkenntnis immer mit der sorgfältigen Untersuchung kleiner Abweichungen von der Theorie beginnt, die Aussage "nur 0,04 Grad" die Aufmerksamkeit also geradezu provoziert. Meine (möglicherweise irrige) Vermutung ist, dass die in dem zitierten Satz beschriebene Libration gar keine Restwirkung der ursprünglichen Systemzustände ist, sondern eine besondere Form der aktuellen Gezeitenwirkung darstellt. Aufklärung dazu könnte die Angabe der zeitlichen Periodizität dieser "physischen" Pendelbewegung geben. Leider habe ich aber auch dazu weder in Wikipedia noch sonst wo irgendwelche Hinweise gefunden.
In Konsequenz des Gesagten könnte ich mir einigen Nutzen vorstellen, der daraus entstehen könnte, dass in dem Artikel "Libration" etwas genauer darauf eingegangen wird, welche 2-Körpersysteme im Sonnensystem Effekte der gebundenen Rotation aufweisen (siehe dazu auch Wikipedia-Eintrag "Gebundene Rotation") und welche nicht. Daraus könnten sich Rückschlüsse darauf ergeben, welchen Gesetzmäßigkeiten solche Effekte unterliegen und wie sie mit Bahnparametern und Größe, Abstand und physikalischer Beschaffenheit der Partner zusammenhängen. Falls dabei irgendwo gar atypische Pendelbewegungen entdeckt würden, könnte ich mir durchaus weitere Konsequenzen für unser Bild des Universums vorstellen. Ich möchte noch nicht einmal ausschließen, dass z.B. der Erdmond momentan zufällig für ein paar Jahrtausende in einer der zwei unter 4. genannten labilen Synchronlagen verweilt und sich irgendwann wieder relativ zu Erde zu drehen beginnt. Dies nur zur Anregung der Phantasie - Berechnungen dazu habe ich nicht angestellt, weshalb ich mir durchaus auch Pendelperioden im Bereich von Millionen von Jahren vorstellen kann. Könnte natürlich auch sein, dass sich bei sehr langsamer Drehung die Gezeitenwirkung sogar deutlich verstärkt, abhängig von den Materialeigenschaften des Monds. Aber selbst das wäre eine Erwähnung wert. Nix für Ungut ... und: es lebe die Kompetenz der Fachleute! --Lecteurx (Diskussion) 17:49, 5. Feb. 2024 (CET)