Wie berechne ich eine Umlaufbahn?

In der Astronomie tritt häufig die Frage auf, wie man eine Umlaufbahn berechnet. Umlaufbahnen sind nämlich von großer Bedeutung. Das gilt nicht nur für Planeten, die einen Stern umkreisen, sondern auch für die Raumfahrt und für die Satelliten.

Was ist eine Umlaufbahn?

• Als Umlaufbahn müssen Sie sich die elliptische Bahn vorstellen, die ein Planet um einen Stern beschreibt.
• Eine stabile Umlaufbahn kann nur dann entstehen, wenn sich die Gravitationskräfte und die auftretenden Fliehkräfte gegenseitig aufheben. Das heißt, ein Himmelskörper muss bei einem bestimmten Abstand zum Zentralstern eine gewisse Geschwindigkeit haben, damit er auf der Umlaufbahn bleibt.
• Ist die Geschwindigkeit des Himmelskörpers zu groß, würde er im Laufe der Zeit die Umlaufbahn verlassen und in die Weiten des Weltraums abdriften.
• Falls die Geschwindigkeit zu gering ist, würden die Gravitationskräfte den Himmelskörper in Richtung des zentralen Sterns ziehen. Das würde dann irgendwann zur Kollision führen und der Himmelskörper wäre zerstört.
• Doch jetzt fragen Sie sich wahrscheinlich, wie man denn eine Umlaufbahn berechnet.

So berechnet man eine Umlaufbahn

1. Schon im Jahre 1618 hat der Astronom Johannes Kepler sich mit dieser Frage befasst und auch eine Lösung zum Berechnen von Umlaufbahnen gefunden. Das dritte Keplersche Gesetz lautet a³ = p². Als a wird der mittlere Abstand zum Zentralstern bezeichnet. P ist die Abkürzung für die Umlaufzeit.
2. Damit Sie sich das besser vorstellen können, folgt ein kleines Beispiel: Die Erde befindet sich in einem Abstand von einer astronomischen Einheit von der Sonne. Eine astronomische Einheit wird AE abgekürzt und beträgt 149,6 Millionen Kilometer. Die Umlaufzeit beträgt 1 Jahr.
3. Mit diesen Daten können Sie jetzt die Umlaufbahn des Planeten Jupiter berechnen. Der Jupiter ist 5 AE von der Sonne entfernt. Jetzt müssen Sie lediglich 5³ rechnen. Das Ergebnis lautet 125. Aus der Zahl 125 brauchen Sie dann nur noch die Quadratwurzel zu ziehen. Das Ergebnis lautet: 11,18. Das heißt, dass der Jupiter 11,18 Jahre braucht, um einmal die Sonne zu umkreisen.

Jetzt werden Sie sich fragen, warum gerade vom Jupiter die Umlaufbahn? Die Umlaufbahn vom Jupiter ist sehr einfach zu berechnen. Sobald Sie dieses Prinzip verstanden haben, können Sie damit alle Umlaufbahnen berechnen.