30 Tage kostenlos testen:
Mehr Spaß am Lernen.

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Jetzt Teil der Test-Community werden und tolle Dankeschöns kassieren!

Himmelskörper – Bewegung 08:24 min

Textversion des Videos

Transkript Himmelskörper – Bewegung

Hallo und herzlich willkommen zu Physik mit Kalle. Wir wollen uns heute im 1. Video zur Gravitation mit den Bewegungen von Himmelskörpern beschäftigen. Wir lernen heute, was Gravitation ist und wie sie entdeckt wurde. Wir wollen uns in einer kurzen Geschichte der Astronomie ansehen, wie es genau dazu kam, und zum Schluss führen wir uns noch zu Gemüte, was genau die Wissenschaftler bewogen hat, vom geozentrischen zum heliozentrischen Weltbild zu wechseln. Dann wollen wir mal. Ihr wisst wahrscheinlich schon, die gegenseitige Anziehung, die 2 Körper aufgrund ihrer Masse zueinander ausüben, nennt man Gravitation. Ein anderer Begriff dafür ist z. B. auch Schwerkraft. Die Gravitation ist eine der 4 physikalischen Grundkräfte. Und obwohl sie eigentlich die Schwächste unter den Vieren ist, ist sie in der Größenordnung von Planeten, Sonnensystemen und Galaxien diejenige, die mit Abstand am meisten Einfluss hat. Entdeckt wurde sie, während man über viele Jahrhunderte den Planeten und sein Sonnensystem erforscht hat. Seit man das Gravitationsgesetz kennt, kann man die Bewegung von Himmelskörpern erklären und relativ genau voraussagen. Welche wichtigen Schritte aber nun genau zu dieser Entdeckung geführt haben, also eine kurze Geschichte der Astronomie sozusagen, das wollen wir uns im nächsten Kapitel ansehen. Am Anfang wurde die Astronomie hauptsächlich benutzt, um Erkenntnisse über die Erde zu gewinnen. Wie ihr vielleicht wisst, dachten die frühen Kulturen, also z. B. die Babylonier, dass die Erde eine Scheibe sei. Das heißt, die erste wichtige Entdeckung war, dass die Erde keine Scheibe, sondern eine Kugel ist. Diese Entdeckung machte ungefähr 350 v. Chr. Aristoteles, der gleich mehrere gute Argumente fand, warum das so sein muss. Wenn ein Schiff auf einen Hafen zufährt, dann sieht man nicht gleich das ganze Schiff auf einmal, sondern zuerst die Mastspitze und dann kommt langsam von oben nach unten der Rest des Schiffes in Sicht. Das liegt daran, dass das Schiff nicht auf einer Scheibe, sondern auf einer Kugel fährt. Er führte außerdem an, dass der Schatten der Erde auf dem Mond, bei einer Mondfinsternis immer kreisförmig ist. Und zusätzlich geht die Sonne an verschiedenen Orten, zu verschiedenen Zeiten auf. All diese Beobachtungen lassen nur einen Schluss zu: Die Erde ist eine Kugel. Mit dieser Information bewaffnet, machte sich Eratosthenes ca. 150 Jahre später daran, den Erdumfang zu berechnen. Und zwar mit folgendem Trick: Er ließ am gleichen Tag, zur gleichen Zeit, in 2 weit voneinander entfernten Städten den Winkel messen, mit dem die Sonne am Himmel steht. Der Unterschied zwischen diesen beiden Winkeln ist der Winkel, den die beiden Punkte auf der Erdoberfläche mit dem Erdmittelpunkt einschließen. Und daraus konnte er den Erdumfang ausrechnen. Er kam auf ein wenig über 39.000 km und lag damit nur ein bisschen mehr als 1 % falsch. In dieser Zeit gab es noch viele andere kleine Entdeckungen und alle aufzuzählen, würde bei Weitem unseren Rahmen sprengen. Deswegen wollen wir uns nur noch einen ansehen, und zwar Claudius Ptolemäus, der damals alles, was man so über Astronomie, die Sterne und die Erde wusste, aufschrieb und damit auch als Begründer des geozentrischen Weltbilds gilt. Man dachte nämlich damals, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums ist. Und obwohl Ptolemäus nicht der 1. war, der diese Theorie hatte, wird sie heute im Allgemeinem ihm zugeschrieben. Man kann im Allgemeinen grob sagen, das Mittelalter war keine gute Zeit für Wissenschaftler. Deswegen springen wir auch mal ein ganzes Stück weiter, ins Jahr 1543. Schon seit langer Zeit versuchte man, die Bewegungen der Planeten im Sonnensystem mit dem geozentrischen Weltbild zufriedenstellend zu erklären. Und man stieß dabei immer auf neue Probleme. Nikolaus Kopernikus war der Erste, der sagte: Wenn es so schwierig zu erklären ist mit unserem Weltbild, dann ist das Weltbild vielleicht einfach falsch und schloss, dass die Erde wohl nicht der Mittelpunkt des Universums sein muss, sondern wahrscheinlich eher die Sonne. Man nennt dies das heliozentrische Weltbild und es war nicht besonders beliebt. Ca. 1600 z. B. erklärte Giordano Bruno, er sei der Meinung, dass es bestimmt nicht nur eine, sondern viele Sonnen im Universum gebe, noch viel mehr Planeten und höchstwahrscheinlich auch viele andere Lebewesen. Respekt, der Mann hat Fantasie, würde man heute sagen. Er ist damals natürlich auf dem Scheiterhaufen gelandet. In diese Zeit fällt auch Gallileo Gallilei, der als Erster das Universum mit der Hilfe eines Teleskops untersuchte, und ebenfalls mit der Inquisition zusammenstieß. Die Kirche konnte sich aber wehren, wie sie wollte. Das heliozentrische Weltbild wurde immer beliebter. Ein weiterer, wichtiger Schritt wurde von Johannes Kepler ungefähr 1615 getan, als er die Keplerschen Gesetze aufstellte. Sie besagten unter anderem, dass sich die Planeten auf Ellipsenbahnen um die Sonne bewegen. Und damit konnte endlich die Bewegung von Planeten schön einfach erklärt werden. Und damit sind wir schon beim letzten und wichtigsten Schritt. 1687 stellte Isaac Newton sein Gravitationsgesetz auf. Er erklärte, dass sich 2 Körper aufgrund ihrer Masse gegenseitig anziehen.Damit konnte nun endlich nicht nur einfach erklärt werden, wie sich 2 Himmelskörper im Verhältnis zueinander bewegen, sondern vor allem, warum. Dieses Gesetz werden wir unter anderem in den folgenden Videos ordentlich unter die Lupe nehmen. Im letzten Kapitel wollen wir uns aber noch kurz ansehen, wie man nun eigentlich genau vom geozentrischen zum heliozentrischen Weltbild gekommen ist. Nach dem geozentrischen Weltbild war die Erde der Mittelpunkt des Universums. Die anderen Planeten und die Sonne bewegen sich in Kreisbahnen um die Erde. Das Ganze sollte also ungefähr so aussehen. Dem war aber leider nicht so. Mit der Zeit stellten die Wissenschaftler fest, dass die Bewegung der anderen Planeten im Sonnensystem im Verhältnis zur Erde eher einer Bahn folgt, die so aussieht. Man versuchte viele Jahrhunderte lang, diese Planetenbahnen mit dem geozentrischen Weltbild in Einklang zu bringen. Und dabei entwickelte man die sogenannte Epizykeltheorie. Die Idee war folgende: man kombinierte einfach 2 Kreisbewegungen. Man sagte also, die Planeten kreisen um die Erde, auf sogenannten Epizykeln. Das sind die kleinen, im Bild gepunktet eingezeichneten Kreise. Während sich die Planeten nun auf diesen Epizykeln bewegen, kreisen deren Mittelpunkte auf größeren Kreisbahnen, den sogenannten Deferenten - das sind die grün eingezeichneten Kreise - um die Erde. Man merkte aber bald, dass diese Theorie noch nicht ganz genau war. Man musste immer mehr Epizykel hinzunehmen und außerdem musste man bald die Erde auch ein kleines Stückchen aus dem Mittelpunkt entfernen. Und so kam man schließlich zum heliozentrischen Weltbild, denn es lieferte die deutlich einfachere Erklärung: Die seltsame Schleifenbahn entsteht nämlich natürlich dadurch, dass sowohl Erde als auch beobachteter Planet um die Sonne kreisen. Wie gerade eben schon gesagt, war der Erste, der dieses Weltbild vertrat, Kopernikus. Auch er verwendete aber noch Epizykel. Erst mit Johannes Kepler, der Ellipsenbahnen für Planeten vorschlug, konnte das Ganze schön erklärt werden und die Epizykeltheorie landete für immer in der Schublade. Wir wollen noch mal wiederholen, was wir heute gelernt haben: Gravitation nennt man die Anziehung, die 2 Körper aufgrund ihrer Masse aufeinander ausüben. Das Gravitationsgesetz wurde 1687 von Isaac Newton formuliert. Die seltsamen, schleifenförmigen Planetenbahnen waren der Hinweis, der dazu führte, dass das heliozentrische das geozentrische Weltbild ablöste. Als Vater dieser Theorie gilt Nikolaus Kopernikus. So, das war es schon wieder für heute. Ich hoffe, ich konnte euch helfen. Vielen Dank für das Zuschauen und vielleicht bis zum nächsten Mal, euer Kalle.

2 Kommentare
  1. Also ich fand das Video äußerst informativ, fast für jeden supi zu verstehen.

    Von Juliane Viola D., vor 2 Monaten
  2. Sehr viele Fachausdrücke, sehr schwer zu verstehen!

    Von Hausch Fuhrmann, vor mehr als 5 Jahren

Himmelskörper – Bewegung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Himmelskörper – Bewegung kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die wichtigen Weltbilder.

    Tipps

    Alle vier Begriffe bezeichnen Weltbilder oder Theorien zu der Beschaffenheit von Erde und Weltall.

    Lösung

    Geozentrisch bedeutet, dass die Erde im Zentrum steht.

    Heliozentrisch bedeutet, dass sich die Sonne im Zentrum befindet.

    Dies sind die wichtigsten Weltbilder der Geschichte.

    Das geozentrische Weltbild wurde bereits widerlegt. Unser heutiges Weltbild geht immer noch davon aus, dass das Zentrum eines jeden Sonnensystems die Sonne ist. Wir sprechen daher von einem heliozentrischen Weltbild.

    Ein anderes Weltbild, das nicht verbreitet ist, aber keinen Widerspruch zu den physikalischen Gesetzen liefert, ist das Innenweltbild, das zum Teil auch Hohlwelttheorie genannt wird. Dabei leben wir auf der Innenseite der Erde, wo sich auch das ganze Weltall befindet. Natürlich ist auch diese Theorie widerlegt, da wir Fotos von der Erde als Kugel haben und somit wissen, dass wir uns nicht im Inneren befinden.

  • Nenne die Definition der Gravitation.

    Tipps

    Was ist der Unterschied zwischen Masse und Gravitation?

    Überlege dir, was die vier physikalischen Grundkräfte sind.

    Schwerkraft ist nicht das Gleiche wie Gewichtskraft.

    Lösung

    Gravitation ist ein anderes Wort für Gravitationskraft oder Schwerkraft.

    Wichtig ist es, die Schwerkraft nicht mit der Gewichtskraft zu verwechseln. Die Gewichtskraft beschreibt die Kraft, mit der eine Masse zum Beispiel auf der Erdoberfläche angezogen wird. Die Formel lautet F=m$\cdot$g. Diese Fallbeschleunigung g hat auf der Erdoberfläche in Deutschland einen Wert von g=9,81 N/kg.

    Obwohl Gewichtskraft und Schwerkraft die gleiche Ursache haben, darf man beide nicht durcheinander bringen. Daher sprechen wir meistens nicht von der Schwerkraft, sondern von der Gravitationskraft.

    Die Gravitation beschreibt die Kraft, die zwei Körper aufeinander ausüben. Sie ist zwar abhängig von der Masse der Körper zwischen denen sie wirkt, jedoch nicht mit der Masse selbst oder seiner Einheit, dem Kilogramm, zu verwechseln.

    Betrachtet man drei Körper, dann überlagern sich jeweils die Kräfte zwischen zwei Körpern. Man kann also die Kraft zwischen Körper 1 und 2, zwischen 2 und 3 sowie 3 und 1 bestimmen und diese Kräfte nacheinander mit zwei Kräfteparallelogrammen addieren.

    Das kann man einfach so machen, da sich die Gravitationskraft nicht auf die verschiedenen Massen aufteilt. Sonst müssten wir schließlich auch leichter werden, sobald ein Meteorit auf der Erde einschlägt.

    Obwohl die Gravitation enorme Auswirkungen auf unser Sonnensystem und unser Leben auf der Erde hat, ist sie eine sehr schwache Kraft im Vergleich zu den anderen Grundkräften.

  • Beschreibe die Entwicklung unseres Weltbildes.

    Tipps

    Welche Weltbilder hatte man früher?

    Überlege dir, in welcher Reihenfolge die Weltbilder entwickelt worden sein könnten.

    Lösung

    Lange vor dem Beginn unserer Zeitrechnung hat man sich bereits über die Erde Gedanken gemacht und ist davon ausgegangen, dass die Erde eine Scheibe ist. Nach und nach entwickelten die bekannten Physiker Aristoteles, Ptolemäus und Kopernikus das vorherrschende Weltbild.

    Es wird heliozentrisches Weltbild genannt, weil die Sonne im Zentrum steht und die Planeten sich auf Bahnen um die Sonne drehen. Zur Zeit ist man dabei, unsere Galaxie zu erforschen. In so einer Galaxie gibt es sehr viele Sonnensysteme. Das Zentrum eines solchen Sonnensystems ist die Sonne selbst, die auf der Erde als Stern wahrgenommen werden kann. Um diese Sonne kreisen sehr häufig Planeten. Das Zentrum der Galaxie wiederum ist ein schwarzes Loch.

    Nach heutigen wissenschaftlichen Erkenntnissen besitzt etwa jeder fünfte sonnenähnliche Stern einen erdähnlichen Planeten. Das heißt, dass sich der Planet in einer Entfernung befindet, in der es nicht zu heiß und nicht zu kalt zum Leben ist.

  • Berechne den Erdumfang mit Eratosthenes Methode.

    Tipps

    Ein Kreis hat 360°.

    Die Sonnenstrahlen sind annähernd parallel.

    Lösung

    Um die Aufgabe zu lösen, ist es hilfreich, sich eine Skizze zu zeichnen. Da die Sonne verhältnismäßig weit weg ist, können ihre Lichtstrahlen hier auf der Erde als parallel angenommen werden.

    Um den Winkel zwischen den Punkten A und B zu bestimmen, muss nur subtrahiert werden: 20°-2°=18°.

    Nun wissen wir, dass 2000 km einem Winkel von 18° entsprechen. Um auf einen ganzen Kreis mit 360° zu kommen, muss nur noch mit 20 multipliziert werden:

    2000 km $\cdot$ 20 = 40.000 km.

  • Beschreibe die Epizykeltheorie.

    Tipps

    Überlege dir, was geozentrisch bedeutet.

    Lösung

    Nachdem man die Planetenbahnen beobachtet und dabei festgestellt hat , dass sich die Planeten nicht so wie erwartet in Form von Kreisen über den Himmel bewegten, wurde die Epizykeltheorie entwickelt. Sie diente dazu, die Beobachtungen am Himmel mit dem geozentrischen Weltbild in Übereinstimmung zu bringen.

    Umso genauer man beobachtete, umso mehr musste man diese Theorie erweitern und anpassen, damit sie die beobachteten Planetenbahnen korrekt beschrieb.

  • Nenne Argumente, die für eine kugelförmige Erde sprechen.

    Tipps

    Überlege dir, wie du beobachten kannst, ob du dich auf einer ebenen Fläche oder auf einer Kugeloberfläche befindest.

    Lösung

    Früher gab es noch noch nicht die Möglichkeit, einfach mit Satelliten die Erde zu beobachten. Man musste sich also anderweitige Möglichkeiten suchen, mit denen zeigen konnte, dass die Erde eine Kugel ist.

    An Stellen, an denen man weit schauen kann wie beispielsweise am Meer, kann man die Wölbung zwar nicht direkt aber immerhin indirekt durch Schiffe beobachten.

    Mondfinsternisse gibt es häufiger als Sonnenfinsternisse. Wenn man mehrere Mondfinsternisse beobachtet, stellt man fest, dass der Schatten der Erde immer einen Kreis darstellt.

    Sobald man die Möglichkeit hat festzustellen, dass die Sonne nicht an allen Orten auf der Erde gleichzeitig aufgeht, dann hat man bereits ein sehr gutes und einfaches Argument dafür, dass die Erde keine Scheibe sein kann.