Re: Bewegungsverlust ist Impetustheorie

Geschrieben von Taurec am 23. Februar 2006 15:37:18:

Als Antwort auf: Re: Bewegungsverlust ist Impetustheorie geschrieben von detlef am 23. Februar 2006 15:21:54:

Hallo!

In dem Fall empfehle ich mal Wikipedia:
Erdrotation


Wegen ihrer Drehbewegung trägt die Erde einen Drehimpuls. Der Drehimpuls ist das Produkt aus der Drehgeschwindigkeit der Erde (ausgedrückt als Winkelgeschwindigkeit) und ihrem Trägheitsmoment.

Da ein Drehimpuls eine Erhaltungsgröße ist, kann er nur durch die Einwirkung eines von außen angreifenden Drehmomentes geändert werden. Als Vektor besitzt der Drehimpuls sowohl einen Betrag als auch eine Richtung; Konstanz des Drehimpulses bedeutet daher, dass sowohl die Umdrehungsgeschwindigkeit als auch die Lage der Drehachse im Raum konstant bleiben.

Die auf die Erde einwirkenden Drehmomente sind sehr klein, so dass ihr Drehimpuls und damit auch ihre Drehgeschwindigkeit sowie die Ausrichtung ihrer Drehachse im Wesentlichen konstant bleiben. Bei genauer Messung oder Betrachtung langer Zeiträume lassen sich jedoch zeitliche Veränderungen feststellen.

Die Drehgeschwindigkeit ändert sich,
wenn sich durch Einwirken eines äußeren Drehmoments der Gesamtdrehimpuls ändert
wenn sich der betragsmäßig konstant bleibende Gesamtdrehimpuls in verschiedener Weise auf Untersysteme (Atmosphäre/Erdmantel/Erdkern) umverteilt (die Beobachtungen erfassen ja nur die Bewegung des Untersystems „Erdmantel mit Erdkruste“)
wenn sich infolge Verformung (z.B. postglaziale Landhebung) oder Massenumverteilung (z.B. Abschmelzen von Gletschern) das Trägheitsmoment der Erde ändert, so dass trotz gleich bleibendem Gesamtdrehimpuls eine andere Drehgeschwindigkeit resultiert (Pirouetteneffekt).

Die Lage der Rotationsachse im Raum ändert sich, wenn äußere Drehmomente einwirken (Präzession). Da die Symmetrieachse der Erde darüber hinaus nicht exakt mit ihrer Rotationsachse übereinstimmt, führt der Erdkörper kleine Schwingungen um die Rotationsachse aus, so dass deren Durchstoßpunkt durch die Erdoberfläche in einem Bereich von einigen Metern schwankt (Polbewegung). (=> ITOmas Beitrag)


Auch interessant:

Die Gezeitenreibung übt ein bremsendes Drehmoment auf die Erde aus, so dass die Tageslänge langsam aber kontinuierlich zunimmt. In den modernen Messreihen wird dieser Effekt völlig von den oben beschriebenen Fluktuationen verdeckt. Da er sich über längere Zeiträume aber aufsummiert, lässt er sich mit Hilfe überlieferter antiker und mittelalterlicher astronomischer Beobachtungen bestimmen.

Da bis zur Einführung von Atomuhren die vom Beobachter benutzte Zeitskala stets am Sonnenlauf und damit letztlich an der Erddrehung abgeglichen wurde, war sie denselben Fluktuationen und langfristigen Driften unterworfen wie die Erdrotation. Andererseits beruhen moderne physikalische Modelle der Planetenbewegung auf einem streng gleichmäßigen Zeitverlauf, wie er heutzutage unabhängig von der Erddrehung mit Atomuhren realisiert werden kann. Konkret wird hierfür die so genannte Dynamische Zeit benutzt. Rechnet man nun die Planetenbewegungen zurück, um den Zeitpunkt des beobachteten Ereignisses in Dynamischer Zeit zu bestimmen und vergleicht diesen Zeitpunkt mit der überlieferten Ortszeit des Beobachters, so stellt man eine Diskrepanz fest, die kontinuierlich anwächst, je weiter man in die Vergangenheit zurückgeht. Für babylonische Berichte um das Jahr −700 beispielsweise unterscheidet sich die überlieferte Ortszeit um etwa fünf bis sechs Stunden von jener Zeit, die man unter der Annahme einer konstanten Erdrotation erwarten würde.

Die Auswertung zahlreicher Beobachtungen aus den letzten zweieinhalb Jahrtausenden zeigt, dass die Tageslänge während dieses Zeitraums im Mittel um etwa 17 μs pro Jahr zunahm. Dies stimmt gut überein mit dem unabhängig davon gewonnenen Befund, dass die Tageslänge wegen der Gezeitenreibung um etwa 23 μs pro Jahr zunimmt (über die Drehimpulserhaltung abgeleitet aus dem beobachteten Einfluss der Gezeitenreibung auf den Mond), während die durch die postglaziale Landhebung verursachte Verschlankung der Erde wegen des damit einhergehenden Pirouetteneffektes die Tageslänge um etwa 4,5 μs pro Jahr verkürzt.

Für prähistorische Zeiten lässt sich die Geschwindigkeit der Erdrotation aus täglichen Wachstumsringen fossiler Meeresorganismen mit Kalkskelett ablesen. Wenn der tägliche Zuwachs durch den monatlichen Wechsel von Nipp- und Springtide oder durch den jährlichen Jahreszeitenwechsel moduliert wird (wie man auch an heute lebenden Verwandten solcher Organismen beobachten kann), so lässt sich durch Abzählen der Ringe zumindest im Prinzip die Anzahl der Tage im Monat beziehungsweise im Jahr ermitteln. Entsprechende Untersuchungen deuten beispielsweise an, dass vor 400 Millionen Jahren das Jahr etwa 400 Tage hatte, aber auch dass die Stärke der Gezeitenreibung über erdgeschichtliche Zeiträume hinweg merklich variierte. Eine solche Variation erscheint plausibel, da der größte Teil des Energieumsatzes vermutlich durch Gezeitenströmungen in den flachen Schelfmeeren verursacht wird und deren Ausdehnung und Verteilung sich infolge der Kontinentaldrift stark ändern kann.

Gruß
Taurec


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