Physikalische Auswirkung eines vorbeiziehenden Himmelskörpers (Schauungen & Prophezeiungen)

nickela @, Samstag, 22.02.2014, 09:29 (vor 2797 Tagen) (5687 Aufrufe)

Hallo zusammen,

die Nachfragen von Rauhnacht und Oberberger überdecken sich bei den Antworten teilweise. Außerdem denke ich, dass es hilfreich ist, wenn eine grundsätzliche Überlegung nicht in einem Zweig einer anderen Diskussion versteckt wird. Deshalb mache ich hier eine neue auf.

Ich möchte darstellen, was physikalisch gesehen passiert, wenn ein großer Himmelskörper nahe an der Erde vorbeizieht. Dem Himmelskörper versuche ich dabei Eigenschaften zu geben, die ich aus berichteten Schauungen rekonstruiere. Die Auswirkungen können, soviel möchte ich vorab verraten, eine ganze Reihe geschauter Naturerscheinungen erklären, aber eben nicht alle. Wie weit man diese Betrachtung verwenden will, um Schauungen zeitlich einzuordnen, sei deshalb jedem selbst überlassen.

Zuerst mal zum Himmelskörper:

Geschaut wurde ein annähernd runder Himmelskörper, leicht unregelmäßig, narbig, verkratert, rötlich, bei Annäherung an die Erde brennend. Damit ein Asteroid oder Kleinplanet eine annähernd runde Form bekommt, muss er etwa 1000 Kilometer groß sein (oder größer). Bei kleineren Asteroiden reicht die eigene Schwerkraft nicht aus, um das Material in eine Kugelform zu zwingen. Die Aussage, dass er nicht ganz Kugelform hat, nehme ich zum Anlass, einen Durchmesser von genau 1000 km anzunehmen. Als Hauptbestandsmaterial nehme ich Stein an, nicht Metall. Ein überwiegend aus Metall (Eisen, Nickel plus Zusatzstoffe) bestehender Asteroid wäre extremst ungewöhnlich, und er dürfte weder gewöhnliche Krater aufweisen (Einschläge in Metall sehen anders aus als Krater auf dem Mond) noch dürfte er bei Annäherung an die Erde aussehen, als ob er brennt.

Zusammengefasst also: Ich nehme einen Himmelskörper aus Stein an, annähernd kugelförmig mit einem Durchmesser von 1000 km. Daraus folgt eine Masse von 1.730.000.000.000.000.000 Tonnen, der besseren Lesbarkeit halber geschrieben als 1,73*10^18 Tonnen (18 ist die "Anzahl der Nullen"). In der Physik rechnet man mit Grundeinheiten, deshalb hier noch die Masse in Kilogramm: 1,73*10^21 kg.

Jetzt zu den grundsätzlichen physikalischen Effekten, die ein vorbeifliegender Himmelskörper dieser Art bewirkt:

Der Magnetismus zwischen Himmelskörper und Erde ist, wenn überhaupt eine gegenseitige Wirkung eintritt, im Vergleich zur Schwerkraft so schwach, dass er in jeder Hinsicht völlig vernachlässigbar, also praktisch wirkungslos ist.

Mit seiner Schwerkraft zieht der Himmelskörper sowohl an der Erde als auch am Mond. Er kann die Erdbahn um die Sonne verändern sowie die Mondbahn um die Erde. Die Mondbahn kann er weiter und enger machen, und er kann die Bahnebene kippen. Später wird man sehen, dass bei all diesen Möglichkeiten keine großen Veränderungen auftreten können.

Die Schwerkraft wirkt bei kugelförmigen Himmelskörpern praktisch gesehen nur zwischen den Schwerpunkten. Tatsächlich wirkt sie zwar gleichmäßig verteilt auf jedes einzelne Sandkorn, aber durch die Kugelgeometrie heben sich "schräg ziehende Kräfte" im Norden gegen den Süden, im Westen gegen den Osten auf. Übrig bleibt die "gerade ziehende Kraft" auf die Kugelmitte, den Schwerpunkt. Deshalb kann die Schwerkraft an sich zunächst mal nicht die Rotation eines Himmelskörpers beeinflussen, weder seine Rotationsgeschwindigkeit noch die Ausrichtung seiner Rotationsachse. Das geht nur über den Umweg der Gezeitenkraft.

Die Gezeitenkraft wird durch eine Kombination aus Schwerkraft und Fliehkraft hervorgerufen. An dieser Stelle lasse ich die genaue Erklärung mal weg, das würde mindestens eine ganze Seite füllen. Die Wirkung ist aber diese: Es bildet sich auf den beiden kugelförmigen Himmelskörpern (Erde und vorbeifliegender H.) jeweils ein Gezeitenberg auf der dem anderen Körper zugewandten Seite und ein Gezeitenberg auf der gegenüberliegenden, abgewandten Seite. Die maximale Höhe des Gezeitenbergs lässt sich errechnen. Je "dünnflüssiger" das Material eines Himmelskörpers ist, desto näher kommt der tatsächliche Gezeitenberg an diese Höhe heran. Das ist z.B. beim Wasser der tiefen Ozeane so. Aber z.B. das zähflüssige Magma der Erde oder ein eventuell vorhandener rutschfähiger Kies auf dem Himmelskörper folgt der Gezeitenkraft nicht so bereitwillig. Dort ist der tatsächliche Gezeitenberg kleiner.

Bis jetzt hat noch kein Mechanismus direkt eine Wirkung auf die Rotation gehabt! Das kommt erst mit folgendem Effekt:

Je zäher das Material ist, das den Gezeitenberg bildet, desto träger folgt es der Gezeitenkraft. Es lässt sich nicht so bereitwillig in die Höhe ziehen wenn die Gezeitenkraft wächst, und es fließt nicht so bereitwillig in die Ausgangslage zurück, wenn die Gezeitenkraft schwindet. Das bewirkt, dass der Höchste Punkt des Gezeitenbergs nicht da ist, wo die Gezeitenkraft am größten ist, nämlich direkt unter dem anderen Himmelskörper. Stattdessen liegt er etwas "hinter" diesem Punkt. Das verzerrt jetzt die Kugelgeometrie und bietet der Schwerkraft den einzigen Angriffspunkt, an der sie die Rotation beeinflussen kann!

Wie die Beeinflussung aussieht, hängt von der Flugrichtung des Himmelskörpers ab: Fliegt er genau von West nach Ost, beschleunigt er die Drehung der Erde, wirkt aber nicht auf die Drehachse. Fliegt er genau von Ost nach West, bremst er die Drehung der Erde, ohne die Drehachse zu beeinflussen. Fliegt er genau von Nord nach Süd oder von Süd nach Nord, bewirkt er keine Änderung der Drehgeschwindigkeit, gibt aber der Drehachse einen "Schubs", so als ob man einen Kreisel mit dem Finger anschnippt. Fliegt der Himmelskörper "schräg" über die Erde, mischen sich seine Wirkungen auf Drehgeschwindigkeit (=Tageslänge) und Drehachse.

Wie groß sind die oben genannten Effekte?

Dazu muss man abschätzen, wie schnell der Himmelskörper ist und wie nah er an der Erde vorbeifliegt.

Zunächst zur Geschwindigkeit:

Für jeden Himmelskörper gibt es zwei sogenannte "Kosmische Geschwindigkeiten" - rein technische Ausdrücke ohne geheimnisvolle Hintergründe: Bei der 1. Kosmischen Geschwindigkeit bleibt ein Satellit in der Umlaufbahn ohne herunterzufallen. Bei der 2. Kosmischen Geschwindigkeit fliegt er in die Unendlichkeit weg. Umgekehrt gilt: Fällt ein Stein aus der Unendlichkeit herunter auf die Erde, ist er so schnell wie die 2. Kosmische Geschwindigkeit (plus das Tempo, mit dem er "geworfen" wurde). Bei der Erde ist das z.B. ca. 11,5 km/s. Fällt ein Stein aus der Unendlichkeit auf die Sonne zu, hat er auf Höhe der Erdbahn eine Geschwindigkeit von 42,1 km/s. Ein Himmelskörper, der von sehr weit weg her auf die Erde zufliegt, hat je nach Herkunft und Richtung in die er fliegt eine Geschwindigkeit relativ zur Erde (die sich selbst mit knapp 30 km/s um die Sonne bewegt) von ca. 10 bis 75 km/s. Das ist die Größenordnung, mit der zu rechnen ist.

Wie nah soll der Himmelskörper der Erde kommen? Die Schauungen berichten von "er sieht groß aus" über "er sieht doppelt so groß aus wie der Mond" bis "er füllt den ganzen Horizont". Für die größte Annäherung nehmen wir letztere Aussage.

Das Menschliche Gesichtsfeld umfasst, je nachdem wie genau man etwas erkennen will, 30° bis 130°. Farbig und halbwegs scharf sieht man in einem Winkel von 30°. Wenn man wahrnimmt, dass etwas "den ganzen Horizont füllt", vermute ich, dass es knapp das ganze als scharf wahrgenommene Gesichtsfeld ausfüllt, also irgendwas zwischen knapp 15° und 30°. Der Mond hat eine Größe von ca. 0,53°, so dass der Himmelskörper bei größter Annäherung ca. 25 bis 50 mal so groß erscheint.

Für die größte Annäherung gilt: Ein Himmelskörper mit 1000 km Durchmesser füllt einen Sichtbereich von knapp 15° bis 30° aus, wenn er ca. 12000 bis 24000 km von der Erdoberfläche entfernt ist. Die Erde selbst hat einen Durchmesser von gut 12750 km. Damit kann man grob sagen, dass die Gezeitenkräfte des Himmelskörpers auch bei größter Annäherung immer noch halbwegs gleichmäßig auf die gesamte Erdoberfläche wirken.

Für den Himmelskörper können wir jetzt noch eine Aussage treffen: Er wird nicht durch die Gezeitenkräfte zerrissen werden. Ein größerer Himmelskörper hat auf einen kleineren bei gleicher Annäherung einen stärkeren Gezeiteneinfluss als umgekehrt. Das heißt ganz konkret, dass die Erde theoretisch den kleineren Himmelskörper zerreißen könnte, ohne selbst Schaden zu nehmen. Die Annäherung, ab der das passieren kann, kann man berechnen (sie heißt "Roche-Grenze"), und man erhält eine Annäherung von näher als 2800 km über der Erdoberfläche. Eine Annäherung bis auf 12000 km über der Erdoberfläche würde den Himmelskörper zwar gewaltig durchkneten, aber eindeutig nicht zerreißen und auch nichts von seiner Oberfläche wegziehen.

So, mit diesen Vorüberlegungen können wir jetzt zur Sache kommen!

Man kann eine einfache Regel zur Gezeitenkraft kompliziert herleiten: Bei gleicher Dichte (kg pro Liter) bewirkt ein Himmelskörper, der doppelt so groß aussieht wie ein anderer, die doppelte Gezeitenkraft. Analog gilt dreimal so groß ergibt dreimal so stark usw.

Für den Himmelskörper habe ich angenommen, dass er - wie der Mond - aus Stein besteht, also etwa die gleiche Dichte hat. Das heißt, dass er bei größter Annäherung eine 25 bis 50 mal so starke Gezeitenkraft ausübt wie der Mond!

Der Mond bewirkt auf offenem, tiefem Ozean einen Gezeitenberg von ca. 30 cm. Erst wenn dieser Gezeitenberg in flacheres Gewässer einläuft, wird er höher. Das hat mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wasserwellen zu tun: Wellen laufen in tiefem Wasser schneller als in flachem. Wenn nun eine schnelle Gezeitenwelle (nichts anderes ist der bewegte Gezeitenberg) aus tiefem Wasser in flaches einläuft und langsamer wird, staut sich die Welle auf und wird höher. Deshalb bemerkt man im Atlantik (tiefes Wasser) oder der Ostsee (überall "flaches" Wasser) Ebbe und Flut nicht so stark wie in der Nordsee, wo die Welle aus dem tiefen Atlantik (paar tausend Meter) in 30 Meter flaches Gewässer einläuft. Analog dazu gibt es den größten Tidenhub dort, wo die Gezeitenwelle aus dem Atlantik in Buchten einläuft, die wie ein langer Trichter immer enger und gleichzeitig immer flacher werden.

Für den Himmelskörper heißt das: Er bewirkt auf dem Atlantik einen Tidenhub von ca. 7,50 bis 15 Meter. Die Abschätzung, was das an den Nordsee- und Atlantikküsten Europas heißt, ist da schon schwieriger. Die Gezeitenwelle des Himmelskörpers richtet sich ja nach dessen Überflugrichtung, und je nachdem wie er uns überfliegt drückt er seine Welle mehr oder weniger intensiv in die Nordsee oder gegen die Küsten. Hier ein paar anschauliche Beispiele:

Wird die Gezeitenwelle aus dem Atlantik kommend Richtung Nordosten in die Irische See gedrückt, dürfte das in Irland und Wales verheerende Fluten ergeben. Wird sie Richtung West-Südwest in die Nordsee hineingedrückt, geht an den Küsten von Deutschland, Niederlande und Belgien die Post ab, ebenso in Cornwall und Südwales.

Hier ist verblüffend: Südengland soll versinken (Cornwall und Südwales!) und Norddeutschland soll überflutet werden! Das spricht für eine Welle, die Richtung West-Südwest einläuft. Geht aus den Schauungsberichten hervor, in welche Richtung der Himmelskörper zieht?

Zu den Erdbeben: Auch das Gestein der Erde wird vom Mond durch seine Gezeitenkraft um ca. 30 cm gehoben. Der Himmelskörper schafft also eine Hebung von ca. 7,50 bis 15 Meter. Wahrscheinlich ist es etwas weniger, weil die zähflüssige Erdmantelmasse so einer großen Bewegung wohl auch größere Widerstände entgegensetzt. Ein paar Meter statt 30 cm sind es aber auf jeden Fall. Man kann sich lebhaft vorstellen, dass eine so intensive Bewegung Beben auslösen, und zwar an etlichen Stellen der Erdkruste, die tektonisch bis kurz vor ein Erdbeben vorgespannt sind aber die kleine Gezeitenbewegung gerade noch aushalten. Hunderte von starken Beben überall auf dem Planeten, und das praktisch gleichzeitig, das könnte man schon Weltbeben nennen. Genau so ist es vorstellbar, dass einige Vulkane durch den Vorbeiflug ausbrechen, die sowieso kurz vor der Eruption gestanden haben.

Zur Erdrotation: Auch wenn der Himmelskörper 25 oder 50 mal so stark durch seine Gezeitenkräfte auf die Erdrotation wirkt wie der Mond, so tut er das doch nur wenige Stunden lang. Der Mond bewirkt in jedem Jahr eine Verlängerung des Tages um ca. 20 Mikrosekunden (millionstel Sekunden). Der Himmelskörper schafft trotz seiner größeren Gezeitenkräfte wegen der kurzen Einwirkdauer also auch nicht mehr als ein paar Mikrosekungen Veränderung der Dauer eines Tages. Oder bei der Lage der Erdachse: Der Mond bewirkt zusammen mit der Sonne eine Präzession ("Eiern des Kreisels Erde"), die die Achse einmal in über 20000 Jahren eiern lässt. Die paar Stunden, in denen der Himmelskörper einwirkt, dürften da überhaupt keine messbaren Effekte haben.

Zum Wetter: Die Gezeitenkräfte des Himmelskörpers bewirken zwar auch in der Luft eine Gezeitenwelle, aber die wandert unbemerkt um die Erde. Die Atmosphäre ist wie ein tiefer Ozean: Zwar wird eine Welle erzeugt, aber durch die hohe Wassersäule / Luftsäule muss sich das vorhandene Volumen dafür nicht viel bewegen. Es entstehen dabei Wasser- / Luftgeschwindigkeiten von wenigen Millimetern pro Sekunde. Das ist nicht spürbar.

Auch der Schatten des Himmelskörpers, wenn er denn überhaupt die Erde trifft, bewirkt keine größeren Wetteränderungen als eine Sonnenfinsternis.

Zum Licht: Der Himmelskörper soll von uns aus tagsüber sichtbar sein und unter anderem auch im Süden stehen. Das heißt, dass er zwischen uns und der Sonne vorbeizieht. Stellt man geometrische Überlegungen an, erhält man: Bei seiner Annäherung sollte er sowas wie Mondphasen durchlaufen, also eine von der Sonne angestrahlte Sichel zeigen, die aber immer dünner wird, je näher er kommt. Bei größter Annäherung sollte diese Sichel sehr schmal sein (wenn der Himmelskörper so zieht, dass er keinen Schatten auf die Erde wirft) oder sogar ganz verschwinden (wenn er sich vor die Sonne bewegt). Was man dann sieht, ist so etwas wie Neumond: Der Himmelskörper wird ausschließlich von der Erde angestrahlt. Beim Neumond ist der Effekt schwach, aber sichtbar. Man muss jetzt bedenken, dass der Mond 380000 km weit weg ist, und die Helligkeit des von der Erde zurückgeworfenen Lichts bei doppeltem Abstand nur noch 1/4 ist Der Mond ist aber 15 bis 30 mal so weit von der Erde weg wie der vorbeiziehende Himmelskörper bei seiner größten Annäherung. Das heißt, dass der Himmelskörper von der Erde 225 bis 900 mal so viel Licht von der Erde erhält wie der Mond! Die geschaute rote Farbe deutet darauf hin, dass der Himmelskörper nicht wie der Mond aus schwarzem, basaltartigen Material besteht, sondern aus hellerem, rötlichen Gestein. Das bedeutet, dass von dem Licht, das von der Erde kommt, auch noch mehr zurückgestrahlt wird als vom Mond. Und auch das vom Himmelskörper zur Erde zurückgeworfene Licht ist 225 bis 900 mal intensiver als das, was bei Neumond vom Mond zurückkommt. Man kann sich lebhaft vorstellen, dass der Himmelskörper spektakulär beleuchtet am Taghimmel steht!

Was das "Brennen" angeht: Ein Himmelskörper mit 1000 km Durchmesser ist zu klein, um eine eigene Atmosphäre zu halten. In 12000 oder 24000 km Entfernung von der Erde gibt es keine Luft. Also kann im klassischen Sinn nichts brennen. Es gibt auch keinen Atmosphäreneintritt, der das Gestein des Himmelskörpers zum Glühen bringen könnte. Was also kann bewirken, dass die Oberfläche des Himmelskörpers aussieht, als ob sie brennt?

Die Masse des Himmelskörpers ist mit 1,73*10^21 kg angenommen, sein Durchmesser mit 1000 km, sein Radius also mit 500 km. Mit dem Gravitationsgesetz kann man ausrechnen, dass die Fallbeschleunigung auf der Oberfläche des Himmelskörpers bei diesen Annahmen 0,46 m/s^2 beträgt. Auf Deutsch: Die Fallbeschleunigung auf der Erde beträgt 9,81 m/s^2 und bewirkt, dass wir uns so schwer fühlen, wie wir uns nunmal fühlen. Ich mit meinen 100 kg würde mich auf der Oberfläche des Himmelskörpers aber fühlen, als ob ich nur 4,7 kg wiegen würde! Und wenn es mir hier auf der Erde gelingt, 1 Meter hoch zu springen, würde ich mit dem selben Sprung auf dem Himmelskörper über 21 Meter hoch fliegen.

Hier sehe ich eine mögliche Ursache für das "brennende" Erscheinungsbild des Himmelskörpers: Die Gezeitenkräfte der Erde auf den Himmelskörper zerreißen ihn zwar nicht, wie ich weiter oben ja schon dargelegt habe. Aber sie kneten ihn gewaltig durch. Das muss zwangsläufig enorme Beben auf dem Himmelskörper hervorrufen. Beben sind nichts anderes als hin- und her-, hoch- und runterbewegte Oberflächen. Die Oberfläche des Himmelskörpers rüttelt Kies, Steine und Felsbrocken los und gibt diesen losen Brocken und Bröckchen gewaltige Stöße in alle Richtungen, unter anderem auch nach oben. Und genau wie ich bei einem bestimmten Sprung auf dem Himmelskörper mehr als zwanzig mal so hoch fliege wie auf der Erde, fliegen auch die Bröckchen nach einem Stoß mehr als zwanzig mal so hoch wie das hier der Fall wäre.

Der Himmelskörper erfährt gerade im Moment der größten Annäherung, also dem Moment in dem man ihn am besten sieht, die größten Gezeitenkräfte, erleidet die stärksten Beben, wirft sein loses Oberflächenmaterial am intensivsten in die Höhe! Ich kann mir durchaus vorstellen, dass das aussieht, als ob die Oberfläche rauchen würde. Und Rauch in Verbindung mit von Natur aus glutroter Farbe ergibt den Eindruck, als ob der Planet brennt.

So, das soll's erstmal gewesen sein. Weiteres gerne auf Nachfrage.

Gruß

Nickela


Et ess wie et ess, et kütt wie et kütt onn et hat noch emmer jot jang.


Gesamter Strang: