Wie bleibt ein Satellit in seiner Erdumlaufbahn?

 

Die Erklärung dafür geht auf Newton zurück. Er legte in seinem großen Werk Principia (in dem er seine Gravitationstheorie erläuterte) folgendes dar: Wenn man einen Turm von hinlänglicher Höhe bauen und dann von oben ein Objekt parallel zum Horizont schnell genug wegschleudern könnte, würde es die Erde umrunden, und zwar so lange, bis irgend etwas seinen Lauf unterbräche.

Stell dir vor, du stehst auf einem solchen Turm. Wirfst du nun einen Stein parallel zum Horizont, so wird er zu Boden fallen, jedoch auf Grund der Wurfgeschwindigkeit in einiger Entfernung von dem Turm. Wirfst du einen anderen Stein mit größerer Geschwindigkeit, wird er noch weiter weg vom Turm landen, und wenn du ein Objekt genau mit acht Kilometern in der Sekunde werfen könntest, so würde es nie den Erboden erreichen, sondern eine Kreisbahn um die Erde beschreiben (immer an der Erde vorbei fallen). Die Gravitation unseres Planeten zieht einen Satelliten unaufhörlich an und lässt ihn zur Erde fallen, doch infolge seiner hohen Geschwindigkeit parallel zum Horizont kommt er der Erdoberfläche nicht näher. Vielmehr krümmt sich seine Bahn zu einem Kreis um den Globus. Gäbe es die Anziehungskraft der Erde nicht, würde der Satellit einfach geradlinig in den Raum hinausfliegen.












Die Geschwindigkeit, die ein Satellit benötigt, um auf seiner Umlaufbahn zu bleiben, hängt von seiner Entfernung von der Erde ab. In Erdnähe muss der Satellit eine Geschwindigkeit von 8 km/Sek. haben, während er 25.000 km vom Erdmittelpunkt entfernt (d.h. fast 19.000 km über der Erdoberfläche) mit der halben Geschwindigkeit auskommt. Dem Mond genügt bei 384.000 km Abstand schon eine Bahngeschwindigkeit von etwa 1 km/Sek. Je weiter weg sich ein Satellit befindet, desto länger wird er für einen Umlauf brauchen.

Bei einem Satelliten in geringer Entfernung von der Erdoberfläche wird eine vollständige Umkreisung etwa 90 Minuten dauern, beim Mond währt sie 27,3 Tage. Bewegt sich ein Satellit 42.000 km vom Erdmittelpunkt entfernt auf einer Kreisbahn, so benötigt er für einen Erdumlauf 24 Stunden - also genau dieselbe Zeit, in der sich die Erde einmal um ihre Achse dreht. Daher scheint dieser Satellit am Himmel still zu stehen, wenn wir ihn von der Erde aus betrachten. Diese Distanz benutzt man für Nachrichtensatelliten.

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