Wie schnell ist die Parker-Sonnensonde im Vergleich zur Lichtgeschwindigkeit? Wenn man die Geschwindigkeit der Sonde durch die Lichtgeschwindigkeit dividiert, erhält man 0,00023. Eigentlich kann man das als 0,00023c schreiben (wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist). Das ist schnell, aber nicht mit Lichtgeschwindigkeit.
Sie werden wahrscheinlich etwas über die Geschwindigkeit der Parker Solar Probe lesen, das als heliozentrische Geschwindigkeit bezeichnet wird. Was hat es damit auf sich?
Auf der Erde ist das selten ein Thema. Wenn Sie mit Ihrem Auto 55 Meilen pro Stunde fahren, versteht jeder, dass wir diese Geschwindigkeit in Bezug auf den festen Boden messen. Tatsächlich machen Geschwindigkeiten nur dann einen Sinn, wenn sie relativ zu einem Bezugsrahmen gemessen werden. Auf der Erde ist der offensichtliche Bezugsrahmen der Boden.
Was wäre, wenn Sie die Erdoberfläche nicht als Bezugsrahmen verwenden wollten? Stellen Sie sich vor, ein Polizist hält Sie mit Ihrem Auto an und sagt: „Oh hallo, ich habe Sie mit 67,055 mph gemessen.“ Das könnte in der Tat stimmen, denn die Erde ist nicht unbeweglich. Um die Sonne zu umkreisen, muss sie mit einer Geschwindigkeit von 67.000 Meilen pro Stunde unterwegs sein, um die Sonne in einem Jahr ganz zu umrunden. Ja, das ist schnell (in Bezug auf die Sonne).
Wenn man die Geschwindigkeit der Parker Solar Probe in Bezug auf die Erde messen wollte, wäre das schwierig, weil man nicht nur einen Wert hätte. Während sich die Sonde der Sonne nähert, können sich die Sonde und die Erde in unterschiedliche Richtungen bewegen. Auch wenn die Geschwindigkeit in Bezug auf die Sonne konstant bleiben könnte, würde sich die Geschwindigkeit in Bezug auf die Erde ändern, da sich die Erde auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne dreht.
Wenn Sie wirklich verrückt werden wollen, könnten Sie einen anderen Bezugsrahmen verwenden, z. B. das galaktische Zentrum. Aber machen wir uns nicht verrückt.
Die Sonde wird noch schneller sein, als sie jetzt schon unterwegs ist. Die NASA rechnet mit einer etwas höheren Geschwindigkeit, wenn sie sich im Jahr 2024 der Sonne nähert. Aber warum wird sie schneller, wenn sie sich der Sonne nähert?
Hier gibt es zwei wichtige Ideen. Der erste ist die Gravitationskraft. Dies ist eine Anziehungskraft zwischen der Sonne und der Sonde. Die Stärke dieser Kraft nimmt zu, wenn der Abstand zwischen ihnen abnimmt. Oh, keine Sorge – Sie können keine Zunahme der Gravitationskraft feststellen, wenn Sie sich dem Boden nähern. Selbst wenn Sie sich vertikal um 1000 Meter bewegen, ist dies im Vergleich zur Größe der Erde mit einem Radius von 6,37 Millionen Metern unbedeutend.
Der andere Teil des Problems ist die Kreisbewegung. Man stelle sich vor, die Raumsonde bewege sich in einer kreisförmigen Umlaufbahn (was eigentlich nicht stimmt). Damit sich ein Objekt auf einer Kreisbahn bewegen kann, muss es eine Kraft geben, die es in Richtung des Kreismittelpunkts zieht. Die Größe dieser seitlichen Kraft ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit des Objekts, aber umgekehrt proportional zum Radius des Kreises. Setzt man die Gravitationskraft und die erforderliche Kreiskraft zusammen, erhält man den folgenden Ausdruck für die Umlaufgeschwindigkeit.
