Select your language

Suggested languages for you:
Log In Anmelden
StudySmarter - Die all-in-one Lernapp.
4.8 • +11k Ratings
Mehr als 5 Millionen Downloads
Free
|
|

Die All-in-one Lernapp:

  • Karteikarten
  • NotizenNotes
  • ErklärungenExplanations
  • Lernpläne
  • Übungen
App nutzen

Kosmische Geschwindigkeiten

Save Speichern
Print Drucken
Edit Bearbeiten
Melde dich an und nutze alle Funktionen. Jetzt anmelden
Kosmische Geschwindigkeiten

Als Kosmische Geschwindigkeiten bezeichnet man die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesen Himmelskörper oder um diesen Himmelskörper zu verlassen.

Es wird zwischen drei verschiedenen kosmischen Geschwindigkeiten unterschieden:

  • die 1. kosmische Geschwindigkeit (minimale Kreisbahngeschwindigkeit)
  • die 2. kosmische Geschwindigkeit (Fluchtbahngeschwindigkeit aus der Erde)
  • die 3. kosmische Geschwindigkeit (Fluchtbahngeschwindigkeit aus dem Sonnensystem)

Diese drei kosmischen Geschwindigkeiten sind essentiell für die Raumfahrt. Mit deren Hilfe lässt sich nämlich abschätzen, welche Endgeschwindigkeit Raketen haben müssen, um einen Satelliten in eine stabile Umlaufbahn zu bringen oder Menschen zu anderen Himmelskörpern zu befördern oder mit einer Sonde unser Sonnensystem zu verlassen.

Die erste kosmische Geschwindigkeit – Kreisbahngeschwindigkeit

Um auf einer stabilen Umlaufbahn um die Erde zu bleiben, benötigt jeder Satellit eine bestimmte Geschwindigkeit. Diese erlangt er in den ersten Minuten nach dem Start durch den Schub der Trägerrakete. Eine grobe Abschätzung dieser Geschwindigkeit wird als erste kosmische Geschwindigkeit oder auch als minimale Kreisbahngeschwindigkeit bezeichnet.

Die erste kosmische Geschwindigkeit beschreibt also, wie schnell ein Körper horizontal von der Erdoberfläche abgeschossen werden müsste, um antriebslos auf der Kreisbahn der Erde zu bleiben ohne auf die Erdoberfläche zurückzufallen. Praktisch ist dies wegen des hohen Luftwiderstandes und den Gebirgen auf der Erde jedoch gar nicht möglich.

Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit

Für die Erde beträgt der Wert ersten kosmischen Geschwindigkeit v= 7,910 Kilometer pro Sekunde. Auch für andere Himmelskörper lässt sich die Kreisbahngeschwindigkeit errechnen. Die Formel dazu lautet wie folgt:

v= Wurzel aus G • M/r

G steht dabei für die Gravitationskonstante. Wenn du mehr über sie erfahren willst, gehe zum Artikel über das Newton'sche Gravitationsgesetz.

Das M beschreibt die Masse des Körpers und r ist der Radius des Himmelskörpers.

Wann wurde die erste kosmische Geschwindigkeit das erste Mal benötigt?

Der erste Satellit wurde am 04. Oktober 1957 ins All auf eine stabile Umlaufbahn um die Erde geschickt. Wie wir bereits gelernt haben, ist dafür die Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit relevant. Der erste künstliche Satellit nennt sich Sputnik 1 und wurde von der damaligen Sowjetunion ins All geschickt, von wo aus er Funksignale auf die Erde sandte.

  • Die erste kosmische Geschwindigkeit wird auch Kreisbahngeschwindigkeit genannt.
  • Sie beschreibt, wie schnell ein Körper sein muss, um in eine stabile Umlaufbahn um die Erde zu gelangen.
  • Für die Erde beträgt die erste kosmische Geschwindigkeit v= 7,910 km/s
  • Für die Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit lautet die Formel v= Wurzel aus G • M/r
  • Sputnik 1 war der erste Satellit, der ins Weltall geschickt wurde.

Die zweite kosmische Geschwindigkeit – Fluchtgeschwindigkeit aus der Erde

Um zum Beispiel auf dem Mond zu landen benötigt eine Raumfähre eine so große Geschwindigkeit, dass sie sich aus dem Anziehungsbereich der Erde oder auch jedem anderen Himmelskörper entfernen kann. Die zweite kosmische Geschwindigkeit ist eine grobe Abschätzung dieser Geschwindigkeit. Man nennt sie deshalb auch die Fluchtgeschwindigkeit aus der Erde.

Die zweite kosmische Geschwindigkeit beschreibt also, wie schnell ein Körper von der Erde abgeschossen werden müsste, um antriebslos das Gravitationsfeld der Erde zu verlassen. Das Errechnen der Geschwindigkeit ist zum Beispiel wichtig, wenn man Raumsonden von der Erde aus zum Mond oder Mars schicken will. Hierbei werden jedoch die Eigenrotation der Erde und Swing-by-Manöver an anderen Planeten außer Acht gelassen.

Ein Swing-by-Manöver bezeichnet eine Methode der Raumfahrt. Ein leichter Flugkörper, wie etwa eine Sonde fliegt dicht an einem sehr schweren Körper, zum Beispiel einem Planeten vorbei. Die Flugrichtung der Sonde wird verändert und die Geschwindigkeit erhöht oder vermindert sich.

Berechnung der zweiten kosmischen Geschwindigkeit

Für die Erde hat die zweite kosmische Geschwindigkeit den Wert v= 11,19 Kilometer pro Sekunde.

Aber auch diese Geschwindigkeit lässt sich für andere Himmelskörper errechnen. Die Formel lautet:

v= Wurzel aus 2G • M/r

Die Buchstaben stehen in dieser Formel wieder für dieselben Größen wie auch bei der Formel für die erste kosmische Geschwindigkeit.

Wann wurde die zweite kosmische Geschwindigkeit benötigt?

Am 21. Juli 1969 betrat Neil Armstrong als erster Mensch den Mond. Die Apollo 11 – Mission brachte an diesem Tag das erste Mal einen Menschen auf einen anderen Himmelskörper, wofür die zweite kosmische Geschwindigkeit benötigt wurde.

  • Die zweite kosmische Geschwindigkeit wird auch Fluchtgeschwindigkeit aus der Erde genannt.
  • Sie beschreibt, wie schnell ein Körper sein muss, um den Anziehungsbereich der Erde zu verlassen.
  • Die Eigenrotation der Erde und Swing-by-Manöver an anderen Planeten werden bei der Berechnung außer Acht gelassen.
  • Für die Erde beträgt die zweite kosmische Geschwindigkeit v= 11,19 km/s
  • Die Formel für die Berechnung lautet : v= Wurzel aus 2G • M/r
  • Neil Armstrong war der erste Mensch, der einen anderen Himmelskörper betreten hat.

Die dritte kosmische Geschwindigkeit – Fluchtbahngeschwindigkeit aus dem Sonnensystem

Wenn wir wollen, dass eine Sonde sich dem Anziehungsbereich von der Erde und der Sonne entzieht und unser Sonnensystem verlässt, benötigt sie eine sehr große Geschwindigkeit. Eine grobe Abschätzung dieser Geschwindigkeit nennt man die dritte kosmische Geschwindigkeit. Sie wird auch die Fluchtbahngeschwindigkeit aus dem Sonnensystem genannt.

Die dritte kosmische Geschwindigkeit beschreibt also, wie schnell ein Körper von der Erdoberfläche abgeschossen werden muss, um antriebslos das Gravitationsfeld der Erde und der Sonne zu verlassen. Auch hier wird die Eigenrotation der Erde oder Swing-by-Manöver an anderen Planeten nicht beachtet. Die Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne wird aber berücksichtigt.

Berechnung der dritten kosmischen Geschwindigkeit

Exakt lässt sich die dritte kosmische Geschwindigkeit nicht berechnen. Bei Betrachtung einer solchen Größe spielen viele Faktoren eine Rolle, die bei der Berechnung nicht alle berücksichtigt werden können. Die Sonne, die Erde und die Sonde oder der betrachtete Körper bilden ein Dreikörperproblem, das nicht exakt lösbar ist.

Dennoch wurde für die Erde ein ungefährer Wert von v~ 16,67 Kilometern pro Sekunde errechnet.

Um die dritte kosmische Geschwindigkeit anderer Himmelskörper zu errechnen, benutzt man folgende Formel:

v~ Wurzel aus 2G • M der Sonne / r der Erde

Wann wurde die dritte kosmische Geschwindigkeit benötigt?

Im Jahr 2012 wurde berichtet, dass die Voyager 1 den Rand der Heliosphäre erreicht hat. Damit ist sie die am weitesten entfernte Sonde von der Erde und der Sonne, die von Menschen ins All befördert wurde. Man rechnet damit, dass sie in etwa 56000 Jahren den gravitativen Einfluss der Sonne verlassen wird.

  • Die dritte kosmische Geschwindigkeit wird auch Fluchtgeschwindigkeit aus dem Sonnensystem genannt.
  • Sie beschreibt also, wie schnell ein Körper sein muss, um sich dem Anziehungsbereich der Erde und der Sonne zu entziehen.
  • Bei der Berechnung werden die Eigenrotation der Erde oder Swing-by-Manöver an anderen Planeten nicht beachtet, aber die Bahngeschwindigkeit der Erde um die Sonne.
  • Für die Erde beträgt der Wert der dritten kosmischen Geschwindigkeit v~ 16,67 km/s.
  • Die dritte kosmische Geschwindigkeit wird errechnet mit der Formel v~ Wurzel aus 2G mal M der Sonne / r der Erde
  • Die Voyager 1 wird schätzungsweise in 56000 Jahren den gravitativen Einfluss der Sonne verlassen.

Alles Wichtige zu kosmischen Geschwindigkeiten auf einen Blick!

  • Die erste kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper sein muss, um in eine stabile Umlaufbahn um die Erde zu gelangen. Für die Erde beträgt sie v= 7,910 km/s
  • Für die Berechnung der ersten kosmischen Geschwindigkeit lautet die Formel v= Wurzel aus G mal M/r
  • Die zweite kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper sein muss, um den Anziehungsbereich der Erde zu verlassen. Für die Erde beträgt sie v= 11,19 km/s.
  • Die Formel zur Berechnung der zweiten kosmischen Geschwindigkeit lautet v= Wurzel aus 2G mal M/r
  • Die dritte kosmische Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell ein Körper sein muss, um sich dem Anziehungsbereich der Erde und der Sonne zu entziehen. Für die Erde beträgt ihr Wert ungefähr v~ 16,67 km/s.
  • Die dritte kosmische Geschwindigkeit wird errechnet mit der Formel v~ Wurzel aus 2G mal M der Sonne / r der Erde
Mehr zum Thema Kosmische Geschwindigkeiten
60%

der Nutzer schaffen das Kosmische Geschwindigkeiten Quiz nicht! Kannst du es schaffen?

Quiz starten

Finde passende Lernmaterialien für deine Fächer

Alles was du für deinen Lernerfolg brauchst - in einer App!

Lernplan

Sei rechtzeitig vorbereitet für deine Prüfungen.

Quizzes

Teste dein Wissen mit spielerischen Quizzes.

Karteikarten

Erstelle und finde Karteikarten in Rekordzeit.

Notizen

Erstelle die schönsten Notizen schneller als je zuvor.

Lern-Sets

Hab all deine Lermaterialien an einem Ort.

Dokumente

Lade unzählige Dokumente hoch und habe sie immer dabei.

Lern Statistiken

Kenne deine Schwächen und Stärken.

Wöchentliche

Ziele Setze dir individuelle Ziele und sammle Punkte.

Smart Reminders

Nie wieder prokrastinieren mit unseren Lernerinnerungen.

Trophäen

Sammle Punkte und erreiche neue Levels beim Lernen.

Magic Marker

Lass dir Karteikarten automatisch erstellen.

Smartes Formatieren

Erstelle die schönsten Lernmaterialien mit unseren Vorlagen.

Gerade angemeldet?

Ja
Nein, aber ich werde es gleich tun

Melde dich an für Notizen & Bearbeitung. 100% for free.