perttivalkonen
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Woraus ist das Universum entstanden?
27.02.2015 um 12:36Peter0167 schrieb:1. wir erhöhen die Masse der Erde bei gleichbleibenden RadiusJa, aber in beiden Fällen (bzw. in deren Zusammenspiel) erhöhst Du ja die Dichte des Materials. Entweder mehr Materie im selben Raum oder die selbe Materie auf weniger Raum, in jedem Fall steigt die Dichte. Deine Erklärung führt also nur zu dem verbreiteten Irrtum von der hohen Dichte eines Schwarzen Loches.
2. wir verringern der Radius bei gleichbleibender Masse
3. oder beides gleichzeitig :)
In beiden Fällen erhöht sich die notwendige Geschwindigkeit, um der Erde zu entkommen. Das kann man so weiter treiben, bis man auf eine Geschwindigkeit kommt, die größer als die LG ist, und dann hat man ein Schwarzes Loch.
Es geht hingegen darum, wie es dazu kommen kann, daß die Erde ihre Dichte behält und dennoch ein Schwarzes Loch werden kann. Indem eben beide Parameter vergrößert werden, Masse und Volumen / Radius.
Ein von der Erde hochgeworfener Ball wird pro Sekunde um 9,81m/s abgebremst, eben um den Wert der Fallbeschleunigung. Hätte ich ihn mit solcher Geschwindigkeit geworfen, daß er es bis zur ISS geschafft hätte, würde er dort nur noch um 90% des Wertes der Fallbeschleunigung abgebremst. Auf einem mondgroßen Objekt mit der gleichen Fallbeschleunigung an der Oberfläche wie die Erde wäre die Fallbeschleunigung in einem ISS-Orbit aber schon deutlich geringer als 90%. Auf diesem Himmelskörper müßte ich also dem Ball weniger Anfangsgeschwindigkeit mitgeben, damit der es überhaupt bis in die paar hundert Kilometer Höhe der ISS-Bahn schafft. Oder gar noch ein Stück weiter fliegt. Oder anders herum. Bei gleichbleibender Fallbeschleunigung an der Oberfläche muß ich auf einem immer größeren Planeten mehr Schwung in meinen Ballwurf reingeben, damit er gleich weit fliegen kann, bevor er wieder runterfällt.
Wo auch immer die Grenze liegt, aber irgendwann einmal wäre dieser Planet so groß, daß ich den Ball mit Lichtgeschwindigkeit werfen muß, damit er 400km hoch fliegt. Auf der Erde hingegen reichen 11,2km/s schon aus, damit der Ball nie ganz ausgebremst wird, sodaß er die Erde verläßt, statt auf sie zurückzufallen.
Erhöhe ich nun die Masse der Erde sowie ihr Volumen gleichermaßen, belasse also die Dichte gleich, dann bleibt die Fallbeschleunigung an der Oberfläche nicht die Selbe, sondern sie erhöht sich. Um also einen größeren und massereicheren Himmelskörper zu erhalten, der an seiner Oberfläche ebenfalls 9,81m/s² Fallbeschleunigung hat,, muß ich seine Dichte verringern. Das Volumen muß schneller anwachsen als die Masse.
Das sieht man gut am Jupiter. Der hat nen Radius von rund 70.000km (Erde sechstausendirgendwas), ne Masse von 1,9 x 10^27kg >(Erde irgendwas um sechs, und nur mal 10^24) und ne Dichte von 1,326, also 4/3 der Dichte von Wasser (Erde mehr als vier mal so hohe Dichte), aber die Fallbeschleunigung auf "Normal Null" (wo der Atmosphärendruck wie auf der Erde ist) beträgt 24,79m/s², ist also zweieinhalb mal so hoch wie auf der Erde. Ein jupitergroßes Objekt müßte womöglich weniger dicht als Wasser sein, um 9,81m/s² Fallbeschleunigung zu haben.
Fazit. Je größer ein Objekt, desto geringer kann die Dichte sein, um den gleichen Wert der Fluchtgeschwindigkeit wie ein kleineres Objekt zu erzielen. Und sei es die Fluchtgeschwindigkeit c, die den Schwarzschildradius eines Schwarzen Lochs definiert.