2.2 Konzeptentwicklung
In einem Kurs würden wir jetzt Fragen sammeln und zu einem "Forschungsprogramm" (Konzept, Vorgehen) clustern, durch das wir die folgenden Wochen gestalten.
Hier führe ich das exemplarisch vor.
Erst einmal etwas zu den Lösungen der Rechnungen:
Aus den Bildern schätzen wir den Abstand der kleinen Galaxie zum Zentrum etwa auf 100 000 Lichtjahre.
Die Eichung durch die Größenangabe der elliptischen Galaxie ist schwierig, da die Randgebiete nicht gut definiert sind.
1 Lj = 9,5 Billionen km gestattet die Umrechnung in km.
t = s/v ergibt die Flugzeit in Stunden, die kann man leicht in Jahre umrechnen. Man kommt auf etwa 49 Millionen Jahre.
Das erscheint erst einmal im Rahmen der Entwicklung eines Galaxienhaufens eine sinnvolle Zeit.
Aber haben wir die richtige Formel benutzt?
s = v*t setzt konstante Geschwindigkeit voraus.
Bei einer Fallbewegung (und das ist das ja hier), wird die Geschwindigkeit immer größer.
Deswegen schmerzt eine fallende Bowlingkugel aus großer Höhe mehr...
Dadurch verkürzt sich die Fallzeit erheblich.
Ursache der Fallbewegung ist die Anziehungskraft der zentralen Galaxie. Wir vermuten, dass diese immer größer wird, wenn die kleine Galaxie immer näher kommt. Astronauten im All werden ja auch weniger stark von der Erde angezogen.
Das verkürzt die Fallzeit noch mehr, da die Fallgeschwindigkeit bestimmt überproportional ansteigt.
Die fallende Galaxie wird immer schneller immer schneller.
Reibung bremst fallende Körper ab. Das macht man sich bei Fallschirmen zu Nutze.
Gibt es Reibung auch in Galaxienhaufen?
Ja, denn es gibt ein dünnes, kaum sichtbares intergalaktisches Gas. Das könnte durch die fallende Galaxie aufgestaut werden und bremsen.
Was müssen wir jetzt machen?
Zuerst müssen wir lernen, wie man anwachsende Geschwindigkeiten beschreibt. Aus dem Alltag kennt ihr den Begriff Beschleunigung dafür.
Was ist eigentlich eine Beschleunigung?
Wir werden dann solche Fallbewegungen untersuchen, allerdings hier auf der Erde. Da ändern sich die Abstände zum Erdmittelpunkt beim Fallen kaum, die Beschleunigung bleibt also bestehen.
So hat Galilei das WZG für eine beschleunigte Bewegung gefunden.
Das werden wir eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung nennen.
Anwachsende Beschleunigungen erfordern komplexere mathematische Konzepte der Integralrechnung. Das wird es als Zusatzseite geben, die ihr später bearbeiten könnt.
Ab und an kommt so etwas auch in einer Abiprüfung vor...
Eine solche Art von anwachsender Beschleunigung hat unser Universum entstehen lassen (wir nennen das dne Urknall) und wird auch zu seiner Zerstörung führen. Auch das werden wir kennenlernen.
Wir möchten ganz konkret wissen, wie die Beschleunigung beim Fallen aus großen Abständen auf die Erde sich ändert.
Dazu beobachten wir fallende, weit entfernte, Körper und solche in kleinen Abständen auf der Oberfläche.
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| Landesbildungsserver Baden-Württemberg |
Das hat Newton auch so gemacht und das Gravitationsgesetz herausgefunden.
Man nennt das die Newtonsche Mondrechnung.
Was wissen wir heute über dieses berühmte Gesetz?
Es scheint an allen Ecken und Enden (sehr große Abstände und sehr kleine Abstände) zu versagen. Was bedeutet das für die Forschung?
Wie gehen Forschende damit um?
Und was ist eigentlich Gravitation? Wieso ziehen Galaxien sich an?
Das gibt wieder Extraseiten zu Einsteins Reltativitätstheorie, denn der hat diese Frage einem Journalisten beantwortet und die nachhaltigste Fehlinterpretation eines physikalischen Gesetzes ins Leben gerufen. Einstein hat bedauert, dass er es so anschaulich erklärt hat...aber wir machen das trotzdem!
Ich spreche hier von der Raumkrümmung.
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| Wissenschaft in die Schulen |
Und dann sind wir auch bei den Schwarzen Löchern.
Verschwindet in Schwarzen Löchern alles, auch unser Wissen und unsere Erkenntnis? Oder sind Schwarze Löcher sogar so etwas wie extrem gute Informationsspeicher, die man auslesen kann?
Ist unser Kosmos sogar ein Schwarzes Loch?
Dann wüssten wir endlich, wie es im Inneren eines Schwarzen Loches aussieht...wir müssen uns nur umsehen!
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