Planeten und Sterne
2.10.2 Kräfte beim Durchdringen der Gasscheibe
Körper rotieren, weil sie sich schneller als das Gas bewegen und sich beim Durchdringen der Gasscheibe in immer dichteres Gas bewegen. Hierdurch erfahren sie eine Reibung und rotieren. Die Rotation hat als Achse das Massenzentrum des Körpers.
Der Hebel, der die Kraft überträgt, ist der Radius von der Rotationsachse bis zur Außenfläche des Körpers. Je größer der Körper geworden ist, umso größer ist der Hebel an dem die Reibung angreift, und umso größer wird seine Rotation.
Körper hoher Dichte haben eine geringere Inklination, bewegen sich in einer stärkeren Strömung und haben daher eine höhere Rotation als Körper geringer Dichte. (7.4) Die Kraft die auf einen Körper wirkt, der die Gasscheibe durchdringt, lässt sich in zwei Vektoren zerteilen. Ein Vektor 1 wirkt parallel zur Ekliptik und treibt den Körper vom Stern weg. Ein Vektor 2 steht senkrecht zur Ekliptik und treibt den Körper von der Ekliptik weg.
Bei größerer Inklination wird Vektor 2 gegenüber Vektor 1 größer. Hat man es mit zwei Körpern zu tun, die sich auf der Ebene der Inklination umrunden, kann der Schwerpunkt in einem der beiden Körper liegen oder zwischen beiden. Der Körper (Planet), der den Schwerpunkt in sich hat, verhält sich beim Durchdringen der Gasscheibe wie der Einzelkörper. Seine Rotation wird weiterhin abgetrieben. Der andere Körper (Mond) wird beim Durchdringen vom Vektor 1 in eine elliptische Bahn um den Planeten gebracht und vom Vektor 2 aus der Inklinationsebene des Planeten erst einmal in die Rotationsebene der Ekliptik gedreht.
Das bedeutet, die Kraft, die beim Planeten zur Rotation führt, führt beim Mond zur Drehung seiner Bahnebene um den Planeten und zu einer elliptischen Bahn. Die Drehung der Mondsysteme ist demnach der Ersatz für die Rotation.
Stehen der Mond auf der sternzugewandten Seite und der Planet i m Aphel, führt die Kraft dazu, dass er zum Planeten gedrängt wird. Auf den Mond wirkt zwar die kleinere Kraft, weil seine Oberfläche kleiner ist, aber sie hat gegenüber der Masse eine größere Wirkung. Damit nähert er sich dem Planeten.
Zerlegt man diese Kraft in ihre Vektoren, treibt die eine vom Stern weg und die andere drängt ihn von der Ekliptik weg. Die Kraft, die ihn von der Ekliptik wegdrängt, führt dazu, dass die Bahn des Mondes geändert wird. Seine Bahn wird aus der Inklination des Planeten in die Ebene der Ekliptik gedreht.
Auf der sternabgewandten Seite wirken die gleichen Kräfte. Die eine drängt ihn wieder in die Inklination des Planeten und die andere von ihm weg. Der Unterschied liegt darin, dass der Mond in dieser sternabgewandten Position weiter von der Ekliptik entfernt ist. Dort sind die Kräfte der Strömung geringer.
Damit geht die Tendenz aller Kräfte dahin, dass der Mond zur Ekliptik gedreht wird. Die Stärke der Drehung ist abhängig von der Inklination des Planeten und von seinem Abstand gegenüber dem Planeten. Je größer beide sind, umso größer ist die wirkende Kraft.
Bisher war der Blickwinkel eine Seitenansicht, was einer senkrechten Ebene auf der Ekliptik entspricht, und zum anderen fehlte die Bewegungsrichtung des Mondes, des Planeten und die des Gases. Damit dies besser verständlich ist, wählt man eine Aufsicht. Das wäre eine parallele Ebene zur Ekliptik.
Bei dieser Ansicht sind vier Positionen des Mondes wesentlich. Zwei sind schon erwähnt. Die dritte wäre die Heckposition und die vierte die Bugposition des Mondes im Bezug zum Planeten. Der Planet steht im Aphel gegenüber dem Stern.
Die Bugposition zeigt die Richtung des Planeten an und die des Gases. Der Planet ist schneller als das Gas. Der Mond bewegt sich von der Heckposition in die sternabgewandte Position zur Bugseite. In der sternabgewandten Position hat er die gleiche Bewegungsrichtung wie das Gas und der Planet.
In der sternnahen Position bewegt er sich in die entgegengesetzte Richtung von Planet und Gas. In der Bug- und Heckposition trifft ihn die Strömung des Gases von der Seite. Er wird in der ersten zum Planeten gedrängt und in der zweiten von ihm weggeschoben. Je stärker die Strömung ist, umso exzentrischer wird die Bahn. Die Exzentrizität nimmt zu, wenn sich das System der Ekliptik nähert. Sie ist größer, wenn der Mond kleiner ist.
Damit werden kleinere Körper über die Strömung in der Nähe der Ekliptik zum Absturz auf den Planeten gebracht. Da der Mond eine Inklination hat, bewegt er sich gleichzeitig in dichteres Gas, wenn er sich dem Stern nähert und sich vom Bug zur sternzugewandten Seite bewegt. Er setzt sich einer höheren Reibung aus, je weiter er sich in diese Richtung bewegt. Das führt zur Drehung der Ebene der Mondbahn und verzögert seine Geschwindigkeit. Seine Annäherung an den Planeten hat in dieser Position demnach zwei Ursachen. Kurz nach dieser Bugposition kommt er dem Planeten von allen Positionen am nächsten.
In der sternzugewandten Seite ist seine Bewegungsrichtung dem Planeten und der Strömung entgegengesetzt. Die Reibung des Gases wird geringer und er beginnt sich vom Planeten zu entfernen. In der Heckposition treibt ihn die Strömung vom Planeten weg, er bewegt sich auf Grund der Inklination aus dichterem Gas heraus, womit die frontale Abbremsung kleiner wird. Hier wird er den größten Abstand vom Planet haben. In der sternabgewandten Position haben wir schon festgestellt, dass der Mond eine größere Entfernung vom Planeten hat. In dieser Position wird er jedoch durch die Strömung des Gases gebremst, und zwar mehr gebremst als der Planet. Damit kommt er dem Planeten wieder näher. Betrachtet man diese Position ohne die Strömungsrichtung des Gases, wie ich es vordem beschrieb, so würden wir davon ausgehen, dass er sich vom Planeten entfernt.
Wenn wir die Gravitation des Sterns einbringen, wirkt sie am stärksten in der Bugposition. Damit hilft sie dem Mond in dieser Position vom Planeten wegzukommen. Alles in allem bleibt die Bugposition des Mondes die gefährlichste. Dort läuft er am meisten Gefahr abzustürzen.
Da der Planet ständig Körper einfängt, die meistens kleiner sind als Monde, wirkt die Strömung viel stärker auf sie.
Sie kommen auf stärkere elliptische Bahnen und der Abstürzpunkt liegt etwas hinter der Bugposition des Planeten. Im gleichen Zuge wirkt aber auch die Gravitation der Sonne. Damit kommt ein Körper, der den Planeten umkreist, auf der abgewandten Seite des Sterns dem Planeten am nächsten. Der Absturzpunkt liegt immer zwischen Bug und sternabgewandter Seite. Das gilt auch wenn sich Körper, wie zum Beispiel Japetus um einen Planeten drehen.
Er hat Kleinkörper mit in das Saturnsystem gebracht, die sich auf seiner Rotationsebene befanden. Dann hat er die Rotation verloren. Saturn hat immer mehr Gase aufgenommen, seine Gravitation ist gestiegen und damit wurden die Kräfte der Gravitation und der Gasströmung immer stärker. Das führte zum Absturz der Kleinkörper. Diese sind zwischen der Bugseite und der saturnabgewandten Seite. Deswegen befindet sich dort ein Kranz ähnlich wie eine Nussschale auf dem Äquator. (5.81)