Tobias, zunächst nochmal deine ausführliche Frage.
Der Mond umkreist die Erde und erzeugt dadurch die Gezeiten. Damit erzeugt er ja im Prinzip Energie auf der Erde. Man kann ja ein Gezeitenkraftwerk errichten und aus der Bewegung des Mondes Strom erzeugen. Die Frage ist jetzt: Müsste der Mond dadurch nicht gebremst werden und irgendwann auf die Erde stürzen? Schließlich kann die Energie, die wir aus dem Gezeitenkraftwerk bekommen, ja nicht aus dem Nichts entstehen, oder? Und die einzige Energiequelle ist, soweit ich verstehe, die Bewegung des Mondes. Wenn er aber seine Bewegungsenergie abgibt und somit langsamer wird, wie funktioniert das, also welche Kräfte wirken da?
Tobias ist 37 Jahre alt und arbeitet in einer Softwarefirma. Dort kümmert er sich vor allem Softwareentwicklung und High-Level Support. Er liest hin und wieder gerne einen populärwissenschaftlichen Artikel oder hört einen Podcast, beschäftigt sich ansonsten aber weniger mit naturwissenschaftlichen Phänomenen. Foto: privat
Wie kommst du darauf?
Die Frage ist mir bei einer Wanderung mit meinem jüngeren Bruder (einem Physiklehrer) eingefallen. Ich dachte, ich könnte ihn damit ein bisschen triezen, weil ich mich aus meinem eigenen Physikunterricht erinnerte, dass ich Folgendes gelernt hatte:
„Der Mond umfliegt die Erde in einer Kreisbahn, und seine Bewegungsrichtung folgt immer im rechten Winkel zur Richtung der Erdanziehungskraft. Die Erdanziehungskraft ist zwar der Grund dafür, dass der Mond ständig seine Bewegungsrichtung ändert (er fliegt ja einen Kreis), aber sie bremst ihn wegen des rechten Winkels weder ab, noch beschleunigt sie ihn. D.h. die Richtung ändert sich, die Geschwindigkeit aber bleibt gleich. (Wenn wir beim Mond eine elliptische Bahn annehmen, ändert sich, soweit ich das verstehe, nicht viel, die durchschnittliche Geschwindigkeit pro Umlauf bleibt konstant.)“
Und wie ich richtig geraten hatte, wird das im Wesentlichen immer noch so gelehrt und kann aus meiner Sicht eben nicht erklären, wieso wir auf der Erde aus der Mondbewegung Energie gewinnen können.
Hast du selbst eine Idee dazu?
Ja. Ich denke mir das wie folgt: Der Mond erzeugt die Flut so, dass das Wasser aufgrund der Mondanziehung, unter dem Mond sozusagen, zusammenläuft und eine Art Hügel bildet. Ich denke, dass die Spitze dieses Hügels aber nicht ganz genau unter dem Mond liegt, sondern aufgrund der Trägheit des Wassers dem Mond etwas „hinterher läuft“. Also, wenn man eine Linie von der Spitze des Hügels zum Mond ziehen würde, dann würde diese Linie nicht durch den Erdmittelpunkt gehen und stünde somit also auch nicht im rechten Winkel zur Mondbewegung. Anders gesagt, der Mond verursacht eine minimale Verformung der Erde. Diese Verformung läuft dem Mond hinterher und zieht von hinten am Mond, wodurch er langsamer wird.
Naja, meinen Bruder hat diese Theorie nicht so ganz überzeugt, vielleicht konnte ich sie beim Wandern auch nicht gut darlegen, aber jetzt klingt sie doch völlig einleuchtend, irgendwie. Oder?
Aufmacherfoto: Vollmond, Weihnachten 2015 (NASA/Goddard/Lunar Reconnaissance Orbiter).