Gravitationskräfte und Bewegungen

So bewegen sich z.B. alle Planeten unseres Sonnensystems auf näherungsweise kreisförmigen Bahnen um die Sonne. Der Erdmond und viele künstliche Satelliten bewegen sich um die Erde. Das gesamte Sonnensystem bewegt sich um das Zentrum des Milchstraßensystems. Damit sich ein Körper um ein Zentrum bewegt, muss eine Kraft in Richtung dieses Zentrums wirken. Das ist die Gravitationskraft, die der betreffende Zentralkörper auf den umlaufenden Körper ausübt. Sie wird auch als Radialkraft, Zentralkraft oder Zentripetalkraft bezeichnet.

$\begin{array}{l}\text{Radialkraft = Gravitationskraft}\\ m\cdot \frac{v^2}{r}=G\cdot \frac{m\cdot M}{r^2}\\ v^2=G\cdot \frac{m}{r}\\ v=\sqrt{G\cdot \frac{m}{r}}\end{array}$

Setzt man für M die Masse der Erde und für r den Radius der Erde ein, so erhält man die 1. kosmische Geschwindigkeit (minimale Kreisbahngeschwindigkeit) für die Erde (7,9 km/s).

Bewegung auf einer parabolischen Bahn

Viele Kometen bewegen sich auf parabolischen Bahnen um die Sonne. In diesem Fall wird die Bahn im Wesentlichen durch die Gravitationskraft der Sonne bestimmt. Mit Annäherung an die Sonne vergrößert sich die Gravitationskraft zwischen Sonne und Komet. Diese größere Annäherung bewirkt eine stärkere Krümmung der Bahn. Mit Vergrößerung des Abstandes von der Sonne wird die Gravitationskraft kleiner. Die Krümmung der Bahn verringert sich entsprechend. Die Gravitationskräfte von Planeten können die Bahn eines Kometen zusätzlich beeinflussen.