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Grundwissen

Erstes KEPLERsches Gesetz

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
  • Den Bahnpunkt mit dem geringsten Abstand zur Sonne bezeichnet man als Perihel, den Bahnpunkt mit dem größten Abstand zur Sonne als Aphel.
  • Die Erdbahn hat nur eine sehr geringe Exzentrizität.
Erstes KEPLERsches Gesetz

Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.

Abb. 1 Erstes KEPLERsches Gesetz: Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht

Die Sonne befindet sich nicht in der Mitte einer Kreisbahn, die ein Himmelskörper durchläuft, sondern die Sonne befindet sich in einem Brennpunkt der Ellipse. Der andere Brennpunkt ist leer.

Der Planet folgt dieser Ellipse auf seiner Umlaufbahn, was bedeutet, dass der Abstand zur Sonne sich laufend ändert. Den Bahnpunkt mit dem geringsten Abstand zur Sonne bezeichnet man als Perihel, den Bahnpunkt mit dem größten Abstand zur Sonne als Aphel.

Das Halbjahr mit der größeren Sonnenferne (Sommer auf der Nordhalbkugel) ist länger als das andere Halbjahr, wenn man das Jahr durch den Frühlings- und Herbstpunkt (Übergang der Sonne über den Äquator) in zwei Halbjahre teilt.

Das erste KEPLERsche Gesetz lässt sich aus NEWTONs Gravitationsgesetz ableiten, sofern die Masse des Zentralkörpers wesentlich größer als die des Trabanten ist und die Wechselwirkung des Trabanten auf den Zentralkörper vernachlässigt werden kann. In diesem Fall bewegt sich der Trabant stets auf einer Ellipsenbahn, in deren einem Brennpunkt sich der Zentralkörper befindet.

Bedeutung der Exzentrizität für die Erde

Bei der Erdbahn ist die Exzentrizität \(\varepsilon = 0{,}0167\), das bedeutet, dass die Sonne um \(1{,}6\%\) der großen Halbachse seitlich des Mittelpunkts ist. Die kleine Halbachse ist nur um \(0{,}01\%\) kleiner als die große Halbachse. Die Erdbahn ist also fast ein perfekter Kreis, bei dem lediglich die Sonne etwas seitlich des Mittelpunkts ist.

Bedeutung der Exzentrizität für andere Planeten, Planetoiden und Kometen

Die Ellipsenbahnen der meisten Planeten wie Erde, Venus, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun haben sehr geringe Exzentrizäten, die kleiner sind als \(5\%\). Merkur hat eine Exzentrizität von \(0{,}20\), Mars von \(0{,}093\) und der Zwergplanet Pluto von \(0{,}25\). Auch die größeren Planetoiden haben meist Exzentrizitäten unter \(0{,}25\). Die Kometen zeichnen sich hingegen durch sehr hohe Exzentrizitäten aus  wie z.B. HALLEY mit \(0{,}967\).