Künstliche Erdsatelliten fallen auf die Erde zurück, weil die Reibung im äußeren Teil der Erdatmosphäre ihnen Energie nimmt und ihnen irgendwann der Treibstoff ausgeht, diese Energieverluste zu kompensieren.
Nimmt die Geschwindigkeit eines antriebslosen Satelliten zu, ab oder bleibt sie gleich, wenn er durch die Bremswirkung der Atmosphäre mit immer kleiner werdendem Radius um die Erde kreist? Begründe deine Antwort physikalisch.
Die Umlaufbahn eines Satelliten ist vom Prinzip her immer eine Ellipse, im einfachsten Fall ein Kreis mit dem Mittelpunkt im Erdmassenmittelpunkt. Je geringer der Bahnradius um so größer ist aber die Bahngeschwindigkeit auf einer Kreisbahn. Auf einer niedrigeren Kreisbahn hat ein Satellit deshalb höhere Geschwindigkeit.
Gibt der Satellit auf Grund von Reibungseffekten Energie an die Atmosphäre ab, so sinkt er auf eine tiefere Umlaufbahn, die dabei frei werdende Lageenergie wird in kinetische Energie umgewandelt. Der dadurch erzielte Geschwindigkeitszuwachs würde ohne weitere Energieabgabe ausreichen um auf einer Ellipsenbahn wieder den alten Abstand zum Erdmittelpunkt zu erhalten. Da aber immer weiter Energie an die Atmosphäre abgegeben wird, sinkt der Satellit auf einer spiralförmigen Bahn mit zunehmeder Geschwindigkeit Richtung Erde. Die Zunahme der Geschwindigkeit auf Grund des "zur-Erde-Fallens" überwiegt dabei der Abnahme der Geschwindigkeit auf Grund der Reibungswiderstände.
