Hallo Sascha,
der zweite Teil der Erklärung hat zunächst (scheinbar) mit dem ersten nichts zu tun.
Stellen wir uns mal folgendes Szenario vor: Zwei Himmelskörper, beide genau gleich groß und schwer, aber mit einer ‚zauberhaften’ Eigenschaft: Sie können sich gegenseitig durchdringen, ohne jede Wechselwirkung, keine Reibung, keine Apokalypse, keine Strukturauflösung. Zugegeben, für die DM-Gläubigen alles normale Eigenschaften.
Wir positionieren diese beiden zauberhaften Himmelskörper in einem angemessenen Abstand zueinander. (es ist für das Beispiel egal wie weit, Hauptsache nicht unendlich weit) Sie dürfen sich nur zunächst mal überhaupt nicht zueinander bewegen und nicht von anderen gestört werden.
Dann lassen wir sie los. Durch ihre gegenseitige Anziehungskraft fangen sie an sich aufeinander zu zu bewegen, wie auf einer Linie, immer schneller, je näher sie sich kommen. Eigentlich genau so, wie ein Stein, den man zunächst hochhebt und dann einfach fallen lässt, nur ohne Luftreibung und ohne Aufschlag.
Ihre höchste Geschwindigkeit erreichen sie in dem Moment, wenn sie sich beim gegenseitigen Durchdringen (wir erinnern uns: ohne jeden Effekt, so als gäbe es den jeweils anderen gar nicht) genau ineinander befinden. Danach bremst ihre gegenseitige Anziehungskraft sie wieder ab, bis sie, exakt im gleichen Abstand wie bei ihrem Start, wieder zum Stillstand kommen und da Spielchen von vorne los geht.
Was genau passierte denn da?
Zunächst haben wir für beide zauberhaften Himmelskörper gleiche Ausgangsbedingungen geschaffen indem wir, jedem den gleichen, Energiebetrag geschenkt haben. Wieso? Na jeder, der schon mal eine schwere Last in den 4.Stock hochgetragen hat, weis wie viel Energie (Arbeit) dazu nötig ist, es geht nicht von selbst, nur das wieder Runterfallen geht von selbst. Nichts anderes haben wir mit diesen zauberhaften Himmelkörpern getan, als wir sie gegen ihre gegenseitige Anziehungskraft voneinander entfernt haben.
Sie hatten zu diesem Zeitpunkt einen bestimmten Betrag an ‚Energie der Lage’ (durch ihre Entfernung zueinander) gespeichert und keinerlei Geschwindigkeit gegeneinander. Die Kraft, mit der sie sich gegenseitig anziehen, hat ihrerseits eine zauberhafte, aber ganz reale Eigenschaft. Sie wandelt diese Energie der Lage in kinetische Energie um. Dabei geht keinerlei Energie verloren (an die Puristen: Ich weis dass das nicht stimmt, aber wir wollen für diese begreifbare und anschauliche Erklärung großzügig darüber hinwegsehen und getrost davon ausgehen, dass die Beiden auch nach 1E9 Jahren (wenn wir das nächste mal vorbeischauen) noch munter vor sich hinpendeln) der Schwung (Für die Physiker unter uns: Umgangssprachlicher Ausdruck für kinetische Energie) den sie dabei aufnehmen, wird nun, nachdem sie sich durchdrungen haben und voneinander entfernen, wieder in Energie der Lage umgewandelt. Das Spielchen geht, wenn nicht irgend ein Spielverderber meint, dass man diese Energie anzapfen könnte und das dann auch noch tut, ‚ewig’ so weiter.
So, nächster Schritt:
Gegenseitiges Durchdringen? Also ich möchte nicht hier sein, wenn Mond und Erde den Versuch machen, sich gegenseitig zu ‚durchdringen’.
Wir wandeln für unsere, ab jetzt nicht mehr ‚zauberhaften’ Himmelskörper die Startbedingungen etwas ab.
Wir lassen sie nicht mehr ganz und gar ohne gegenseitige Geschwindigkeit starten. Jedem von ihnen geben wir einen ganz klitzekleinen Schubs mit auf den Weg. Dem einen in die eine und dem anderen in die andere Richtung und zwar nicht aufeinander zu oder voneinander weg sondern genau senkrecht zu ihrer Verbindungslinie.
Was passiert? Genau das Gleiche wie vorher, nur, wenn sie sich jetzt ganz nahe kommen, treffen sie sich nicht mehr gegenseitig, sondern fallen aneinander vorbei. (deshalb brauchen sie auch nicht mehr zauberhaft zu sein).
Auch hier wollen wir wieder etwas genauer hinschauen was da passiert ist.
Der klitzekleine Schubs, den wir ihnen am Anfang gegeben haben, was war das eigentlich? Im Prinzip das Gleiche, wie unser Geschenk an Energie der Lage für die Beiden. Warum?
Da ich hier keine Tafel zum Malen habe versuche ich es mal so: Stellt Euch das Zifferblatt einer Uhr vor. Unsere beiden (noch mal) zauberhaften Himmelskörper lassen wir auf 12 und auf 6 Uhr starten, sie durchdringen sich in der Mitte des Zifferblattes und kommen gerade noch bis 6 bzw. 12 Uhr um dann wieder von Neuem zu beginnen, hatten wir schon.
Jetzt starten wir anders: Beide Himmelskörper in der Mitte, jedem geben wir (genau gleichzeitig) einen so starken Schubs, dass sie gerade bis 12 bzw. 6 Uhr kommen. Wenn sie erst mal pendeln, sieht man ihnen nicht mehr an, auf welche Weise sie damit angefangen haben, oder?
Wenn wir das jetzt kombinieren… Ja wie denn? Schließlich können wir ihnen ja wohl schlecht gleichzeitig einen Schubs in der Mitte geben und sie auf 6 und 12 Uhr loslassen. Doch, geht wohl, nur die Reihenfolge müssen wir etwas modifizieren. Wenn wir ihnen den Schubs nicht in Richtung 6 und 12 Uhr geben, sondern in Richtung 3 und 9 Uhr, können wir sie auf 12 und 6 Uhr gleichzeitig loslassen. Wir müssen ihnen den Schubs nicht in der Mitte geben, sondern es geht genau so auch bei 12 und 6 Uhr, parallel zu der Verbindungslinie zwischen 3 und 9 Uhr. Wenn wir jetzt beobachten was sie tun, dann pendeln sie in einer eleganten Linie sowohl zwischen 12 und 6 Uhr als auch zwischen 3 und 9 Uhr. Immer wenn sie auf der Linie 6 und 12 Uhr an ihren Endpunkten angelangt sind, laufen sie auf der Linie 3 und 9 Uhr über die Verbindungslinie zwischen 6 und 12 Uhr über die Mitte. Dabei treffen sie die eigentliche Mitte des Zifferblattes aber nie, da sie ja in der jeweils anderen Richtung gerade maximal weit davon entfernt sind.
Waren Schubs und Energie der Lage, als wir sie Starten ließen, genau äquivalent zueinander, beschreiben sie eine Kreisbahn um die Mitte des Zifferblattes. Waren sie nicht äquivalent zueinander, beschreiben sie eine elliptische Bahn, treffen sich nicht, und kommen niemals durch die Mitte.
Es sind also eigentlich zwei Pendelbewegungen, die senkrecht aufeinander stehen. Hat die eine gerade ihre höchste kinetische Energie erreicht, und läuft durch die Mitte, ist die andere gerade zum Stillstand gekommen und hat ihre höchste Energie der Lage erreicht.
In dem Versuch konntest Du spüren, dass der Stein von Dir weg zieht. Du konntest sehen und spüren, dass er, wenn er nicht durch den Luftwiderstand gebremst würde, dich immer weiter Umkreisen könnte. Du konntest sehen, dass er in der Richtung weiterfliegt, in der er gerade flog, als Du ihn losgelassen (sagen wir auf 12 Uhr) hast. Du hast gesehen, dass er keine Geschwindigkeit mehr hatte, in der Richtung, in der er war, als Du ihn losgelassen hast, er ist nicht in Richtung Schnur (Verbindunglinie 6 Uhr, Du in der Mitte, 12 Uhr) weitergeflogen, obwohl er dahin ‚gezogen’ hat. Aber sehr wohl genau parallel zur Richtung 3 und 9 Uhr. rechtwinklig zu der Verbindungslinie zwischen Dir und seiner Position im Moment des Loslassens. Tangential zur Kreisbahn, wie Du schon richtig sagtest. Wäre er in dem Moment, als Du ihn losgelassen hast, nicht in der Richtung 6 Uhr 12 Uhr auf 12 Uhr gewesen und somit weit weg von Dir, dann wäre er in der Richtung 3 Uhr 9 Uhr gerade bei dir gewesen.
Darum fällt der Mond nicht runter. Immer, wenn er gerade in der einen Richtung bei uns angekommen wäre, ist er in der anderen (dazu rechtwinkligen) Richtung am weitesten weg.
Herzliche Grüße
MAC