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User stellen Alltagsfragen, Experten antworten |
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Was im Erdmittelpunkt passieren würde |
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Ein in einer Hohlkugel im Mittelpunkt der Erde eingeschlossener Mensch würde - ähnlich wie im Weltraum - frei schweben und keinerlei Gravitationskräfte spüren, sagt der Experte vom Institut für Geophysik der TU Wien - und gibt damit der Mehrheit unserer User recht. Trotzdem wirke dort ein sehr hoher Druck.
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Die Frage(n) der Woche im Wortlaut
Florian L.: "Wenn es möglich wäre, einen kleinen Hohlraum im Erdmittelpunkt zu schaffen, zu stabilisieren und dorthin zu gelangen - würde man dann dort schweben oder sogar auseinander gerissen werden? Was würde genau passieren?" |
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 Die Frage der Woche samt User-Forum |
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Schweben im Mittelpunkt der Erde |
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Von Franz Kohlbeck
Die Anziehungskraft infolge der Massenwirkung der Erde ist im Erdmittelpunkt null. Könnte man eine Hohlkugel schaffen und einen Menschen dort einschließen, würde er wie im Weltraum frei schweben und keinerlei Gravitationskräfte spüren.
Trotzdem wirkt auf die Hohlkugel ein sehr hoher Druck, welcher durch die angrenzenden Massen des Erdkerns verursacht wird.
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Anziehung zweier Massen durch Gravitation |
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Man kann dies so erklären: Zwei Massen, die wir kugelförmig annehmen wollen, ziehen sich durch die Gravitation an. Es wirken also auf beide Kugeln Kräfte.
Wenn wir aus einer der beiden Kugeln eine Hohlkugel formen und wir deren Masse und auch den Abstand zur anderen Kugel nicht verändern, dann wirkt auf die zweite Kugel die gleiche Kraft wie vorher, als die erste Kugel noch eine Vollkugel war.
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Anziehungskraft wird größer - bis zur Berührung |
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Nähern wir die beiden Kugeln einander, so wird die Anziehungskraft solange größer, bis sich die beiden Kugeln berühren. Die Anziehungskraft ist proportional dem Quadrat des Abstands der beiden Kugelmittelpunkte.
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Im Inneren der Hohlkugel: Aufhebung der Kraftwirkung |
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Im Inneren der Hohlkugel ist die Situation aber anders. Dort heben sich die Kraftwirkungen der Masseteilchen der Hohlkugel gegenseitig auf - und es wirkt keine Kraft, ganz egal wohin wir die zweite Masse innerhalb der Hohlkugel stellen.
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Schwerkraft an der Oberfläche ... |
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Übertragen wir dieses physikalische Prinzip auf die Erde, so wirkt auf einen Menschen an der Erdoberfläche die Masse der gesamten Erde. Die Kraft ist proportional dem Quadrat des Abstandes vom Erdmittelpunkt und der Masse der Erde. Wir bezeichnen das als Schwerkraft.
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... keine Kraft im Erdmittelpunkt |
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Wir denken uns nun vereinfacht die Erde aus lauter Kugelschalen aufgebaut: Nähern wir uns dem Erdmittelpunkt in einem Schacht, dann gibt es Kugelschalen, die über uns liegen und solche, die unter uns liegen.
Die über uns liegenden üben keine Kraft auf uns aus. Die darunter liegenden sind aber wirksam. Im Erdmittelpunkt liegen alle Kugelschalen über uns, die Schwerewirkung ist daher null. Es wirkt keine Kraft auf uns.
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Dennoch: Hoher Druck im Mittelpunkt |
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Auf Grund der ungleichmäßigen Dichteverteilung im Erdkörper (der Erdkern hat eine wesentlich höhere Dichte als der darüber liegende Erdmantel) nimmt die Schwere aber nicht gleichmäßig zum Erdmittelpunkt ab, sondern bleibt zuerst annähernd konstant, um dann linear zum Erdmittelpunkt abzunehmen.
Da die Schwere im Erdkörper aber nicht null ist, wie bei einer Hohlkugel, entsteht zwischen den Kugelschalen ein Druck, welcher sich bis ins Erdinnere fortsetzt. Dadurch besteht im Erdmittelpunkt ein hoher Druck, obwohl die direkte Schwerewirkung null ist.
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