Orientierungs- und Navigationsmöglichkeiten im Universum

[garmy]

Guten Abend euch allen,

ich habe mal wieder eine Frage die mich schon eine ganze Weile bewegt und wofür ich bisher noch keine schlüssige Antwort gefunden habe.

Hoffe nur, dass diese Frage nicht zu Laienhaft ist und ich dafür nur Hohn ernte.

Wie ist eigentlich eine vernünftige Orientierung und Navigation im Universum möglich???
Soweit wie ich es verstehe, ist alles im Universum in ständiger Bewegung. Nichts hat seinen festen Platz und somit gibt es auch keinen kostenden Bezugspunk an dem man sich orientieren könnte. Es gibt kein Oben und kein Unten, kein Links und kein Rechts und es gibt keine Pole.

Nun mal angenommen, wir hatten die technischen Möglichkeiten für superschnelles Reisen zur Verfügung. Sagen wir mal ein Raumschiff bewegt sich längere Zeit mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit
(ich weis, dass dies aus heutiger Sicht schier unmöglich ist)
aber mal rein spekulativ angenommen.

Dieses Raumschiff entfernt sich soweit von unserer Galaxie, dass ein direkter Sichtkontakt zu dieser nicht mehr möglich ist.

Angesichts von Milliarden von Galaxien mit wiederum Milliarden von Sonnensystemen und alles in ständiger Bewegung, welche Möglichkeiten der Orientierung und zur Navigation ständen diesen Kosmonauten zur Verfügung um wieder zurück zur Erde zu finden?

[garmy]

Danke für die Antwort @tensor

aber ganz ehrlich, verstehen tue ich es trotzdem nicht so recht

[gravi]

Zur Orientierung bzw. zur Navigation kann man sich eines Koordinatensystems bedienen. Hierzu denkt man sich ein solches System an die Himmelskugel projiziert.

Vereinfacht könnte man z.B. die irdischen Längen- und Breitengrade in den Weltraum "verlängern" und hätte damit schon ein System, an welchem man sich orientieren könnte. Zur Orientierung im Sonnensystem ist das aber nicht sinnvoll, deshalb nimmt man hier die Erdumlaufbahn als Basis (die "Ekliptik"). Wenn ich dazu noch senkrechte Kreise ziehe (Meridiane), habe ich durchaus schon eine Orientierungshilfe.

Jetzt kann ich die anderen Planetenbahnen darauf beziehen und durch Beobachtung zu einem bestimmten Zeitpunkt ihren momentanen Ort auf der Bahn bestimmen. Anhand der Kepler- Gesetze kann man dann (vereinfacht) für jeden beliebigen Zeitpunkt die Stellung eines jeden Körpers im Sonnensystem berechnen.

Damit ist man in der Lage, genaue Bahnen zu berechnen, die eine Rakete einschlagen muss, wenn sie zu einem definierten Zeitpunkt an einem Körper ankommen will. Sehr schön beschrieben sind verschiedene Koordinatensysteme auf dieser Seite:

http://www.greier-greiner.at/hc/koord.htm


Ein solches Koordinatensystem ließe sich auch auf die Galaxis ausweiten. Dort würde man den galaktischen Äquator als Basis wählen und auf ihm wieder Meridiane errichten. Zur genauen Ortsbestimmung kann man sich bestimmte, genau bekannte Zielsterne als Referenz wählen, die man dann mit einer Art "kosmischem Sextanten" vermisst.
Damit wäre man auch bei theoretischen Flügen in einer Galaxie nicht hilflos.

Die kosmische Expansion hat innerhalb einer Galaxie keine Bedeutung, da hier alle Materie gravitativ aneinander gebunden ist und sich somit auf relativ konstanten Abständen befindet (abgesehen von den Eigenbewegungen).

Gruß
gravi

[garmy]

Hallo @gravi,
dank deiner verständlichen Beschreibung kann ich es nun wenigstens in der Theorie nachvollziehen. Das Ganze ist ja viel komplexer als ich vermutet habe. Eine ziemlich genaue Navigation innerhalb von ganzen Galaxien ist also sehr gut möglich.

Ist dieses Koordinatensystems aber auch auf das Universum anwendbar?

Die imaginären Himmelskugel für das Koordinatensystems würde in diesem Fall um unsere Galaxie gespannt und der Beobachtungspukt wäre das Zentrum der Galaxie oder unsere Milchstrasse?

Richtig???

Aber wie berücksichtigt man dann die Verschiebungen durch die kosmische Expansion wenn es um das Universum geht?

[Stephen]

Einen schönen Atlas vom Universum incl. Koordinatensystem findest Du hier:
http://www.atlasoftheuniverse.com

Warum man sich überall im Universum im Zentrum desselben wähnt, habe ich allerdings auch noch nicht kapiert

Logisch erscheint aber, dass wir die Sterne so sehen wie sie - je nach Entfernung - vor Hundert, Tausend, Millionen oder gar Milliarden Jahren einmal ausgesehen bzw. angeordnet waren. Hätten wir die entsprechenden Möglichkeiten, wäre eine Navigation innerhalb von angrenzenen Gebieten des Orion-Armes in unserer Milchstraße sicherlich kein unmögliches Unterfangen.

Eine weit entfernte Galaxie anzusteuern dürfte ungleich schwieriger sein - selbst mit ausgereiften c-Triebwerken...

Ich habe erst letztens wieder eine Dokumentation über die Größe des Weltalls gelesen und mir ist zum wiederholten Male ein Schauer über den Rücken gelaufen: Selbst wenn wir unsere Mutter Erde auf Erbsengröße schrumpfen lassen, können wir nicht einmal die Entfernung zum nächsten Stern begreifen; der Unterschied zwischen Milliarden, Trillonen oder Trilliarden von Kilometern ist uns einfach nicht geläufig.

Der Begriff vom Lichtjahr mag vielen Zeitgenossen nämlich etwas anderes suggerieren: 4,3 Lichtjahre - hmmm - na und? Wir hier wissen natürlich, dass das eine Wahnsinnsstrecke ist. Dagegen ist die Lichtsekunde bis zum Mond nicht mal ein Meilenstein, auch zum Mars nicht - selbst der wäre nicht mal einen Millimeter Wert auf dem Meter zur nächsten Sonne...

Sorry, bei diesen Vergleichen komme ich immer ins Schwärmen

Gruß, Steffen

[Pascal]

Kannst du ruhig.

Ist auch was schönes, so kann man wenigstens ansatzweise die riesigen Entfernungen zwischen den Sterne(von Galaxien brauch ich gar nicht erst reden) begreifen.

Gruß
Pascal

[gravi]

Also wenn jemand behauptet, er könne sich auch nur annähernd die Entfernung zum nächsten Stern vorstellen - dem mag ich das nicht so recht abkaufen

Eine richtige Vorstellung dieser Distanzen kann man sich nicht machen, weil wir hier auf unserem Staubkorn im Alltagsleben in ganz anderen Dimensionen leben und wohl kaum derart abstrahieren können.

@garmy:
Ich denke, allein die Navigation im Sonnensystem ist ungemein schwieriger, als ich es oben angedeutet habe. Ich wollte damit auch nur aufzeigen, wie man sich behelfen kann. Bei der NASA oder ESO gibt es sicherlich ein paar Spezialisten, die sich besser mit solchen Dingen auskennen und dafür prima Programme geschrieben haben.

@StephenSour:
Du hast völlig Recht, wenn wir imstande wären, große Distanzen in kurzen Zeiten zu bewältigen, hätten wir ein dickes Problem. Dann nämlich müsste man unbedingt die Eigenbewegung jedes einzelnen Sterns kennen und vorausberechnen, sonst würde man schnell die Orientierung verlieren.

Warum man sich überall im Universum im Zentrum desselben wähnt, habe ich allerdings auch noch nicht kapiert

Da sprichst Du ein Thema an, das nicht mit einem Satz abzuhandeln ist. Vielleicht machst Du 'nen eigenen thread daraus? Dürfte gut in Kosmologie passen...

Schönen Gruß
gravi

[BauBraun]

Hallo, zum Thema Navigation in unserem Sonnensystem,

also wirklich leicht mag das nicht sein, besonders wegen den wechselnden gravitativen Bedingungen in Planetennähe, aber die Umlaufbahnen und Geschwindigkeiten sind doch bekannt. Sicher nichts das wir alle Tage machen, aber auch kein unlösbares Problem für jemanden der sich damit etwas auseinandersetzt und dazu noch ein bisschen rechnen kann.
Und mit dem PC lässt sich ja einiges zusammenbasteln und rechnen...
Also wirklich Angst vor sowas hätte ich nicht.

Grüße vom BauBraun

[gradient]

also wirklich leicht mag das nicht sein, besonders wegen den wechselnden gravitativen Bedingungen in Planetennähe, aber die Umlaufbahnen und Geschwindigkeiten sind doch bekannt.

Wenn man dann aber bisschen weiter weg von der Sonne fliegt, Richtung Rand des Sonnensystems, kommt die Pioneer-Anomalie. "Anomalie" ist wirklich mehr als treffend. Aber die Abweichungen sind da nicht zu groß, oder?

[gravi]

Diese Anomalie betrifft meines Wissens nur die Geschwindigkeit der Sonden, die abgebremst wird. Ihre Bahnen dürften sie jedoch beibehalten, insofern sie nicht von gravitativen Kräften abgelenkt werden. Aber selbst dabei kann man ja gegensteuern - hier geht es ja ums Navigieren im Weltraum.

Gruß
gravi