Kind
Ich habe im Fernsehen Bilder gesehen, auf denen sich die Astronauten der Weltraumstation Mir kopfüber in alle Richtungen bewegen und schweben. Ich wüßte gern, warum sie schweben. Vielleicht, weil die Kraft... die Erdanziehungskraft fehlt. Ich meine, sie werden nicht von der Erde angezogen, sie sind zu weit oben. Vielleicht ist man im Weltraum leichter als auf der Erde.

Frau
Weißt du, was die Schwerkraft ist?

Kind
Sie bewirkt, daß die Dinge zum Zentrum angezogen werden.

Frau
Zum Zentrum der Erde, ja. Und in dem Maße, wie man sich von der Erde entfernt, nimmt diese Kraft ab. Deshalb verringert sich das Gewicht. Die Station Mir ist allerdings nur ungefähr 400 Kilometer von der Erde entfernt, das ist nicht sehr viel und spielt deshalb keine große Rolle.

Kind
Wie kommt es dann, daß sie schweben? Sie sollten doch auf dem Boden der Station herumspazieren, als ob sie auf der Erde wären. Ich weiß ja nicht, aber wenn wir springen, fallen wir gleich wieder runter.

Frau
Tatsächlich ergeht es den Astronauten genauso: sie fallen. Sie sind ständig im Fallen begriffen und die Station natürlich auch. Nur übt das Raumschiff, anders als die Erde, keine Anziehungskraft aus, die sie aufrecht halten könnte. Es gibt keinen Boden. Wenn du so willst, fallen sie ständig, aber der Boden des Raumschiffs gibt jedesmal unter ihren Füßen nach, und deshalb hat man den Eindruck, sie schweben. Die Astronauten fallen also, aber während sie fallen, haben sie und die Station auch die Tendenz, sich von der Erde zu entfernen.

Kind
Wenn sie fallen, müßten sie doch näherkommen. Wieso entfernen sie sich?

Frau
Wegen der Geschwindigkeit. Wenn die Station Mir ein kleines Stück ihrer Umlaufbahn absolviert, bewegt sie sich geradeaus, als wollte sie sich von der Erde entfernen. Aber gleichzeitig zieht das Gewicht sie ein wenig nach unten. In jeder Sekunde entfernt sie sich also von der Erde, und in jeder Sekunde fällt sie.

Kind
Aber dann kommt sie nicht voran! Wenn sie fällt und dann wieder steigt, müßte sie doch ihre Position halten.

Frau
Das ist eine komplizierte Angelegenheit! Sie entfernt sich ja nicht ganz geradeaus, sie folgt immer ihrer Umlaufbahn. Also dreht sie sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit um die Erde und hält ihre Entfernung konstant.

Kind
Ja, aber sie könnte sich doch drehen und der Erde trotzdem immer näherkommen.

Frau
Das wird durch die Geschwindigkeit verhindert. Wenn du versuchst, es dir vorzustellen oder auszurechnen, denn es ist eine mathematische Angelegenheit, wirst du folgendes erkennen: Die einzige Lösung, sich mit konstanter Geschwindigkeit und in gleichbleibendem Abstand von der Erde zu bewegen, besteht darin, daß die Umlaufbahn ungefähr kreisförmig ist.

Kind
Aha, das heißt, die Geschwindigkeit gleicht die Schwerkraft aus?

Frau
Ja. Wenn die Geschwindigkeit abnähme, würde die Station angezogen, aber da die Geschwindigkeit nicht abnimmt, kreist sie und kreist und kreist. Also hängt die Geschwindigkeit von der Höhe ab. Es gibt Satellitenspione, die ständig auf den gleichen Ort der Erde gerichtet sind und sich genauso schnell drehen wie die Erde. Sie sind auf einer Höhe von 36.000 Kilometern stationiert und bewegen sich mit 10.000 Stundenkilometern.

Kind
Dann dreht sich also die Erde mit 10.000 Stundenkilometern?

Frau
Nein. Die Erde dreht sich mit 40.000 Kilometern pro Tag, und am Äquator beträgt die Geschwindigkeit 1.500 Stundenkilometer. Aber in 36.000 km Höhe ist der Kreis, den die Satelliten in 24 Stunden durchlaufen müssen, größer, und deshalb sind sie natürlich sehr viel schneller.

Kind
Aber normalerweise... je weiter man ist... Wenn man zum Beispiel einen Stein an einem langen Seil befestigt und kreisen läßt, ist er langsamer als an einem kurzen Seil.

Frau
Im Gegenteil, je weiter weg, desto schneller.

Kind
Aber woher kommt die Geschwindigkeit?

Frau
Von der Erde aus wird der Satellit mit einer Rakete angetrieben, der sogenannten Antriebsrakete, die ihm die Ausgangsgeschwindigkeit verleiht.

Kind
Und danach kommt der Satellit nie mehr zum Stillstand?

Frau
Nein, weil es im Weltraum keine Luft gibt, keine Reibungen gibt, nichts, was die Bewegung verlangsamen könnte, deshalb hört die Geschwindigkeit nie auf. Es gibt keine Luft und deshalb auch keine Kraft, die den Satelliten bremst, nur die Schwerkraft, die ihn zur Erde anzieht und bewirkt, daß er zu kreisen beginnt.

Kind
Du meinst damit, daß sich ein Gegenstand im Weltraum auch um die Erde dreht?

Frau
Genau. Wenn es keinen Körper gibt, der ihn anzieht, verändert sich die Richtung eines Gegenstandes nicht; im Weltraum bewegen sich die Dinge, die nicht von Sternen oder Planeten angezogen werden, stur geradeaus.

Kind
Und wie weit kommen sie auf diese Weise?

Frau
Das weiß man nicht. Wenn sie in die Nähe einer Masse geraten, werden sie von dieser Masse angezogen, und das hält sie auf. Tatsächlich ist es selten, daß irgendwo gar nichts ist, deshalb kommt immer ein Moment, an dem sie plötzlich ihre Flugbahn beenden, weil sie auf einen Komplizen, z. B. einen Stern, stoßen...

Kind
Aber wenn sie einem Stern begegnen, warum fallen sie dann nicht auf ihn herab?

Frau
Eben wegen der Geschwindigkeit. Es ist wie bei der Mir, die du erwähnt hast. Wenn der Mond zum Beispiel keine Geschwindigkeit hätte, wenn auch beim Mond nur die Schwerkraft wirkte, würde er auf die Erde stürzen. Aber dank seiner Geschwindigkeit kann er dem immer wieder entgehen. Die Geschwindigkeit hält dieser Schwerkraft stand, sorgt für das Gleichgewicht.

Kind
Du willst damit sagen, wenn der Mond eine niedrigere Geschwindigkeit hätte als die Erde, würde er herunterfallen?

Frau
Die Geschwindigkeit des Mondes reicht aus, damit er nicht abstürzt. Aber sie ist weder niedriger noch größer als die der Erde. Das kann man nicht vergleichen! Was zählt bei der Geschwindigkeit des Mondes, was für den Ausgleich sorgt, ist die Erdanziehungskraft. Das ist etwas ganz anderes als Geschwindigkeit.

Kind
Übrigens, warum hat man die Raumstation Mir eigentlich gebaut?