Differentiell Rotatioun

Vun Differentieller Rotatioun (Superrotatioun) schwätzt ee wann d'Wénkelvitesse vun engem rotéierendem Kierper/System je no Breedegrad vum observéierendem Punkt oder senger Distanz vun der Rotatiounsachs eng aner ass, de Kierper sech also net iwwerall d'selwecht séier dréit. Dëst ass bei Festkierper net méiglech.

Beispiller

Differentiell Gasrotatioun op dem Jupiter, observéiert vun der Voyager 1 (Vollgréisst Video hei).

Allgemeng

Zum Beispill hunn d'Uewerfläche vun der Sonn, vum Jupiter an dem Saturn eng differentiell Rotatioun. D'Regiounen, déi no um Equator sinn, dréie sech méi séier wéi déi am Beräich vun de Polen. Normalerweis hu Galaxien Akkretiounsscheiwen an d'Protostären och eng differentiell Rotatioun.

Äerd

Déi differentiell Rotatioun tëschent Äerdkär an Äerdmantel gëtt als Folleg vu Stréimunge duerch den Geodynamo ugeholl, deen d'Äerdmagnéitfeld opbaut. Dat heescht, datt d'Superrotatioun wahrscheinlech eng Folleg, awer net d'Ursaach vum Geodynamo ass.

Eist Sonnesystem

E Beispill fir differentiell Rotatioun ass d'Sonnesystem: bal all Mass ass am Zentralkierper – vun der Sonn – vereent an d'Planéite kreesen a Kreesbunnen (allgemeng: an Keplerbunne) ëm si. D'Gesetzer vum Kepler beschreiwen d'Beweegung: Wat méi no sech e Kierper zu der Zentralmass befënnt, wat méi schnell (souwuel Bunnvitesse wéi och Wénkelvitesse) muss hie sech beweegen, wann hie sech an enger konstanter/stabiler Bunn beweege wël. Fir dës Bunnen ergëtt sech:

$v(r) = \sqrt{\frac{G M}{r}} = \frac{const}{\sqrt{r}}$

v: Bunnvitesse

G: Gravitatiounskonstant

r: grouss Hallefachs/Radius

M: Sonnemass (Planéitemass vernoléissegbar géigeniwwer M)

mat $v = \omega r$ kënnt also:

$\omega (r) = \frac{v(r)}{r} = \sqrt{\frac{G M}{r^3}}= \frac{const}{\sqrt{r^3}}$

$\omega$: Wénkelvitesse

Et ergëtt sech also:

$v(r) \sim \frac{1}{\sqrt{r}}$

$\omega (r) \sim \frac{1}{\sqrt{r^3}}$

D'Eegerotatioun vun der Sonn a vu Gasplanéiten

Bei der Sonn an de Gasplanéite hunn déi equatorial Regioune eng méi kuerz Rotatiounsperiod wéi d'Polen.

D'Ursaach ass wahrscheinlech, datt et sech net ëm starr Himmelskierper handelt an den Dréiimpuls op Grond thermescher Prozesser an d'Regioune mat dem gréisste Radius gedrängt gëtt, well all Matière, déi sech op Grond thermescher Beweegunge iwwerduerchschnëttlech schnell an Ëmlafrichtung beweegt, duerch déi gläichzäitig méi héich Fléikraafte no baussen drängt.

D'Mëllechstrooss

Differentiell Rotatioun vun enger Galaxis.

Am Joer 1927 hat den hollänneschen Astronom Jan Hendrik Oort gewisen, datt eis Galaxis, d'Mëllechstrooss, eng differentiell Rotatioun huet: d'Stären an der Géigend vum Zentrum hu méi eg grouss Wénkelvitesse wéi déi vun den Bausseregiounen (Rotatiounsbou, Oort-Konstant).

Aus de Bunnvitessë loosse sech iwwer dem Newton säi Gravitatiounsgesetz Réckschlëss op d'Masseverdeelung an enger Galaxis zéien. Dobäi weist sech, datt d'Bunnvitesse bannen an enger Galaxis no baussen hin net ofhëlt, wat opgrond vun der Verdeelung vun der visueller Matière unzehuele wier, bei e puer Galaxien ginn se souguer méi grouss. D'Ënnerscheeder tëschent observéierte Bunnvitessen a berechente Wäerter féieren zum Schluss zu der Meenung, et misst niewent der visueller nach eng aner Form vu Matière, déi net visuell Donkel Matière ginn.
Eng aner Theorie versicht dësen Ënnerscheed duerch eng Modifikatioun vum Bewegungsgesetz vum Newton z'erklären (soug. Modifizéiert Newtonesch Dynamik).

Literatur

• Günther Rüdiger: Differential rotation and stellar convection – sun and solar-type stars. Gordon and Breach, New York 1989, ISBN 2-88124-066-6
• Hans C. Zebedin: Neue Versuche zur Bestimmung der differentiellen Rotation von Filamenten. Diss., Univ. Graz 1993

Um Spaweck

• http://www.astro.physik.uni-goettingen.de/~areiners/DiffRot/interactive.htm A simulation of the effects of differential rotation on stellar absorption-line profiles by Ansgar Reiners
• A. Reiners & J. H. M. M. Schmitt: On the feasibility of the detection of differential rotation in stellar absorption profiles, Astronomy & Astrophysics 384, 155-162 (2002) -
• explanation of increased angular velocity at equatorial latitude due to overshoot of mass arriving from heated core

Kuckt och

Portal Astronomie