• Geozentrisches Modell

Annahme 2: Nach dem 3. Newton-Axiom erzeugt jede Kraft stets eine gleich große, aber ent­ge­gen­ge­setzt gerichtete Gegenkraft. Diese Kraft ist ebenfalls eine Gravitationskraft und wirkt auf den Körper mit der Masse m1. Aufgrund dieser Wechselwirkung erscheint es zulässig, die Anordnung einfach umzukehren und im nächsten Schritt von der um­ge­kehrten Annahme aus­zu­gehen, dass der Körper mit der Masse m2  gleichsam als »Erde« der ruhende Zentralkörper sei, währenddessen sei der Körper m1 jetzt als »Sonne« der fiktive Umlaufkörper, der sich periodisch mit der Umlauf­dauer T1 um den Zentralkörper mit der Bahn­ge­schwin­digkeit v1 auf einer Kreisbahn mit dem Radius r bewege (siehe dazu die Bilder 10 und 12).

Jetzt erfüllt der Körper mit der Masse m2 die Funktion des Zentral­körpers und übt auf den Um­lauf­körper m1 eine Gravi­tations­kraft F2 aus, die als Zentri­petal­kraft F2 den jetzigen Umlaufkörper m1 in Rich­tung Mittelpunkt des Zentral­körpers beschleunigt, ihn damit auf der Kreisbahn hält und zugleich verhindert, dass sich der Umlaufkörper tangential von der Kreisbahn entfernt.

Für den Betrag dieser Kraft auf den Umlaufkörper m1 gilt auch hier gemäß dem 2. Axiom von Newton das Dyna­mische Grundgesetz:

F2m1 · az mit az = v12/r für die Zentripetalbeschleunigung

und für die Bahn­ge­schwin­digkeit v1 = (2 · ∏ · r)/T1 eingesetzt, ergibt sich für die Zentriptalkraft F2, mit der der Zentralkörper m2 den Umlaufkörper m1 anzieht, die Gleichung [11].

Nach dem 3. Keplerschen Gesetz gilt für alle um ein und denselben Zentralkörper sich bewegenden Umlaufkörper (Planeten) die durch den jeweiligen Zentralkörper (hier jetzt m2) bestimmte Kepler-Konstante: T12/a3 = C2 .

Wegen der angenommenen Kreisform setzen wir auch hier für a = r und es ergibt sich für die Kepler-Konstante des Zentralkörpers m2 : C2 = T12/r3 .

Daraus folgt für das Quadrat der Umlaufdauer T1 des Umlaufkörpers m1 die Gleichung [12].

Wir setzen die Gleichung [12] in Gleichung [11] ein und erhalten für die Kraft auf den Körper mit der Masse m1: F2 = m1 · [(4 · ∏2)/(C2 · r3)] · r .

Nach dem Kürzen von r ergibt sich F2 = m1 · (4 · ∏2)/(C2 · r2) und damit die Gleichung [13].

 

Hier ist C2 die durch den Zentralkörper m2 bestimmte Kepler-Konstante.


Fortsetzung: Gleichsetzung der Wechselwirkungskräfte

Bild 12: Zentripetalkraft F2 auf den Umlaufkörper m1

Gleich. [11]: Größe der Zentri­pe­tal­kraft F2 auf den Körper m1

Gleich. [12]: Umlaufdauer T1 des Körpers m1

Gleich. [13]: Kraft F2, die m2 auf m1 ausübt