Warum heißen Graviationswellen Gravitationswellen?

[seeadler]

was genau versteht man unter Gravitationswellen, und warum werden diese so genannt?

Ich habe jenen Link über Gravitationswellen erhalten: http://www.tagesspiegel.de/wissen/speku ... 38150.html

muss aber gestehen, ich verstehe nicht wirklich worum es dabei geht. Denn wie die meisten hier wissen verwende ich diesen Begriff ganz offensichtlich anders, als er in diesem Link behandelt wird. So verstand und verstehe ich Gravitationswellen nicht als eine einmalige mal gewesene Reaktion aufgrund eines kosmischen Ereignisses, sondern als etwas "seiendes", permanent uns umgebendes, ohne dem es überhaupt keine Gravitation gäbe.

Eine Wellenerscheinung als einmalige Sache kann man im Sinne von Tsunamis betrachten, dies kann ich nachvollziehen. Doch die Gravitation an sich ist ja nun eine permanente Wirkung. Hier kann man nicht von einer einmaligen Angelegenheit sprechen.

Ich bitte deshalb um Aufklärung

Dankeschön
Seeadler

warten auf die Welle

[ThomasM]

Eine Wellenerscheinung als einmalige Sache kann man im Sinne von Tsunamis betrachten, dies kann ich nachvollziehen. Doch die Gravitation an sich ist ja nun eine permanente Wirkung. Hier kann man nicht von einer einmaligen Angelegenheit sprechen.

Eine Welle entsteht, wenn sich etwas verändert.

So wie du Gravitation bisher behandelt hast, hast du ja die Newtonsche Gravitationsformel benutzt. Diese beschreibt ein "seiendes" Gravitationsfeld, also ein Gravitationsfeld, statisch eingefroren in einen aktuellen Zustand.
Das kannst du daran erkennt, dass die Zeit t darin nicht vorkommt.

Die Formel ist ja auch klassisch korrekt, aber eben nur für Situationen, in denen sich nichts verändert.
Keine Veränderung -> keine Welle.

Um eine Gravitationswelle zu erzeugen, muss eine Veränderung eintreten, z.B. eine Supernova oder eine Kollision zweier Sterne usw.
Solche dynamischen Prozesse erzeugen eine Veränderung des Gravitationsfeldes mit der Zeit.
Diese Veränderung bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit in den Raum hinein und lässt sich dann auf der Erde messen. Das ist die Gravitationswelle.

Analoges Beispiel: ein gespanntes Seil.
Solange das einfach nur gespannt ist, passiert nichts, alles ruht. Man kann die Spannung statisch, d.h. ohne Angabe von t beschreiben.
Doch jetzt geht jemand hin und zupft an dem einen Ende des Seils.
Dadurch ändert man etwas, die Änderung pflanzt sich entlang des Seils fort, eine Welle entsteht, die das Seil entlangwandert und nach einer gewissen Zeit am anderen Ende beobachtet werden kann.

[Halman]

was genau versteht man unter Gravitationswellen, und warum werden diese so genannt?

Ich habe jenen Link über Gravitationswellen erhalten: http://www.tagesspiegel.de/wissen/speku ... 38150.html

muss aber gestehen, ich verstehe nicht wirklich worum es dabei geht. Denn wie die meisten hier wissen verwende ich diesen Begriff ganz offensichtlich anders, als er in diesem Link behandelt wird. So verstand und verstehe ich Gravitationswellen nicht als eine einmalige mal gewesene Reaktion aufgrund eines kosmischen Ereignisses, sondern als etwas "seiendes", permanent uns umgebendes, ohne dem es überhaupt keine Gravitation gäbe.

Eine Wellenerscheinung als einmalige Sache kann man im Sinne von Tsunamis betrachten, dies kann ich nachvollziehen. Doch die Gravitation an sich ist ja nun eine permanente Wirkung. Hier kann man nicht von einer einmaligen Angelegenheit sprechen.

Ich bitte deshalb um Aufklärung

Dankeschön
Seeadler

Mit meinem sehr bescheidenem Wissen kann ich Dir als Laie leider kaum mehr sagen, als ich an Thaddäus DORT geanwortet hatte.
In meinem Buch Gravitation und Raumzeit (John A. Wheeler) werden Gravitationswellen erst im 11. Kapitel behandelt, weil es ein recht schwieriges Thema ist, was ich leider bis heute nicht so recht verstanden habe.
Thomas gab Dir allerdings einen eminent wichtigen Hinweis: Einsteins ART ist dynamisch, nicht statisch, d.h. die Geometrie der Raumzeit kann sich im Verlauf der Zeit verändern. Dies wird bereist im einleitendem Absatz meines oben erwähnte Buches deutlich:

Zitat aus Gravitation und Raumzeit (Seite 194):
Wenn ein Stern seinem Ende entgegengeht und kollabiert, stürzen Abermilliarden Tonnen Materie nach innen und prallen schließlich zusammen — wobei sie eine Welle in der Geometrie des Raumes erzeugen. Eine solche Welle mag hundertausend Lichtjahre zurücklegen, bevor sie an dem Abstand zweier Spiegel auf der Erde in unserem Laboratorium „rüttelt“, die dort zum Nachweis von Gravitationswellen aufgestellt sind.

Auch Doppelsternsysteme können Gravitationswellen erzeugen. Anders als die Gravitation nimmt die Stärke von Gravitationswellen umgekehrt proportional zum Abstand von der Quelle ab. Dies liegt daran, dass es sich um Transversalwellen handelt und für diese gilt 1/r.
Im hier verlinkten 6-Sekunden-YouTube-Video werden diesen anschaulich dem Longitudinalwellen (1/r^(D-1)) gegenübergestellt:

Hierzu zwei Zitate aus dem Buch Gravitation und Raumzeit:

Zitat aus Zitat aus Gravitation und Raumzeit (Seite 198-199):
Dann fand ich bei J. Arthur Thompson einen Satz, der besagte, daß die elektische Kraft bei einer elektromagnetischen Welle nicht radial vom Anziehungszentrum weg zeigt, sondern transversal zum Radius gerichtet ist, wobei die Stärke dieser Kraft umgekehrt proportional zum Abstand — und nicht mit dem Abstandsquadrat — abfällt. ...
[...]
Wie konnte es nach dem Gesetz vom inversen Abstandsquadrat sein, daß elektrische Ladungen oder Ströme - selbst die größten Ströme, die den Ingenieuren in Pittsburg zur Verfügung standen - einen merklichen Einfluß in Youngstown ausübten? Wie groß auch die Stärke des elektischen Feldes in einem Zentimenter Entfernung von der Quelle in Pittsburg gewesen sein mag, sie mußte nach dem Gesetz vom inversen Abstandsquadrat in einem 100 Kilometer oder 107 Zentimeter entfernten Youngstown einen Faktor 10^14 abgenommen haben. Die Stärke des Feldes mußte auf ein unmeßbar kleines Niveau abgesunken sein. Dennoch war ich hier und konnte Radio hören!

Dies hängt damit zusammen, dass die Feldlininiendichte umgekehrt proportional zum Schalendurchmesser abfällt, nicht umgekehrt proportional zu dessen Quadrat. Analog gilt dies für Gravitatonswellen (im Unterschied zum Gravitationsfeld).
Das bemerkenswerte an Gravitationswellen ist meiner Meinung nach, dass sie Energie von ihrer Quelle transportieren, welche sie erzeugt hat. Dabei könnte es sich z.B. um zwei Massen handeln, die miteinander kollidieren. Dabei entsteht ein transversaler Puls von Gravitationswellen.

Zu Anfang, als man erkannte, dass aus der ART Gravitationswellen folgen, nannte man sie Gravitationsstrahlung.

[seeadler]

sorry, vielleicht oder höchst wahrscheinlich bin ich hier etwas schwer von Begriff! Aber ich verstehe immer noch nicht, was die mit "Gravitation" zu tun hat. denn unter Gravitation verstehe ich einen permanenten Einfluss, und nicht eine sponane Veränderung, aufgrund eines kurzen Impulses, der dann auch abebben kann. Irgendwie habe ich den Eindruck, dass hier der Begriff "Gravitationswelle" ganz einfach falsch gewählt ist, besonders deshalb, weil man diese ja dann auch durchaus mit einem EM - Impuls vergleichen kann

Solche dynamischen Prozesse erzeugen eine Veränderung des Gravitationsfeldes mit der Zeit.

eben das will mir dabei nicht wirklich einleuchten?! Eine Veränderung eines Gravitationsfeldes setzt voraus, dass es sich hierbei um eine Kraft handelt, die permanent anwesend ist, und es sich hierbei nicht um eine einmalige "Tsunamiwelle" handelt, die durch den Raum reist, und dabei womöglich höchstmöglichen Schaden anrichtet, eventuell irgendwelche Körper auf zunächst unerklärlicher mystischer Weise aus der Bahn wirft.... und danach aber wieder abflaut und wieder verschwindet.... so, als wäre nie etwas gewesen.

Die Welle, von der du hier sprichst, ist ein energetischer Impuls, der ein mal etwas bewirken kann, nicht aber auf Zeit etwas grundlegendes verändert.

[seeadler]

Auch Doppelsternsysteme können Gravitationswellen erzeugen. Anders als die Gravitation nimmt die Stärke von Gravitationswellen umgekehrt proportional zum Abstand von der Quelle ab. Dies liegt daran, dass es sich um Transversalwellen handelt und für diese gilt 1/r.

Halman, noch mal gefragt, warum heißen diese dann Gravitationswellen, wenn sie doch anders sind und offenbar andere Auswirkungen haben, als die Gravitation an sich?

Im hier verlinkten 6-Sekunden-YouTube-Video werden diesen anschaulich dem Longitudinalwellen (1/r^(D-1)) gegenübergestellt:

ich kenne den Unterschied zwischen Transversal - und Longitudinalwellen, kann aber nicht erkennen, was das in diesem Fall mit der Gravitation zu tun haben soll?!

Das bemerkenswerte an Gravitationswellen ist meiner Meinung nach, dass sie Energie von ihrer Quelle transportieren, welche sie erzeugt hat. Dabei könnte es sich z.B. um zwei Massen handeln, die miteinander kollidieren. Dabei entsteht ein transversaler Puls von Gravitationswellen.

ich nenne das schlicht eine Impulsübertragung, aber keine Gravitationswelle. Denn es verändert ja nicht wirklich die Gravitation grundsätzlich, sondern lediglich wie eine Art "Erschütterung der Macht", das war´s dann auch schon.

Zu Anfang, als man erkannte, dass aus der ART Gravitationswellen folgen, nannte man sie Gravitationsstrahlung.

also genau hier erkenne ich das Problem; denn als ich selbst vor 25 Jahren auf die Idee kam, dass es "Gravitationsstrahlung" geben muss, durch die sich quasi die Gravitation ausbreitet, bzw im Grunde übertragen wird, wobei ich für mich erkannte, dass es hier nicht einmal eine direkte also aktive Kraft geben muss, wie sie Newton forderte, sondern, dass dann lediglich mit Hilfe der Gravitationsstrahlung ein Gravitationseffekt initiiert wird, dann verstand ich wohl etwas ganz anderes unter Gravitationsstrahlung, als dies hier, worum es hierbei gehen soll.

[Janina]

was genau versteht man unter Gravitationswellen?

Stell dir vor, die Sonne wäre nicht ein Stern, sondern zwei, die sich umlaufen würden.
Dann gäbe es einmal die Situation, dass eine Sonne uns am nächsten steht. Da wirkt die Gezeitenkraft maximal.


Geht die Drehung der beiden Sonnen um 90° weiter, dann wirkt die Gezeitenkraft minimal.
Zwischen diesen beiden Zuständen würde unsere SItuation auf der Erde durch den periodischen Wechsel von maximaler und minimaler Gezeitenverzerrung reagieren.


Nach Newton würde das Kraftfeld sofort wirken, nach Einstein sich aber mit maximal Lichtgeschwindigkeit ausbreiten. Diese endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit macht die oben beschriebene periodische Kraftveränderung zu einer Welle.

"Die newtonsche Gravitationstheorie nimmt an, dass sich Änderungen der Gravitation ohne Verzögerung im gesamten Raum auswirken. Daher gibt es in ihrem Rahmen keine Gravitationswellen. Gemäß der Relativitätstheorie breitet sich jedoch jegliche Wirkung maximal mit Lichtgeschwindigkeit aus. Daraus folgerte Albert Einstein 1918 die Existenz von Gravitationswellen."
https://de.wikipedia.org/wiki/Gravitationswelle

[seeadler]

Danke Janina. Genau das und so wollte ich es wissen.

Das heißt also doch, dass Gravitationswlelen keine einmalige Angelegenheit sind, sondern tatsächlich zyklisch auftreten. Sorry, aber genau davon ist doch bei mir schon seit Jahren die Rede, wenn ich davon schreibe, dass ein derartiges Ereignis dann statt findet, wenn sich zwei Körper, die beide die Sonne umkreisen, sich dann aber wiederum zyklisch aus dem "Gravitationsschatten" der Sonne kommend allmählich nähern bis zum Höhepunkt, der Konjunktion oder entsprechenden Opposition, und dieses Feld zwischen ihnen dabei sowohl gestaucht als auch wieder gedehnt wird. Ich habe dazu geschrieben, dass hierbei ein bestimmbares Energiepotential auf Zeit auf beide Körper einwirkt - und man kann dies durchaus mit einer Wellenformation vergleichen.

Dazu hatte ich ebenfalls geschrieben: wie will man eine Welle entdecken und erkennen, wenn man selbst ein Teil dieser Welle ist bzw auf dieser herumreitet; oder auch, wenn die Zeitdauer, wo diese Welle auf uns einwirkt ganz einfach viel zu lange dauert, weil die Welle an sich entsprechend groß ist, auch dann erkennen wir es auch nicht unbedingt als einen Impuls durch eine Gravitationswelle.

bei meinem "Modell" von Gravitationswellen beträgt die entsprechende "Gravitationswellenlänge 4 pi R c / v ( R= Radius des emittierenden Körpers; c= Lichtgeschwindigkeit; v= Gravitationsgeschwindigkeit im Radius R) so gesehen wäre die von der Sonne ausgehende Wellenlänge exakt so groß wie das Sonnensystem bis zur mittleren Bahn Plutos, und die der Erde gerade mal die Hälfte bis zum Uranus.

[Halman]

Auch Doppelsternsysteme können Gravitationswellen erzeugen. Anders als die Gravitation nimmt die Stärke von Gravitationswellen umgekehrt proportional zum Abstand von der Quelle ab. Dies liegt daran, dass es sich um Transversalwellen handelt und für diese gilt 1/r.

Halman, noch mal gefragt, warum heißen diese dann Gravitationswellen, wenn sie doch anders sind und offenbar andere Auswirkungen haben, als die Gravitation an sich?

Gravitation wird in der ART als Krümmung der Raumzeit beschrieben. Auch Gravitationswellen sind Änderungen in der Geometrie der Raumzeit, wodurch die Abstände von Testmassen verändert werden kann. Die Wikipedia-Animation veranschaulicht dies durch eine Zweidimensionale Betrachtung. Die Krümmungen, welche die Wellen verursachen, sind deutlich zu erkennen.

Animationsquelle

⇒ Gravitation ≡ raumzeitlicher Krümmung

Solche lichtschnellen Gravitationswellen (nimm die Raumzeit als "Medium") entstehen gem. der ART, wenn bspw. zwei Schwarze Löcher einander umkreisen und sich spiralförmig einander annähern (s. Bild).

In Welt der Physik steht:

Die Annäherung der Schwarzen Löcher und ihre finale Verschmelzung sollten gemäß der Allgemeinen Relativitätstheorie zu Schwingungen der Raumzeit, also zu Gravitationswellen führen.

Diese Schwingungen der Raumzeit dehnen und stauchen den Raum und ändern somit die Abstände von Testmassen.

Im hier verlinkten 6-Sekunden-YouTube-Video werden diesen anschaulich dem Longitudinalwellen (1/r^(D-1)) gegenübergestellt:

ich kenne den Unterschied zwischen Transversal - und Longitudinalwellen, kann aber nicht erkennen, was das in diesem Fall mit der Gravitation zu tun haben soll?!

Nun, Wellen sind Schwingungen in einem Medium. In diesem Fall ist die Raumzeit selbst das "Medium", welches schwingt, dessen Geometrie sich also dynamisch verändert.
Wenn die Krümmung der Raumzeit identisch mit Gravitation ist, dann sind Wellen der Raumzeit natürlich Gravitationwellen.

Das bemerkenswerte an Gravitationswellen ist meiner Meinung nach, dass sie Energie von ihrer Quelle transportieren, welche sie erzeugt hat. Dabei könnte es sich z.B. um zwei Massen handeln, die miteinander kollidieren. Dabei entsteht ein transversaler Puls von Gravitationswellen.

ich nenne das schlicht eine Impulsübertragung, aber keine Gravitationswelle. Denn es verändert ja nicht wirklich die Gravitation grundsätzlich, sondern lediglich wie eine Art "Erschütterung der Macht", das war´s dann auch schon.

In diesem Fall wird die Raumzeit erschüttert und damit sehr wohl die Gravitation verändert. Massen werden durch Gravitationswellen getaucht und gedehnt.

[seeadler]

hallo Halman, und danke für deinen Versuch, mir es besser erklären zu wollen. Doch wie üblich scheine ich mich wirklich nicht gut ausdrücken zu können, was ich sehr bedaure. Denn dass ich damit eure Geduld und auch Bereitschaft, mir etwas erklären zu wollen, strapaziere, ist mir dabei leider klar. Entschuldigt bitte deshalb.

seeadler hat geschrieben:
Halman hat geschrieben:
Auch Doppelsternsysteme können Gravitationswellen erzeugen. Anders als die Gravitation nimmt die Stärke von Gravitationswellen umgekehrt proportional zum Abstand von der Quelle ab. Dies liegt daran, dass es sich um Transversalwellen handelt und für diese gilt 1/r.


Halman, noch mal gefragt, warum heißen diese dann Gravitationswellen, wenn sie doch anders sind und offenbar andere Auswirkungen haben, als die Gravitation an sich?

Gravitation wird in der ART als Krümmung der Raumzeit beschrieben. Auch Gravitationswellen sind Änderungen in der Geometrie der Raumzeit, wodurch die Abstände von Testmassen verändert werden kann. Die Wikipedia-Animation veranschaulicht dies durch eine Zweidimensionale Betrachtung. Die Krümmungen, welche die Wellen verursachen, sind deutlich zu erkennen.

auch diese animierte Grafik kenne ich schon sehr lange und sie stimmt auch exakt mit meinen eigenen Hypothesen und Gedanken überein, wie auch die nachfolgende Grafik deinerseits.... das ist also nicht das Problem an sich! An der Animation ist jedoch sehr gut abzulesen, dass es sich hierbei tatsächlich nicht um einen einmaligen Impuls handelt, sondern eine immerwährende Beeinflussung eines bestehenden Gravitationsfeldes durch eben jene zwei Objekte, die ein solches - wie ich es nenne - zusätzliches Gravitationsfeld initiieren und dauerhaft damit ihr Umfeld verändern.

Ich denke mal, es ist das Warten auf den ersten "Kontakt", auf die allererste Welle?! Also, wenn ein solches Feld "geboren" wird, wie ich es ebenfalls nenne. Indirekt bestätigen derartige Animationen meine Hypothesen von der Entstehung neuer Gravitationsfelder, die andere Felder entsprechend verändern und beeinflussen. Nur im Unterschied zu euch warte ich nicht auf den Hinweis eines "ersten Kontakts", also einer Initialzündung, sondern ich versuche es rückwärts zu konstruieren: also aus bestehenden nachvollziehbaren alltäglichen Begebenheiten eben meine Hypothese beweisen zu können, Denn womöglich werden wir einen solchen "ersten Kontakt" vielleicht niemals erleben, oder wenn, dann würde der sogar nachhaltig meine eigene Hypothese bestätigen und ich hätte den Beweis in der Hand, den Pluto hier immer wieder von mir fordert. Denn was ich hier seit Jahren beschreibe ist eine solche Entstehung eines "Neuen Feldes", ausgelöst durch ein derartiges vergleichbares Ereignis, wo mindestens zwei andere Körper zur Bildung eines "neuen Gravitationsfeldes" beitragen, welches sich dann logischer Weise mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnt.

Also, wie gesagt, dies ist ganz sicher nicht mein Problem. soweit erst mal.. später mehr Stellungnahme dazu.

[clausadi]

Ich denke mal, es ist das Warten auf den ersten "Kontakt", auf die allererste Welle?!

Genau, denn das ist Gegenstand der Forschung, ob sich eine lokale Änderung der Raum-Zeit-Krümmung (Gravitation) als sogenannte „Gravitation-Welle“ im Kosmos ausbreitet. Man hofft jetzt, dass eine Supernova solch eine Gravitation-Schockwelle auslöst und versucht diese mit geeigneten Instrumenten zu messen, bisher aber wartet man vergebens.

Denn "Gravitation-Wellen" sind ein hypothetischer Effekt der ART, der bis dato nicht nachgewiesen werden konnte.
Denn gemäß ART ist Gravitation eine Krümmung der Raum-Zeit, wobei Erde und Mond die Raum-Zeit lokal krümmen sollen.
Da der Mond die Erde umläuft, umläuft auch die lokale Krümmung der Raum-Zeit die Erde, wie die Flutwelle der Gezeiten.
Diese umlaufende Raum-Zeit-Krümmung (Gravitation) müsste eigentlich eine Sinuswelle, sprich „Gravitation-Welle“ hervorrufen, sofern sich die Raum-Zeit-Krümmung überhaupt im Kosmos ausbreitet.