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2024-10-08T12:31:32Z

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[[Datei:Synchronous rotation.svg|mini|Bei einer gebundenen Rotation ist vom Zentralkörper aus eine Seite des Satelliten ständig und die andere Seite – hier grün dargestellt – nie zu sehen.]]
[[Datei:Moon Farside LRO.jpg|mini|Die [[Mondrückseite]]]]

Die '''gebundene [[Rotation (Physik)|Rotation]]''' (Drehung) ist ein Begriff aus der [[Astronomie]] und beschreibt ein Phänomen zwischen zwei einander eng umkreisenden [[Himmelskörper]]n: Die [[Rotationsperiode|Eigendrehung]] des einen (i. d. R. masseärmeren) Himmelskörpers ist hier nicht ''unabhängig'' von der [[Umlaufzeit|Umlaufperiode]] um den anderen Himmelskörper, sondern mit ihr ''gekoppelt.''

Die gebundene Rotation ist oft anzutreffen zwischen [[Satellit (Astronomie)|Monden]] und ihren [[Planet]]en, zwischen Planeten und ihren [[Stern]]en sowie zwischen den beiden Sternen eines engen [[Doppelsternsystem]]s. Der [[Erdmond]] ist in gebundener Rotation zur [[Erde]], bei ihm war [[Gezeitenreibung]] die Ursache für seine Synchronisierung. In manchen Doppelsternsystemen bremsen starke [[Magnetfeld]]er die Rotation, siehe [[AM-Herculis-Stern]].

== Eigenschaften ==
Bei der gebundenen Rotation ist die Rotationsperiode des Planeten bzw. Mondes gleich seiner Umlaufzeit um den Zentralkörper, die [[Rotationsachse]] steht etwa senkrecht auf der Bahnebene und der [[rechtläufig und rückläufig|Drehsinn]] ist gleich. Das heißt, während eines Umlaufs wendet er dem Zentralkörper stets dieselbe Seite zu (vgl. erste Abb.).

In den meisten Fällen ist der Zentralkörper deutlich schwerer als sein Begleiter. Dann wirken seine hohen Gezeitenbeschleunigungen auf ein vergleichsweise geringes Massenträgheitsmoment dämpfend ein. Sind die Massen jedoch nicht sehr verschieden, so kann es sehr lange dauern, bis sich der Zustand der gebundenen Rotation einstellt. Bei ähnlichen Massen ist es wahrscheinlich, dass sich der gebundene Zustand langfristig bei beiden Körpern einstellt, sodass beide Körper sich jeweils stets dieselbe Seite zuwenden. Hier hat man eine ''doppelt gebundene Rotation.'' Der bisher bekannteste Fall einer doppelt gebundenen Rotation durch Gezeitenreibung ist das sehr enge System [[Pluto]]-[[Charon (Mond)|Charon]], die sich beide jeweils dieselbe Seite zeigen. In diesem Fall ist auch die [[Exzentrizität (Astronomie)|Exzentrizität]] der Bahnen gering. Pluto und Charon waren die ersten und über längere Zeit die einzigen bekannten Körper im Sonnensystem mit einer doppelt gebundenen Rotation, bis im [[Kuipergürtel]] und im [[Asteroidengürtel]] ähnlich geartete Systeme gefunden wurden, wie etwa [[(90) Antiope]] mit ihrem Begleiter [[S/2000 (90) 1|Antiope B]].

Im Allgemeinen ist die Bahn kein genauer Kreis, also die Winkelgeschwindigkeit der Bahnbewegung nicht konstant und nur im Mittel gleich der Winkelgeschwindigkeit der Eigenrotation. Unter anderem dadurch sind z. B. im Laufe eines Monats auch schmale Randgebiete der [[Mondrückseite]] zu sehen, siehe [[Libration]].

== Spin-Orbit-Resonanz ==
Wenn die Umlaufbahn deutlicher [[Exzentrizität (Mathematik)|exzentrisch]] ist, kann auch eine gebrochen-ganzzahlige Spin-Orbit-Resonanz stabil sein, also eine weitere Abbremsung der Rotation unterbleiben. Das Verhältnis der Umlaufperiode zur Rotationsperiode kann dann durch zwei kleine [[natürliche Zahlen]] ausgedrückt werden. Ein Beispiel hierfür ist die 3:2-Resonanz des [[Merkur (Planet)|Merkur]]s:

:<math>\frac{T_\mathrm{Umlauf}}{T_\mathrm{Rotation}} = \frac{3}{2}</math>

Das heißt, pro Umlauf (in 88 irdischen Tagen) vollführt Merkur drei halbe Umdrehungen. Merkur ist etwas länglich und seine Längsachse ist im [[Perihel]] jeweils radial ausgerichtet. Diese energetisch günstige Orientierung (siehe [[Stabilisierung (Raumfahrt)|Stabilisierung]]) behält er in einem gewissen Bereich um das Perihel bei, da dort die Winkelgeschwindigkeit der Bahnbewegung sogar etwas größer ist als die der Rotation. Zur Stabilität der Resonanz trägt bei, dass die Gezeitenbeschleunigung (reziprok proportional zur dritten Potenz des Sonnenabstands) im Perihel etwa fünfmal so groß ist wie im Aphel.<ref>Steven Dutch: {{Webarchiv |url=http://www.uwgb.edu/dutchs/planets/resonanc.htm |archive-is=20121212081302 |text=''Rings and Resonances.''}}.</ref>

== Bedeutung für extrasolare Planeten ==
Bisher ging man davon aus, dass bei Sternen, die kleiner sind als die [[Sonne]], [[Exoplanet|Planeten]] in einem potentiell lebensfreundlichen Abstand eine zum Stern gebundene Rotation aufweisen. Da hierbei auf der zentralsternenabgewandten Seite vorhandenes Wasser und eventuell die komplette Atmosphäre ausfrieren würde, sinkt wiederum die Wahrscheinlichkeit einer lebensfreundlichen Umgebung.

Der Entstehung von gebundener Rotation kann jedoch der Effekt der [[Thermische Gezeiten|thermischen Gezeiten]] entgegenwirken, bei dem sich aufgrund der Trägheit bei der Aufheizung ein hinterherlaufender thermischer Gezeitenberg der Atmosphäre ausbildet. Dieser liegt nicht in direkter Linie zum Zentralgestirn. Dadurch wirkt die hinterherlaufende atmosphärische Masse durch die Gravitationskraft des Sterns als Impulsgeber. Bei der [[Venus (Planet)|Venus]] verhindert dieser Effekt die gebundene Rotation zur Sonne. Neuere Annahmen gehen davon aus, dass selbst dünne, erdähnliche Atmosphären eine gebundene Rotation verhindern können, was die Wahrscheinlichkeit der Existenz von extraterrestrischem Leben erhöhen würde.<ref>Rainer Kayser: ''[https://www.weltderphysik.de/gebiet/universum/news/2015/atmosphaere-verhindert-gebundene-rotation/ Atmosphäre verhindert gebundene Rotation.]'' Bei: ''WeltDerPhysik.de.'' 15. Januar 2015.</ref>

== Liste gebundener Monde und Himmelskörper ==
=== Sonnensystem ===
'''Bindung an die [[Erde]]'''
* [[Mond]]

'''Bindung an den [[Mars (Planet)|Mars]]'''
* [[Phobos (Mond)|Phobos]]
* [[Deimos (Mond)|Deimos]]

'''Bindung an [[Jupiter (Planet)|Jupiter]]'''
* [[Metis (Mond)|Metis]]
* [[Adrastea (Mond)|Adrastea]]
* [[Amalthea (Mond)|Amalthea]]
* [[Thebe (Mond)|Thebe]]
* [[Io (Mond)|Io]]
* [[Europa (Mond)|Europa]]
* [[Ganymed (Mond)|Ganymed]]
* [[Kallisto (Mond)|Kallisto]]

'''Bindung an den [[Saturn (Planet)|Saturn]]'''
* [[Pan (Mond)|Pan]]
* [[Atlas (Mond)|Atlas]]
* [[Prometheus (Mond)|Prometheus]]
* [[Pandora (Mond)|Pandora]]
* [[Epimetheus (Mond)|Epimetheus]]
* [[Janus (Mond)|Janus]]
* [[Mimas (Mond)|Mimas]]
* [[Enceladus (Mond)|Enceladus]]
* [[Telesto (Mond)|Telesto]]
* [[Tethys (Mond)|Tethys]]
* [[Calypso (Mond)|Calypso]]
* [[Dione (Mond)|Dione]]
* [[Rhea (Mond)|Rhea]]
* [[Titan (Mond)|Titan]]
* [[Iapetus (Mond)|Iapetus]]

'''Bindung an den [[Uranus (Planet)|Uranus]]'''
* [[Miranda (Mond)|Miranda]]
* [[Ariel (Mond)|Ariel]]
* [[Umbriel (Mond)|Umbriel]]
* [[Titania (Mond)|Titania]]
* [[Oberon (Mond)|Oberon]]

'''Bindung an den [[Neptun (Planet)|Neptun]]'''
* [[Proteus (Mond)|Proteus]]
* [[Triton (Mond)|Triton]]

'''Bindung an [[Pluto]]'''
* [[Charon (Mond)|Charon]] (Pluto selbst ist ebenfalls an Charon gebunden)

=== Extrasolar ===
* Die Rotation von [[Tau Boötis]] ist an die von [[Tau Boötis b]] gebunden.

== Literatur ==
* J. Audouze, Guy Israel: ''Cambridge Atlas of Astronomy.'' Cambridge University Press and Newnes Books, Cambridge 1985, ISBN 0-521-26369-7.
* C. D. Murray, S. F. Dermott: ''Solar System Dynamics.'' Cambridge University Press, Cambridge 2003, ISBN 0-521-57597-4.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Himmelsmechanik]]

Gebundene Rotation - Versionsgeschichte

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