Warum Tee im Flugzeug nicht schmeckt und Wolken nicht vom Himmel fallen: Eine Flugreise in die Welt des Wissens (German Edition)

leiten lassen
    Das Schlüsselwort bei diesem System, das es ermöglicht, die Position des Flugzeugs ohne äußere Quellen wie GPS zu bestimmen, lautet »Trägheit«. Trägheit ist ein Begriff aus der physikalischen Bewegungslehre, der oft für Verwirrung sorgt. Stellen Sie sich vor, Sie haben ein schweres Objekt, das auf einer Eisbahn steht. Nehmen wir an, es ist ein Elefant. Sie tragen Spezialstiefel, die verhindern, dass Sie auf dem Eis wegrutschen. Obwohl bei Eis das meiste der Reibung entfällt, die es normalerweise unmöglich macht, dass Sie einen Elefanten schieben können, müssen Sie doch einige Kraft einsetzen, um ihn in Bewegung zu bekommen. Sobald er sich dann bewegt, können Sie ihn nicht einfach mit einer Hand anhalten – etwas sorgt dafür, dass sich der Elefant weiterhin bewegt, und das bezeichnet man als Trägheit.
    Interessant an der Trägheit ist, dass sie von der Masse und nicht vom Gewicht eines Objekts abhängt. Häufig gebrauchen wir »Masse« und »Gewicht« als Synonyme, aber sie sind nicht dasselbe. Die Masse eines Objekts ist eine ihm innewohnende Eigenschaft, etwas, das gleich bleibt, egal, ob es sich auf der Erdoberfläche, auf dem Mond oder im Weltraum schwebend befindet. Masse beschreibt, wie viel Kraft nötig ist, um einem Objekt ein bestimmtes Maß an Beschleunigung zu verleihen. Je größer die Masse, desto mehr Kraft ist nötig.
    Gewicht hingegen bezieht sich auf die Auswirkung der Gravitation. Das bedeutet, Ihr Gewicht ist auf der Erde sechsmal größer als auf dem Mond und kann im Weltraum gegen null gehen. Allerdings ist die Masse eines Objekts auf der Erde genauso groß wie sein Gewicht. Das ist kein Zufall, sondern spiegelt wider, wie die Einheiten der Masse definiert wurden. Auf der Erde haben Masse und Gewicht denselben Betrag, weil wir die Dinge nun einmal hier zu wiegen pflegen.
    Da die Trägheit ein Produkt der Masse eines Objekts ist, ist sie im Weltall genauso groß wie auf der Erdoberfläche. Es ist beispielsweise genauso schwierig, einen Lastwagen anzuhalten, der sich mit 80 km/h durchs Weltall bewegt, wie einen, der auf der Erde ohne Antrieb mit 80 km/h rollt. Tatsächlich ist es im All sogar schwieriger, weil es nichts gibt, wogegen Sie sich stemmen können. Ohne diese Möglichkeit schaffen Sie es nicht, den LKW anzuhalten, egal wie stark Sie sind. Ohne Halt kann selbst Supermann im All einen Meteor oder Asteroid nicht stoppen.
    Ein anderer Grund, wieso Trägheit verwirrend ist, ist der Umstand, dass sie keine eigenständige Kraft ist. Das zweite Newtonsche Gesetz ( siehe hier ) besagt: Um eine bestimmte Masse zu beschleunigen (oder zu verlangsamen), müssen Sie eine Kraft ausüben, die der Masse des Objekts mal der gewünschten Beschleunigung (oder Verlangsamung) entspricht. Die Notwendigkeit, diese Kraft anzuwenden, macht die Trägheit erkennbar – es erscheint also nicht wundersamerweise eine zweite Kraft aus dem Nichts.

Seinen Weg in der Luft verfolgen
    Wie ermöglicht es die Trägheit einem Navigationssystem, ein Flugzeug zu orten? Ein Trägheitsnavigationssystem oder INS (Inertial Navigation System) geht von der gegenwärtigen Position und Geschwindigkeit aus, die es üblicherweise von GPS übernimmt. Dann misst es das Maß, mit dem das Flugzeug beschleunigt und verlangsamt sowie jede Beschleunigung zur Seite (Kurvenbeschleunigung), um die Position der Maschine ausgehend vom ursprünglichen Punkt zu verfolgen. Der Vorteil dieser Methode ist, dass die Messungen ebenfalls möglich sind, wenn kein Funkkontakt besteht, die Maschine also von GPS und Funkfeuern abgeschnitten ist. Das INS kann auch bei ausgefallener Kommunikation die Lokalisierung mit erheblicher Genauigkeit fortschreiben.
    Um die beiden unterschiedlichen Beschleunigungsformen zu verwerten, sind zwei verschiedene Instrumente notwendig. Die geradlinige Beschleunigung benutzt den Beschleunigungssensor. Der ist als Sensor in der neuen Generation von Handys und Spielkonsolen mittlerweile weit verbreitet. Wenn eine Wii-Konsole die Bewegungen des Spielers misst oder ein iPhone verzeichnet, wie es gekippt und gedreht wird, dann ist ein Beschleunigungssensor am Werk.
    Der Beschleunigungssensor beruht auf genau dem Prinzip, das Einstein zu seiner zweiten genialen Theorie, der allgemeinen Relativitätstheorie, inspiriert hat. Die spezielle Relativitätstheorie haben wir bereits kennengelernt. Siebesagt: Wenn etwas schneller wird, schrumpft es, wird schwerer und die Zeit verlangsamt sich für es. Die