In der Physik spielen Koordinatensysteme eine große Rolle. Mit ihnen werden allen Punkten des Raums drei Werte zugeordnet, die ihre Position eindeutig angeben. Bewegen sich diese Objekte, so müssen die Koordinaten zeitabhängig sein. Wie ich schon früher geschrieben habe, erhält man so vier Koordinaten der vierdimensionalen Raumzeit.
Das einfachste Beispiel für solche Koordinaten sind die kartesischen Koordinaten. Nach ihnen wird jedem Ort ein x-, ein y- und ein z-Wert zugeordnet. Die drei Achsen stehen alle senkrecht aufeinander und sind in gleich lange Längeneinheiten eingeteilt. Welche Längeneinheit man hier benutzt ist beliebig. Die Zeit vergeht in kartesischen Koordinaten unabhängig vom Ort an allen Koordinatenpunkten gleich schnell. Die Zeitkoordinate hat natürlich andere Eigenschaften als die Raumkoordinaten und ist nicht beliebig gegen Raumkoordinaten austauschbar, es ist aber hilfreich, sie bei physikalischen Berechnungen ähnlich wie die Raumkoordinaten zu behandeln.
Ein anderes Beispiel für ein Koordinatensystem ist das Gradnetz der Erde. In diesem Koordinatensystem wird ein Ort durch Längengrad, Breitengrad und Höhe über den Meeresspiegel angegeben. Verschiedene Koordinatensysteme können ineinander umgerechnet werden.
In der newtonschen Mechanik und in der speziellen Relativitätstheorie spielen bestimmte kartesische Koordinatensysteme eine besondere Rolle. Diese Koordinatensysteme zeichnen sich dadurch aus, dass sich ein Objekt ohne äußere Kräfte mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig fortbewegt. Jede Abweichung von dieser geraden Bewegung kann durch eine reale Kraft erklärt werden. In solchen Koordinatensystemen nehmen die Gesetze der Mechanik ihre einfachste Form an. Sie heißen Inertialsysteme. Da Inertialsysteme über Bewegungen, also zeitliche Änderungen der Orte von Objekten, definiert sind, spielt für ihre Definition auch die Zeit eine entscheidende Rolle.
Offenbar gibt es außer den Inertialsystemen noch weitere Koordinatensysteme, die nicht inertial sind. Zwei davon werde ich auf den nächsten Seiten erläutern. Zunächst das erdgebundene Koordinatensystem, das krummlinig ist und rotiert.
Letzte Änderung: 19.10.2011
© Joachim Schulz