Radialgeschwindigkeit (von lat. radius »Stab«, »Radspeiche«) bei einer Kreisbewegung ist die Geschwindigkeitskomponente, die vom Kreismittelpunkt nach außen weist.

Bei vektorieller Darstellung einer beliebigen Bewegung in Polar- oder Kugelkoordinaten bezeichnet die Radialgeschwindigkeit die Geschwindigkeitskomponente der Bahngeschwindigkeit entlang des Strahls (Radius), der vom Koordinatenursprung zum betrachteten Objekt zeigt.

Während die radiale Komponente einer kreisförmigen und die axiale Komponente einer spiralförmigen Bewegung geradlinig verlaufen, folgt die tangentiale Komponente der Kreisbahn und wird als Tangentialgeschwindigkeit oder Umlaufgeschwindigkeit bezeichnet. Letztere kann auch als Winkelgeschwindigkeit dargestellt werden.

Bei Beobachtung eines ortsveränderlichen Objekts kann die Radialgeschwindigkeit aus der Frequenzverschiebung des zur Beobachtung verwendeten Trägersignals geschlossen werden (Dopplereffekt). Dabei wird die Veränderung der Frequenz des zum Objekt hinlaufenden Signals (Sonar, Radar) gemessen, nachdem es vom Objekt reflektiert wurde. Sofern die Ursprungsfrequenz bekannt ist (etwa in der beobachtenden Astronomie), genügt auch die Messung der Frequenz der vom Objekt ausgesendeten Welle.

Radar- und Sonartechnik

In der Radar- und Sonartechnik ist die Radialgeschwindigkeit das Maß für eine dem Sendesignal auferlegte Dopplerfrequenz. Die Auswertung der Dopplerfrequenz wird zur Unterscheidung von bewegten und unbewegten Objekten verwendet (Moving Target Indication): die Eigenschaft „bewegt“ kann nur erkannt werden, wenn eine Radialgeschwindigkeit vorliegt; bewegt sich ein Objekt nur mit einer Tangentialgeschwindigkeit, so wird es nur als unbewegtes Objekt erkannt.

Wenn ein Radar von einer bewegten Plattform aus betrieben wird, so fließen beide Geschwindigkeiten in die Radialgeschwindigkeit ein, es müssen beide Bewegungsrichtungen durch eine Cosinus-Beziehung berücksichtigt werden. Als Radialgeschwindigkeit wird bei in etwa entgegengesetzter Bewegungsrichtung gemessen:

${\displaystyle v_{r}=v_{1}\cdot \cos {\theta _{1}}+v_{2}\cdot \cos {\theta _{2}}}$

wobei v₁ und v₂ die jeweiligen Geschwindigkeiten von Radar und reflektierendem Objekt, die Winkel θ₁ und θ₂ die Winkelabweichungen der Kurse von der direkten Sichtlinie zueinander sind. Haben Plattform und reflektierendes Objekt annähernd gleiche Bewegungsrichtung, so ändert sich in der Gleichung mindestens ein Vorzeichen, da einer der Winkel größer als 90° wird und dessen Cosinus deshalb negativ wird.

Astronomie

Analog zu der allgemeinen Definition ist in der Astronomie die Radialgeschwindigkeit die Geschwindigkeitskomponente eines Himmelskörpers in Richtung der Sichtlinie eines Beobachters. Das Licht eines Objekts mit erheblicher Radialgeschwindigkeit unterliegt dem Dopplereffekt:

Objekt …	… entfernt sich	… nähert sich
Radialgeschwindigkeit	${\displaystyle v_{r}>0}$	${\displaystyle v_{r}<0}$
Wellenlänge ${\displaystyle \lambda }$ des Lichts …	… wird vergrößert	… wird verkleinert
Verschiebung der Spektrallinien	Rotverschiebung ${\displaystyle (z>0)}$	Blauverschiebung ${\displaystyle (z<0)}$
Frequenz des Lichts …	… sinkt	… steigt

Die Radialgeschwindigkeit eines Sterns oder eines anderen leuchtenden, entfernten Objekts kann präzise gemessen werden, indem ein hochaufgelöstes Spektrum von ihm aufgenommen wird und dessen Spektrallinien mit den aus Laborversuchen bekannten Spektrallinien verglichen werden. Die daraus ermittelte Rot- bzw. Blauverschiebung lässt sich direkt in eine Geschwindigkeit umrechnen. Auf diesem Weg ist es allerdings nur möglich, die Geschwindigkeitskomponente in Richtung zum Objekt zu ermitteln, nicht die Komponente senkrecht zur Sichtlinie (Tangentialgeschwindigkeit).

Einzelnachweise

1. ↑ Chris Kitchin: Exoplanets, Finding, Exploring and Understanding Alien Worlds, Springer 2012, S. 71 ff.

Siehe auch

• Hubble-Effekt
• Eigenbewegung