Des Alls Kaelte

Wissenschaft Astronomie
#1

Warum ist es im All so kalt? -270 Grad Celsius oder so.
Hier auf der Erde haben wir eine Atmosphaere - die kann man (Sonne) je nach Dichte und anderen Einfluessen erwaermen, aber warum bedeutet „Nichtvorhandensein“ von Atmosphaere gleich tierische Kaelte? Nun gut, es ist nichts zum Erwaermen da aber doch auch nicht zum kalt machen! Sollte es da nicht eine uebergeordnete -neutrale- Temperatur geben?

…fragte Kumpel von mir, wobei sich bei mir die Frage stellt:
Wieviel Grad wuerde ein Thermometer anzeigen, wenn es sich

a) 100 km ueber der Erdoberflaeche der Erde auf der Nachtseite sich befaende,

b) sich zwischen Uranus und Pluto befaende

c) auf 50000 km Hoehe auf der Sonnenseite der Erde befaende?

Wenn da keine Luft ist und auch (fast) keine Materie, was soll es anzeigen? Es kuehlt aus, sofern keine Waermestrahlung da ist, aber auf wieviel?

Gruzies

Klaus

#2

Warum ist es im All so kalt? -270 Grad Celsius oder so.

Du beantwortest die Frage Dir fast schon selbst:

sofern keine Waermestrahlung da ist, aber auf wieviel?

Die -270 Grad sind genau die Temperatur, die die Wärmestrahlung dort, wo nix anderes ist, hat, die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung.
Über genau diese Strahlungstemperatur kann man die Temperatur fast überall definieren (es gibt noch viele andere Möglichkeiten, gerade die Astrophysiker sind da sehr kreativ…)
Die Strahlungstemperatur ist diejenige Temperatur, die ein schwarzer Körper hat, der das Maximum seiner abgestrahlten Strahlung bei der selben Wellenlänge hat wie das gemessene Spektrum des Körpers, von dem man die Temperatur wissen will.

Hier auf der Erde haben wir eine Atmosphaere - die kann man
(Sonne) je nach Dichte und anderen Einfluessen erwaermen, aber
warum bedeutet „Nichtvorhandensein“ von Atmosphaere gleich
tierische Kaelte? Nun gut, es ist nichts zum Erwaermen da aber
doch auch nicht zum kalt machen!

Es ist eben nichts da, was die Wärmestrahlung dort halten könnte. Die Erde ist u.a. deshalb so warm, gerade WEIL sie einen Treibhauseffekt hat. Einfachgesagt ist das nichts anderes als Wärmestrahlung durch beliebig häufiges hin-und-herreflektieren in der Atmosphäre (bzw. zum Erdboden) bei der Erde zu halten.

a) 100 km ueber der Erdoberflaeche der Erde auf der Nachtseite
sich befaende,

hu, in 100km Höhe auf der Nacht ist’s kalt, so -100°C, aber ohne nachzugucken.

b) sich zwischen Uranus und Pluto befaende

-220° oder so (die beiden Planeten sind schon nicht wärmer).

c) auf 50000 km Hoehe auf der Sonnenseite der Erde befaende?

Das ist de fakto erdnaher Weltraum.
eine zehn Grade minus.

Verlaß Dich aber auf diese letzten Temperaturschätzungen nicht so, das ist jetzt von mir so ohne nachzugucken angegeben.

Gruß,
Ingo

#3

Hallo,

…fragte Kumpel von mir, wobei sich bei mir die Frage stellt:
Wieviel Grad wuerde ein Thermometer anzeigen, wenn es sich

hängt von der Farbe des Thermometers ab und ob es von der Sonne beschienen wird oder nicht.
Der Weltraum (das Vakuum) ist ein guter Isolator. Wenn die Sonne auf einen Schwarzen Gegenstand scheint, wird dieser im All unangenehm warm!
Z.B. hat die Mondoberfläche auf der Sonnenseite eine Temp. von rund 130 Grad, auf der Schattenseite ca. -170 Grad.

Mit diesem Problem haben auch Satelliten und Raumstationen zu kämpfen. Die Energie, die sie auf der Tagseite der Erde aufnehmen, muss auf der Nachtseite wieder abgestrahlt werden. Wärme lässt sich im Weltall leicht aufnehmen oder erzeugen, sie wieder loszuwerden, kann ein Problem werden.

Gruss, Niels

#4

Die Frage ist berechtigt, denn diverse Science-Fiction Romane und Filme suggerieren hier etwas völlig falsches. Wirft man einen Gegenstand aus einem Raumschiff, dann wird dieser nicht schockgefroren.

Die Antwort: Das All hat überhaupt keine Temperatur, ist also weder kalt noch warm.

Aber: Ein Gegenstand kann eine Temperatur haben, und im All schwebende Gegenstände nehmen eine Durchschnittstemperatur an, wenn sie im Zeitmittel so viel Energie abstrahlen wie aufnehmen. Die Erde ist so ein Gegenstand.

Gruß
Moriarty

#5

Hallo Klaus,

Warum ist es im All so kalt? -270 Grad Celsius oder so.
Hier auf der Erde haben wir eine Atmosphaere - die kann man
(Sonne) je nach Dichte und anderen Einfluessen erwaermen, aber
warum bedeutet „Nichtvorhandensein“ von Atmosphaere gleich
tierische Kaelte? Nun gut, es ist nichts zum Erwaermen da aber
doch auch nicht zum kalt machen! Sollte es da nicht eine
uebergeordnete -neutrale- Temperatur geben?

Zuerst etwas Theorie:
Wärme, am Einfachsten nehmen wir einmal einen Festkörper, ässert sich darin, dass die einzelnen Atome sich nicht einfach ruhig an ihrem Ort befinden, sondern dauernd um ihre Ruhelage herum schwingen. Du kannst die das so vorstellen wie wenn alle Atome mit ihren Nachbarn durch Gummibänder oder Federn verbunden sind.
Die niedrigste Temperatur herscht wenn sich alle Atome NICHT bewegen. Diese Temperarur wird als Absoluter Nullpunkt mit 0K (Kelvin) bezeichnet (etwa -273.15°C).

Temperatur (Energie) kann auf 2 Arten übertragen werden:

  1. Durch Strahlung (Infrarot), dies ist eigentlich einfach „Licht“ mit einer langen Wellenlänge. Die „Licht-Teilchen“ heissen Photonen. Wenn ein Atom von einem Photon „getroffen“ wird absorbiert es dessen Energie, oder einen Teil davon, und schwingt deshalb etwas heftiger, wird also wärmer. Umgekehrt kann ein Atom auch auch „Schwingungsenergie“ in vorm eines Photons abgeben, wodurch es kühler wird.
  2. „Mechanisch“ Wenn ein Atom mit einem anderen „zusammenstösst“ kann ein Teil der Bewegungsenergie des einen auf das andere übertragen werden. Dadurch kühlt das erstere etwas ab und das letztere wird wärmer.

Im Vacuum kann Wärme nur in Form von Strahlung übertragen werden.

Eines der Hauptgestze der Wärmelehre besagt, dass die Energie (eben die Wärme) immer bestrebt ist sich gleichmässig zu verteilen:
Das Wasser deines heissen Kaffees, gibt seine Energie an seine Umgebung ab, bis beide gleich „warm“ sind. Da dein Zimmer, normalerweise, recht gross im Verhältnis zur Kaffee-Menge ist, merkst du nur, dass dein Kaffe kalt wird.

Im All herscht als Überrest des Urknalls noch die Hintergrund-Strahlung, welche einige Kelvin beträgt. Deshalb wird es auch im Weltraum nirgends 0K kalt.

Unsere Erde wird am Tag durch die Wärme-Strahlung der Sonne aufgeheizt. Nachts wird dann diese Wärme wieder ins All abgestrahlt. Da sich die Wärmestrahlung ähnlich wie sichtbares Licht verhält, kann bei Bewölkung nur wenig Wärme ins All abgestrahlt werden. Deshalb ist wird es in klaren Nächten viel kälter als in bewölkten.

MfG Peter(TOO)