Hallo Leute,
wir empfangen ja aus allen Raumrichtungen die Hintergrundstrahlung. Wenn man das mal aufaddiert und die Gesamtenergie, die in der Hintergurndstrahlung steckt, in ein Masseäquivalent umrechnet - was kommt da raus? Hat das mal jemand gemacht?
Grüße, Thomas
Steckt hibter der Frage die Annahme, die Masse der müsste zunehmen?
Hallo!
Ich versuche eine Antwort, die nicht auf Wissen, sondern auf Nachdenken beruht. Wäre also schön, ob jemand die folgenden Gedanken auf Plausibilität überprüfen könnte.
Ich stelle mir einen Würfel der Kantenlänge a vor. Er hat das Volumen V = a³ und die Oberfläche A = 6 a². Nach Stefan-Boltzmann gibt er die Strahlungsleistung
P = σ A T^4 = 6 σ a² T^4
ab. Da sich die Hintergrundstrahlung im thermischen Gleichgewicht befindet, ist das sowohl die Strahlung, die aus dem Würfel herauskommt, wie auch diejenige, die hineingelangt.
Die Verweildauer eines Photons im Kasten beträgt
t = a/c.
Jedes hat die Energie
E1 = hf
oder die Leistung
P1 = E1/t = hfc/a
Um die Gesamtzahl der Photonen im Kasten zu berechnen, muss ich also die gesamte Strahlungsleistung durch die Leistung eines Photons dividieren:
n = P/P1 = 6 * σ * a^2 * T^4 / (hcf/a) = 6 * σ * a^3 * T^4 / hfc
n = 6 * σ * V * T^4/hfc
Die Gesamtmasse dieser Photonen beträgt
m = n * E/c² = n * hf/c²
⇒ ρ = m/V = 6 * σ * T^4/c^3
(Ich hoffe, ich habe mich nicht verrechnet)
Ich rechne mit
σ = 5,67 * 10^-8 W m^-2 K^-4
T = 2,7 K
c = 3 * 10^8 m/s
Dann komme ich auf eine Dichte der Hintergrundstrahlung von
ρ = 6,69 * 10^-31 kg/m³
Also ist die Masse von einem Kubikmeter Hintergrundstrahlung in der Größenordnung von der Ruhemasse eines Elektrons.
Michael
In meiner Frage fehlt Erde.
Der Hintergrund ist folgender, nach meiner Überlegung.
Die Strahlung besteht aus Photonen und die Erde absorbiert den Teil, der nicht ins All zurückgeworfen wird.
Die Masse der Erde wird bei der Absorbtion nicht größer, da dafür Ruhemasse vorhanden sein müsste und Photonen keine Ruhemasse haben.
Die Strahlung hat kinetische Energie die einem Masseäquivalent entspricht. Man kann sie aber nicht auf eine „Waage“ legen.
Die Strahlung besteht aus Photonen und die Erde absorbiert den
Teil, der nicht ins All zurückgeworfen wird.
So ungefähr.
Da die Erde kaum spiegelt, wird nahezu alles absorbiert. Gleichzeitig gibt die Erde aber auch wieder Photonen ab, sie ‚leuchtet‘. Du musst aber die Frequenz, also den Energiegehalt der Photonen berücksichtigen. Was die Erde (vor allem von der Sonne) bekommt, ist sehr viel energiereicher als das, was sie wieder abstrahlt.
Die Masse der Erde wird bei der Absorbtion nicht größer, da
dafür Ruhemasse vorhanden sein müsste und Photonen keine
Ruhemasse haben.
Falsch.
Die Strahlung hat kinetische Energie die einem Masseäquivalent
entspricht. Man kann sie aber nicht auf eine „Waage“ legen.
Masse und Energie ist das gleiche. Zudem geht es genau gar nicht um kinetische Energie von Photonen.
Die Masse der Erde wird bei der Absorbtion nicht größer, da
dafür Ruhemasse vorhanden sein müsste und Photonen keine
Ruhemasse haben.Falsch.
Warum? Wenn ein Körper Wärmestrahlung absorbiert, nimmt seine Masse dann zu? Er nimmt ja Enregie auf, die einer Masse entspricht.
Hab ich noch drüber nachgedacht. Meine vorherige Überlegung wäre dann wirklich falsch.
Die Strahlung hat kinetische Energie die einem Masseäquivalent
entspricht. Man kann sie aber nicht auf eine „Waage“ legen.Masse und Energie ist das gleiche. Zudem geht es genau gar
nicht um kinetische Energie von Photonen.
Hintergrungstrahlung ist doch kinetische Energie und besteht aus Photonen oder?
Warum? Wenn ein Körper Wärmestrahlung absorbiert, nimmt seine
Masse dann zu? Er nimmt ja Enregie auf, die einer Masse
entspricht.
Hab ich noch drüber nachgedacht. Meine vorherige Überlegung
wäre dann wirklich falsch.
So ist es.
Hintergrungstrahlung ist doch kinetische Energie und besteht
aus Photonen oder?
Die Energie eines Photons ist keine kinetische.
Warum? Wenn ein Körper Wärmestrahlung absorbiert, nimmt seine
Masse dann zu? Er nimmt ja Enregie auf, die einer Masse
entspricht.
Hab ich noch drüber nachgedacht. Meine vorherige Überlegung
wäre dann wirklich falsch.So ist es.
So ist was? Massezunahme oder nicht?
Hintergrungstrahlung ist doch kinetische Energie und besteht
aus Photonen oder?Die Energie eines Photons ist keine kinetische.
Was dann? Ein Teilchen bewegt sich mit c durch den Raum.
Warum? Wenn ein Körper Wärmestrahlung absorbiert, nimmt seine
Masse dann zu? Er nimmt ja Enregie auf, die einer Masse
entspricht.
Hab ich noch drüber nachgedacht. Meine vorherige Überlegung
wäre dann wirklich falsch.So ist es.
So ist was? Massezunahme oder nicht?
Probier’s nochmal mit dem Leseverstehen.
Hintergrungstrahlung ist doch kinetische Energie und besteht
aus Photonen oder?Die Energie eines Photons ist keine kinetische.
Was dann? Ein Teilchen bewegt sich mit c durch den Raum.
Wie groß ist denn die Ruhemasse von dem Ding? Wie kommt es, dass verschiedene Photonen unterschiedliche Energie besitzen, wenn sie doch alle gleich schnell sind? Und was, wenn es eine Welle ist und kein Teilchen?
Die Welt ist leider etwas komplizierter, als Du sie Dir vorstellst. Lies mal, ist extra für Dich: http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/quantumzone/photoelec…
Hallo Michael!
Also ist die Masse von einem Kubikmeter Hintergrundstrahlung
in der Größenordnung von der Ruhemasse eines Elektrons.
Als Feld-, Wald- und Wiesenphysiker sag ich jetzt mal: sehr schöne Überlegung. Mir fehlt bei solchen Fragen immer der zielführende Ansatz. Hintergrund meiner Frage war, dass ich ein Gefühl dafür bekommen wollte, welcher Masse das entspricht. Davon fehlt unserem Universum ja eine Menge.
Wenn ich als Untergrenze des Universums 78 Mrd. LJ ansetze, komme ich mit der von Dir errechneten Massendichte auf eine durch die Hintergrundstrahlung „verursachte“ Masse von 1,96 x 10^49 kg. Einerseits vermute ich, dass das zu wenig ist, um die fehlende Masse des Universums zu erklären, andererseits schloss man ja zum ersten Mal auf die dunkle Materie aufgrund der Rotationsanomalie der Galaxien - und hier kann die Masse der Hintergrundstrahlung natürlich nicht helfen, da homogen verteilt. Das hatte ich vergessen.
Na ja. Aber immerhin.
Grüße, Thomas
Wie groß ist denn die Ruhemasse von dem Ding?
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Wie kommt es,dass verschiedene Photonen unterschiedliche Energie :besitzen,wenn sie doch alle gleich schnell sind?
Frequenz.
Und was, wenn es eine
Welle ist und kein Teilchen?
Es ist beides.
Die Welt ist leider etwas komplizierter, als Du sie Dir
vorstellst. Lies mal, ist extra für Dich:
http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/quantumzone/photoelec…
Hast du es selbst nicht gelesen, daß du solche Fragen stellst?
Wie groß ist denn die Ruhemasse von dem Ding?
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Und wie groß ist dann die kinetische Energie?
Wie kommt es,dass verschiedene Photonen unterschiedliche Energie :besitzen,wenn sie doch alle gleich schnell sind?
Frequenz.
Genau. Und damit kann man die Energie eines Photons wunderbar angeben.
Und was, wenn es eine
Welle ist und kein Teilchen?Es ist beides.
Richtig. Und deshalb ist es sinnfrei, eine kinetische Energie zu berechnen. Mit einer ganz einfachen Gleichung. Du weißt sicher, welche ich meine? Wenn nicht, schau mal bei Wikipedia rein.
Die Welt ist leider etwas komplizierter, als Du sie Dir
vorstellst. Lies mal, ist extra für Dich:
http://www.iap.uni-bonn.de/P2K/quantumzone/photoelec…Hast du es selbst nicht gelesen, daß du solche Fragen stellst?
Du sollst selber denken. Und darauf verzichtest Du, wenn man Dir nur einfach ein paar Tatsachen vor die Füße wirft. Mittels Fragen auf den Weg bringen ist da doch sehr viel pädagogischer. Mache ich bei meinen Studenten nach Möglichkeit auch so.
Gut, daß ich eine anderen Professor hatte.
Gut, daß ich eine anderen Professor hatte.
Du hattest offenbar gar keinen. Und, btw., ich bin keiner.
Du hattest offenbar gar keinen. Und, btw., ich bin keiner.
Von dem habe unteranderem auch gelernt,
meine Ausagen zu bergünden, auch wenn sie falsch sind, um zu
zeigen, iwe ich daruaf komme.
Und ich habe gelernt, dass man Fragen stellt, um zu Begründungen zu kommen - oder etwas in Frage zu stellen. Mit den Begründungen klappt es bei Deinen Behauptungen leider noch nicht sonderlich gut.
Von dir kamen meist nur Aussagen wie falsch, Unsinn, Blödsind.
Eine schlüssige Erklährung dazu fehlte aber dann.
Och, manches ist so offensichtlicher Unsinn, dass man dazu keine weiteren Begründungen braucht.
Andernfalls lass ich es hiermit.
Wäre wohl besser. Scheint leider zu nichts zu führen.