Ist es theoretisch möglich mit einem Heilumgefüllten Wetterbalon die Atmosphäre zu verlassen?

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12 Antworten

Eine schöne Frage, die Antwort ist garnicht mal so trivial. Du hast völlig recht, dass leichte Gase weniger gut von Himmelskörpern festgehalten werden als schwerere, weshalb es die sehr leichten Gase auf der Erde nur in Spuren gibt.

Auch die Art der ausgebildeten Gase ist wichtig, da ein Planet bzw. großer Mond eine Atmosphäre aus Wasserstoff oder Helium viel schwerer halten kann als eine Hülle aus Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlendioxid. Dies liegt daran, dass sich leichte Gasteilchen bei gleicher Temperatur wesentlich schneller bewegen als schwerere.

https://de.wikipedia.org/wiki/Atmosph%C3%A4re_(Astronomie)#Gasdichte.2CTemperaturund_Schwerkraft

Die Ursache ist also, dass die Teilchen in einem Gas sich unterschiedlich schnell bewegen, und wenn die schnellsten "Raketengeschwindigkeit" haben, verlassen sie den Planeten, und die Atmosphäre wird dünner.

Wenn Du jetzt einen Ballon mit Wasserstoff füllst, dann prallen die schnellsten Teilchen an seine Hülle, und zwar in alle Richtungen gleich stark. Der Ballon als ganzes bleibt also einfach stehen. Er schwimmt zwar wie ein Wasserballon in den obersten Atmosphärenschichten herum, wird die Erde aber nicht verlassen.

Nein, einen Auftrieb erhält der Ballon nur innerhalb der Atmosphäre, durch das Gewicht der umgebenden Luft. Zum Verlassen der Atmosphäre müsste der Ballon schon einen Rakenantrieb erhalten. Das ergäbe aber keinen praktischen Sinn.

Vom seitlichem beschleunigen ganz zu schweigen...

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Denken hilft. Im Physik-Unterricht aufpassen hilft hier noch mehr... Kann ein Fisch einen See, in dem er schwimmt, verlassen?

Der Heliumballon treibt im Luftmeer. Wenn seine Dichte kleiner ist, als die Umgebungsluft, steigt er, wenn sie gleich ist, schwebt er und wenn sie kleiner wird, dann sinkt er. Wohin soll er bitte steigen, wenn nichts mehr da ist??

Lesen hilft auch. Dann wüsstest du, warum er davon ausgeht, dass es sich im betrachteten Fall anders verhalten könnte als beim Fisch im Wasser.

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die Atmosphsäre ja, aber nicht die Erde weiter draussen

Auftrib kommt durch Ausdehnung der H+lle bei abnehmender Dichte der Atmospäre. Dagegen wirkt die Erdanziehungskraft, die auf Masse des Ballons und Masse des Heliumgases wirkt. Die Ausdehnung der Hülle ist in jedem Fall begrenzt durch die Dehnbarkeit des Materisl

Der Aufstieg wird also irgendwo wenig höher, wo die Athmosphäre praktisch (Dichte) nicht mehr da ist, sondern nur die flüchtigen Gase (sehr geringe Dichte, nicht mehr Atmosphäre aber auch noch nicht Weltraum), weil ab da die Schwerkraft höher ist, als der geringe Auftrieb. (Schau mal bei Google unter Wetterballons, wie hoch die steigen können)

Dass das nicht möglich ist, weist du jetzt schon, aber ich wollte die Überlegung noch ganz zerschmettern :)

Es bringt überhaupt nichts in hohe hohen zu kommen, wenn man nicht auch seitwärts beschleunigt. Wenn die ISS sich nicht mit ihren 6,9km/s bewegen würde hatte man da oben immer noch mehr als 95% der Erdanziehungskraft. Um einen Raketentriebwerk kommt man also nicht drum rum, und wenn man das schon dran hat, dann sind die paar Kilometer die man an Höhe gewinnen muss recht lächerlich :)

Edgar

Reicht es nicht evtl. den Balon aus einem entsprecheden Material zu fertigen, dass durch Solare Teilchen, wie eine Art Segel angetrieben und mit dem geringen Schub das letze bisschen aus der Atmospähre getrieben wird?

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@samba00

Der geringe Schub wird jedoch wiederum durch Reibung aufgehoben. Außerdem ist der Schub so gering, dass es selbst ohne Reibung viel zu lange dauern würde alles zu beschleunigen.

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Nein. Helium hat eine sehr geringe Dichte und steigt nach oben, weil es sich über die normale Luft mit einer höheren Dichte schiebt. In sehr großer Höhe gibt es keine Luft mehr, über die er sich schieben kann.

Wenn die Gase nicht durch Gefäßwände getrennt, sondern miteinander gemischt sind, so wie das in der Luft der Fall ist, dann funktioniert das Argument mit der Dichte nicht. Man muß mit den unterschiedlichen Teilchenmassen und mit der statistischen Gastheorie argumentieren. Die Heliumatome sind in dem Gemisch unterschiedlich schwerer Gasteilchen (a) leichter als die anderen, aber sie haben (b) im Durchschnitt aufgrund der gegenseitigen Stöße ebensoviel kinetische Energie wie die anderen (Gleichverteilungssatz). Daraus folgt: Diejenigen Teilchen, die sich nach oben bewegen, erreichen beim Aufstieg im Schwerefeld im Schnitt die gleiche potentielle Energie, und da Epot = g * m * h ist bedeutet das bei kleinerer Masse eine größere Höhe. Deshalb steigen die leichten Elemente höher auf.

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@Franz1957

Ich muß mich berichtigen. Der richtige Ausdruck ist: kinetische Gastheorie

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@Franz1957

Wie schaffen es denn andere Gase die Atmosphäre zu verlassen? Reicht es nicht evtl. den Balon aus einem entsprecheden Material zu fertigen, dass durch Solare Teilchen, wie eine Art Segel angetrieben und mit dem geringen Schub das letze bisschen aus der Atmospähre getrieben wird?

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NEIN, das geht nicht, man erreicht so maximal eine Höhe vo ca. 39 km, dann hat der Ballon keinen Auftrieb mehr, siehe Felix Baumgartner

darf ich eine andere Frage ( physikalisch kaum anders) stellen?

Kann man mit einem U-Boot die Meeresoberfläche verlassen, wenn das Boot aus sehr leichtem Material gebaut wird?

Nun ja, bei unserer Atmosphäre ist es jedoch etwas anderes, da diese keine so einfache Abgrenzung zum Vakkum des Weltalls hat. Die Abnahme der Teilchendichte ist fließend. Es ist ja nicht so, als würde der Balon auf der Oberfläche schwimmen, da es keine klar zu differenzierende Oberfläche gibt. Wie schaffen es denn andere Gase die Atmosphäre zu verlassen? Reicht es nicht evtl. den Balon aus einem entsprecheden Material zu fertigen, dass durch Solare Teilchen, wie eine Art Segel angetrieben und mit dem geringen Schub das letze bisschen aus der Atmospähre getrieben wird?

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@samba00
Wie schaffen es denn andere Gase die Atmosphäre zu verlassen?

Nicht dadurch, dass sie leichter sind als die umgebende Luft (schwerere Gase), denn "da oben" gibt es die praktisch nicht mehr.

Die Sonne liefert aber genügend Sonnenwind, um einzelne Atome dem Bereich der Erdanziehung zu entreißen.

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Nun das Problem ist das sich das gas AIS dehnen tut mit steigender Höhe. D.h. die Hülle muss stableo sein ect. Ich sage eher nein

Nein. Der Ballon hat statischen Auftrieb, weil er mehr Masse verdrängt, als er selbst hat (das archimedische Prinzip gilt nicht nur für Flüssigkeiten, sondern auch für Gase). Er muss also Luft verdrängen. Wo keine Atmosphäre mehr ist, ist auch keine Luft mehr, die er verdrängen kann, also wird er nicht weiter steigen.

Mit einer stabilen Hülle ja

wunderbar. Dann kann man mit einem Ballon zum Mond fliegen.

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@guenterhalt

Wozu denn das? Hol den Mond doch einfach vom Himmel, geht schneller! ;oP

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Theoretisch ja, praktisch nein.

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