Sonnenabstrahlung Universum?
Wo geht die ganze Energie der Sonnenstrahlung hin ? Die Strahlungsleistung nimmt im Quadrat der Entfernung ab. Das was auf Materie/Planeten auftrifft und dort zu Wärme führt ist somit ja minimal. Aber nach der Energieerhaltung muss die abgestrahlte Energie der Sonne über Mill. Jahre ja irgendwo hin bzw. irgendwo sein ? Wo ist die ganze Energie der Sonnenabstrahlung hin über die Milliarden Jahre ?
3 Antworten
das meiste ist noch unterwegs und erreicht vielleicht irgendwann den kosmologischen Horizont. Sehr viele Strahlung ist schon lange unterwegs. Dazu beschäftigt man sich am besten mit der ...
Hubblekonstante
Unter der Annahme einer linearen Ausdehnung des Universums ist der Skalenfaktor a(t) =D(t)/D0 einer beliebigen Distanz D und der Distanz D0 zum Zeitpunkt t0 im Universum linear abhängig von der Zeit t:
a = da/dt*t (1) mit einer Ausdehnungsgeschwindigkeit
da/dt = H*a (2)
Der Faktor H ist die Hubblekonstante (die besser Hubbleparameter heißen sollte, weil sie nicht konstant ist - in der Tat folgt aus einer linearen Ausdehnung konstante Ausdehnungsgeschwindigkeit da/dt und damit H = 1/t mit 2 in 1 eingesetzt), hat beim Urknall eine Polstelle und nimmt seitdem ab, wird aber nie null.
Kosmologischer Horizont
Objekte in der Entfernung r entfernen sich mit der Geschwindigkeit v(r) = H*r von uns. Man kann nun mit der Lichtgeschwindigkeit c einen Radius rH = c/H definieren, der Hubbleradius genannt wird. Für r = rH ist die Geschwindigkeit v(rH) = c, d.h. theoretisch entfernen sich Objekte in dieser Entfernung mit Lichtgeschwindigkeit von uns (die Spezielle Relativitätstheorie gilt nur lokal und wird dadurch nicht verletzt), und man könnte meinen, dass man dann diese Objekte nie mehr sehen kann, weil ihr Licht nicht gegen die Expansionsgeschwindigkeit ankommt, aber:
1. Licht direkt hinter rH kann es, einmal ausgesandt, mit der Zeit innerhalb von rH schaffen und uns letztlich doch erreichen - die korrekte Rechnung beinhaltet eine Integration der Bewegung mitbewegter Koordinaten und des Lichtsignals von t0 bis unendlich und führt hier zu weit - außerdem...
2. ist die o.g. Annahme der linearen Ausdehnung falsch. Die Ausdehnung unterliegt bremsenden und beschleunigenden Einflüssen (zB die Massendichte einschl. dunkler Materie vs. dunkle Energie), deren Stärke nicht zeitlich konstant war oder sein wird. In Abhängigkeit von diesen Einflüssen kann der Kosmologische Horizont sich bei vorwiegender Bremsung weiter ausdehnen und mehr Objekte sichtbar machen, oder bei vorwiegender Beschleunigung schrumpfen und mehr Objekte verbergen.
Aus diesen beiden Gründen liegt der Kosmologische Horizont nicht beim Hubbleradius, sondern nach aktuellem Stand etwas dahinter (etwa 16 Mrd LJ statt 13,4 Mrd LJ). Mit weiterer Ausdehnung des Universums und sinkender Massendichte könnte die Beschleunigung gewinnen - dann würde der Hubbleparameter auf einen konstanten Wert sinken: die Lösung für die Differentialgleichung da/dt = const*a ist dann eine exponentielle Ausdehnung, die den Kosmologischen Horizont schließlich bis auf gravitativ direkt gebundene Strukturen schrumpfen ließe, und die Reste der Vereinigung aus Milchstraße und NGC224 wären allein in der Dunkelheit.
Partikelhorizont.
Wo aber sind die fernsten Objekte, die wir jetzt schon sehen, wirklich? Als ihr Licht ausgesandt wurde, dh kurz nachdem das Universum transparent wurde, waren sie nur einige Mio LJ entfernt. Während ihr Licht im Raum zu uns unterwegs war, bewegte sich dieser Raum aber mit der Expansionsgeschwindigkeit von uns weg und verlängerte die Reisezeit des Lichtes (und seine Wellenlänge), bis das Licht schließlich hier ankam; inzwischen haben sich die damals aussendenden Objekte bis zum sog. Partikelhorizont entfernt (ca 46 Mrd LJ), also weit hinter dem Kosmologischen Horizont.
Das Universum wird als abgeschlossenes System angenommen, demnach kann keine Energie verloren gehen. Die Energiestrahlung der Sonne verteilt bzw. verstreut sich quasi ins All, ihre Energiedichte nimmt aber dadurch immer weiter ab, die Photonen werden quasi langwelliger, zudem interagieren Photonen stark mit Materie wie Atomen und Moleküle auf die sie irgendwann mal treffen. Nicht umsonst sind Photonen die häufigsten Teilchen im Universum, die meisten stammen vom Urknall (Hintergrundstrahlung), doch viele auch von Sternen und andern Objekten, die elektromagnetische Strahlung aussenden.
Die Energie verschwindet nicht, das Universum ist einfach so groß, dass nur sehr wenige Photonen entfernter Sonnen auf die Erde treffen. Die sind nicht stark genug, um die Erde ernsthaft zu erhitzen.
Wahnsinns Antwort, Danke ! und das innerhalb 7 Minuten. Ist das KI unterstützt ? Ich versuche die Antwort mal zu vereinfachen, wie ich mir das in Zukunft merken bzw. vorstellen kann : Der Kosmos bzw. das Universum dehnt sich auch ständig mit ca. Lichtgeschwindigkeit aus, insofern verteilt sich die ganze abgestrahlte Energie auf ein permanent wachsendes Universum.