Temperatur im All?
Hallöchen zusammen,
ich hab grad einen Artikel in der 'Welt' gelesen über die beiden Voyager Sonden.
Die sind ja jetzt im Interstellaren Raum.
In diesem Artikel stand unter anderem, dass die gemessene Temperatur mit 30000 bis 50000 Kelvin deutlich höher lag, als die erwarteten 15000 bis 30000.
Jetzt frag ich mich und euch^^ wie das sein kann?
Nach meinem Wissen sind 273Kelvin 0Grad Celsius
das würde heißen, dass es da draußen irre heiß ist was aber nicht sein kann weil dann ja die Sonde schmelzen würde (Stahl schmilzt iwo bei 1200Grad Celsius)
Was hab ich da übersehen?
danke
9 Antworten
Die Temperatur ist ja nichts anderes als die mittlere kinetische Energie der Teilchen.
Die Voyager ist derzeit in einem Gebiet wo die schnellen Teilchen die die Sonne aussendet sind. Diese Teilchen habe enorm viel Energie und darum ist es dort extrem heiß.
Der Knackpunkt ist aber die Teilchendichte ist dort extrem gering. Wenn dich im Schnitt nur ein paar tausend Teilchen in der Sekunde treffen werden die nicht sehr viel Energie übertragen können und Materie heizen können. Es ist also so, dass es theoretisch sehr heiß ist, aufgrund der fehlenden Wärmeübertragung kann einem diese Hitze aber nicht aufwärmen. Genau genommen ist der Hauptteil des Wärmeeintrags die Strahlungswärme und die ist dort nicht mehr so hoch, und darum ist die Voyager Sonde selbst im Grunde immer sehr Kalt.
Stimmt schon, aber die Temperatur wird aber im Bezug auf das Inertialsystem der Sonde gemessen, und in Bezug darauf ruhen die Teilchen nicht.
Schon klar, dass man für eine gleich gerichtete Bewegung keine Temperatur definieren kann, das habe ich aber auch nie gesagt.
Einer ungeordneten Bewegung schneller Teilchen kann man hingegen sehr wohl eine Temperatur beimessen.
Außerdem ist die Teilchentemperatur oft auch nur ein Maß für die mittlere Energie der Teilchen, im Bezug zur Sonde selbst.
Die Umrechnung ist:
E=3/2*kb*T
Das verwendet man zB auch für die Elektronentemperatur in einem Plasma und es ist unabhängig davon ob diese Bewegung gerichtet ist oder nicht.
Nein. Das ist egal. Geordnete Bewegungen haben keine Temperatur. Temperatur stammt immer nur aus ungeordneten Bewegungen, da du für diese keine Bezugssystem wählen kannst, in dem sie ruhen.
Temperatur hängt ja mit Entropie zusammen und Entropie steht für den Informationsgehalt eines Teilchensystems. Wenn alle Teilchen in die gleiche Richtung fliegen und auch noch mit konstanter Geschwindigkeit dann brauchst du ja nur EINEN einzigen Geschwindigkeitsvektor, um das System vollständig zu beschreiben. Das sind sehr wenige Informationen, damit eine niedrige Entropie und daher eine geringe Temperatur.
Hast du allerdings ein Teilchensystem mit einer Geschwindigkeitsverteilung und verschiedenen Richtungen brauchst du sehr viel mehr Bits an Informationen, um dieses zu beschreiben. Also bedeutet dies eine hohe Entropie und damit auch eine hohe Temperatur.
Ein bremsendes Auto führt ja zur Wärmebildung, weil die geordnete Bewegung des Autos in eine ungeordnete Bewegung von Mikrozuständen übergeht.
Ich habe nur darauf hingewiesen dass deine Begründung nicht stimmt, da sich die Sonne ja nicht in einem Inertialsystem mit den Teilchen befindet.
Natürlich befindet sich die Sonne in einem Inertialsystem mit den Teilchen^^? Wo soll sie denn sonst sein? Im Ruhesystem der Teilchen bewegt sich dann eben die Sonne und im Ruhesystem der Sonne eben die Teilchen.
Entropie und Temperatur liegt nur dann für die Teilchen vor, wenn es unmöglich ist ein Inertialsystem zu wählen, in dem die Teilchen alle ruhen.
Auch das stimmt so nicht. Die Energie, welche du mit deiner Formel erhältst, repräsentiert NICHT die durchschnittliche Energie eines Teilchen, sondern lediglich dessen ungeordneten Anteil. Wenn sich das gesamte Plasma noch in Bewegung befindet kommt diese kinetische Energie noch dazu. Diese wird nicht von der Temperatur erfasst.
Es stimmt nicht wenn wir vom normalen Temperaturbegriff in der Chemie sprechen, in der Teilchenphysik stimmts allerdings schon.
In der Teilchenphysik definiert man die Teilchentemperatur über die Kinetische Energie mit dieser Formel. Ein Teilchen alleine kann hald keine ungeordnete Bewegung vollziehen. Schon mal was von heißen Neutronen gehört? Wenn nein damit bezeichnet man Neutronen mit hoher kinetischer Energie bezogen auf das Gitter oder auf das Bezugssystems des Körpers mit dem sie in Wechselwirkung stehen. Das selbe gilt auch für die Elektronentemperatur.
Ob die Bewegung geordnet ist oder nicht spielt hier keine Rolle., da man sich hier nur auf ein Teilchen alleine bezieht und nicht auf mehrere Teilchen. Die mittlere Teilchentemperatur in einem Gas ist also sehr wohl Bezugssystemabhängig und ich nehme auch an, dass das hier in diesem Artikel gemeint war.
Wenn sich das gesamte Plasma noch in Bewegung befindet kommt diese kinetische Energie noch dazu. Diese wird nicht von der Temperatur erfasst.
Doch in der Elektronentemperatur schon. Das Plasma kann eine Temperatur von 4000K haben und die Elektronen darin können eine Mittlere Elektronentemperatur von 9000K haben, das sind zwei unterschiedliche Begriffe. Es wir hier einem einzigen Teilchen eine Temperatur über diese Formel zugeschrieben.
Aus dem Wikiartikel zu thermischen Neutronen:
Obwohl Temperatur nur für Vielteilchensysteme definiert ist, wird im Fachjargon davon gesprochen, dass die einzelnen Neutronen bei einer bestimmten mittleren Energie eine Temperatur besitzen. Meist wird diese Temperatur in Einheiten einer Energie angegeben, indem die Boltzmann-Konstante gleich Eins gesetzt wird (vgl. natürliche Einheiten). Des Weiteren ist es in der Teilchenphysik üblich, den Vorfaktor 3/2 bei der Definition der Temperatur eines einzelnen Teilchens wegzulassen.
Ich habe gerade den Wiki Artikel zur Heliopause gelesen und dort wird etwas mehr darauf eingangen.
Es handelt sich hier wirklich um die Temperatur und nicht um die Teilchentemperatur. Populärwissenschaftliche Artikel setzen das oft gleich, daher zunächst meine Ungewissheit was hier eigentlich gemeint war.
Diese hohen Temperaturen entstehen dadurch, dass in der Heliopause, der Sonnenwind auf das interstelare Gas trifft und daher diese Teilchen ihre kinetische Energie an das interstelare Gas abgeben. Die Temperatur beträgt 120000K. Die Vorhersagen waren im einstelligen Millionenbereich, es wird vermutet, dass nicht die ganze kinetische Energie in Wärme umgewandelt wird sondern nur ein Teil, der andere Teil geht in die Ionisierung der Heliopause.
Genau so ist. Die geordnete Bewegung der Solarteilchen trifft auf das interstellare Gas und führt dort zu Dissipation, also ungeordneter Bewegung. Ich hab mich gestern auch noch etwas mit der Definition von Temperatur und Relativitätstheorie beschäftigt.
https://physics.stackexchange.com/questions/83488/is-temperature-a-lorentz-invariant-in-relativity
https://www.researchgate.net/post/Is_temperature_invariant_in_Lorentz_Transformation
Es ist interessant. Einstein hat vermutet, dass Temperatur kovariant ist und ein bewegtes Gas kühler sein müsste. Ott hat später das Gegenteil behauptet, also dass es wärmer wäre. 1966/67 vermutete Landsberg hingegen, dass Temperatur invariant ist. Einige haben sogar behauptet, dass man Temperatur überhaupt nicht relativistisch definieren könnte.
https://arxiv.org/pdf/0705.3328v2.pdf
Die Vermutung von Landsberg scheint wohl die korrekte zu sein.
Die vermutung von Einstein kannte ich bereits, die von Landsberg nicht, wobei ich mich mit der Relativitätstheorie nie sonderlich großartig beschäftigt habe.
Die Vermutung mit der Teilchentemperatur hatte ich aufgrund eines PM Artikels den ich irgendwann mal gelesen habe. Dabei wurde in einem Paper die Teilchenergie in einem Teilchenstrahl als äquivalente Teilchentemperatur angegeben. PM hat dann daraus eine angebliche Temperatur von 10 Milliarden °C abgeleitet, was natürlich angewendet auf den herkömmlichen Temperaturbegriff nicht passt.
Im All ist es kalt!
dort fehlt die Masse, die durch das Sonnenlicht erwärmt werden kann... im All herrscht nunmal ein Vakuum, und eine Temperatur von minus 270 grad Celsius (3 grad über dem absoluten nullpunkt)
die Erklärung findest du hier:
https://www.spektrum.de/quiz/welche-temperatur-hat-das-weltall/857202/d_sdwv_knobel_html
Erschreckend frisch - da wundert es einen nicht, dass man die Tage schon wieder Scheiben kratzen musste am Auto… 😉
Häh? Es geht hier aber um Temperaturen von 30.000-50.000K. Das ist nicht kalt :).
Und das ist falsch
im All (!) ist es Eis-kalt
schau dir mal Apollo 13 an (den Film)
die mussten nach dem Unfall Energie sparen, da sind sogar die Scheiben innen zugefroren ...
deine Theorie mit der großen hitze passt also nicht.., es ist ja nix da was erwärmt werden könnte
Meine Theorie^^? Vielen Dank für das Kompliment, aber all zu viel hatte ich mit diesen Messungen nicht zu tun.
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2008GL036168
Weniger Filme, mehr Artikel lesen :).
Wessen Theorie das ist, ist mit rel egal... die ist falsch!
oder warum verbrutzeln unsere Raumfahrer bei ihren Ausflügen nicht, wenn die da draußen rumturnen?
und Anzüge die 30.000 K aushalten, gibt es nicht
Mein Rat zurück:
weniger wilde Theorien lesen, mehr nachdenken ;)
Eigentlich hast du nichts übersehen, generell ist es im All sehr kalt. Aber nicht 0 Kelvin, das kann es praktisch nicht geben. Es ist etwas wärmer als 0.
Aber das All ist ein aktiver Ort auch wenn es immer nur dunkel und kalt erscheint. Das Sonnensystem bewegt sich mit 23 km/sekunde durch den Raum und die Sonne strahlt hochenergetische Teilchen nach aussen (Sonnenwind) ab. Das restliche Universum, in dem wir eingebettet sind, befeuert uns währenddessen mit kosmischer Strahlung.
Die Grenzregionen unserer Heliosphäre (termination shock), in denen die Sonden wahrscheinlich gemessen haben, sind deshalb voller energiereicher Partikel an denen man wohl diese Temperaturen messen kann.
Du verwechselst Temperatur mit Wärmeübertragung. Selbst wenn du für kurze Zeit nackt im Weltraum wärst würdest du nicht gleich erfrieren. Erfrieren würde ja nur über Wärmeverlust gehen. Es gibt drei Arten von Wärmeübertragung:
Wärmekonvektion (Durchmischung von kalter und warmer Materie), Wärmestrahlung (elektromagnetische Welle) und Wärmeleitung. Wenn du im Winter draußen bist kühlt dich die Wärmeleitung schnell ab, da du mit kalter Luft in Kontakt kommst (im kalten Meerwasser geht das noch sehr viel schneller; deswegen stirbt man schon nach einigen Minuten).
Im Universum ist es zwar extrem kalt, aber es gibt fast keine Materie. Kontakt mit wenig extrem kalter oder heißer Materie macht also nicht viel aus.
Eigentlich kann es in einem Vakuum gar keine Temperatur geben. Was das ja die Bewegung von Gasen ist. Aber so einfach ist es leider nicht . Hier ist es genau erklärt
https://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/wie-kalt-ist-das-weltall/
Im Weltall ist aber kein Absolutes Vakuum, die Sonde ist in einem Bereich mit ca 10-100 Teilchen/m³ was enorm wenig ist, aber kein Vakuum sondern nur extrem dünnes Gas ist und dem kann man eine Temperatur zuschreiben.
Ja. Und wenn Du den Text in meinem Link gelesen getan getutet hättest, hättest Du Dir diesen dummen Kommentar erspraren tun können. Oder willst Du hier nur klugscheissern?
Den Link habe ich nicht gelesen es geht darum, dass diese Aussage:
Eigentlich kann es in einem Vakuum gar keine Temperatur geben. Was das ja die Bewegung von Gasen ist.
Eben auf das Weltall angewendet nicht stimmt, weil dort eben kein Vakuum ist, dass der von dir verlinkte Text korrekt ist habe ich mal angenommen...
lieber Arkondo
wenn du dich von Peters Kommentar angepimmelt fühlst bist du hier falsch
danke für den Artikel aber ich hab nicht nur dich sondern euch alle gefragt und jeder der was zu sagen hat möge antworten
wer allerdings unter verletztem Stolz leidet weil ein anderer unter dem eigenem Kommentar etwas hinzufügt oder berichtigt kann sich daheim unter der Decke verstecken...
Im Allgemeinen trägt Peters Kommentar zu meinem Verständniss der Sache bei
deshalb danke
Bitte gerne.Aber der schreibt eben Unsinn, denn ich habe ja geschrieben: Eigentlich kann es ....
Ihr seide eben beide Klugscheisser. Mein Beitrag war schon richtig. Und wie ich mich fühle soll Euch egal sein. Jedenfalls werden meine Gefühler in meinem Umfeld nicht als "angepimmelt" bezeichnet. Das ist eine untere Bildungsklasse, die solche Ausdrück nutzt.
das Problem ist nicht ob er falsch liegt oder du richtig
das Problem ist dass du gleich mit Beschimpfungen startest
für mich hat sein 'blöder Kommentar' zum Verständniss beigetragen ob es jetzt uneingeschränkt richtig war oder nicht
er hat meine Gedanken, ebenso wie auch der Artikel von dir und viel von dem was andere hier geschrieben haben in eine Richtung gelenkt und mir damit geholfen
nichts davon hat er mit der Absicht getan, dir auf den Schlipps zu treten, deshalb ist es schlicht nicht gerechtfertigt ihn anzukacken dass er sich seinen dummen Kommentar schenken soll...
Ja sorry, da hast Du Recht. Da habe ich überreagiert. Hab mich halt geärgert über den Kommentar, denn das steht ja so in dem Link. Und ich meine wenn jeamand einen Kommentar gibt um moch zu korregieren, sollte der sich vorher die Mühe machen meine Antwort genau zu lesen.
danke Arkondo
du hast gerade das Internet zerstört😄
ich glaub nie zuvor hat sich jemand im Internet entschuldigt😄
Ich denke mal er wird in der Arbeit geposted haben und hatte keine Zeit oder Lust den ganzen Artikel zu lesen^^
wünsch den Herrschaften nen schönen Abend^^
Nicht ganz. Schnelle Teilchen haben gar keine Temperatur, da sie einer geordneten Bewegung folgen. Beweis? Wähle ein Inertialsystem, in dem alle Teilchen ruhen (dies ist möglich, da sich alle Teilchen in gleicher Richtung mit gleicher Geschwindigkeit bewegen). Da nun alle Teilchen in diesem System ruhen ist deren kinetische Energie = 0 und damit auch deren Temperatur. Da die Temperatur aber von der Wahl des Bezugssystems unabhängig ist ist die Temperatur überhaupt 0.