Wie kann man die Temperatur im Weltraum messen, wenn es dort keine Luft gibt?
Wie man weiß wird Temperatur anhand der Luft gemessen. Aber im Weltraum gibt es keine.
7 Antworten
Wenn man annimmt, daß Satelliten und die ISS sich "im Weltraum" befinden: Es gibt dort Luft. Zwar viel weniger als hier unten, aber genug, um ihre Temperatur messen zu können, wenn auch nicht mit einem normalen Thermometer.
https://www.dwd.de/DE/service/lexikon/Functions/glossar.html?lv2=102672&lv3=102756
https://de.wikipedia.org/wiki/Thermosphäre
https://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_temperature_measurements
was jeder als Temperatur kennt, ist die Gastemperatur, die im thermischen Gleichgewicht zwischen Gas und Thermometer gemessen wird (darum wird zB Lufttemperatur nicht in der Sonne gemessen).
Das ist aber nicht die einzige Temperaturdefinition. Eine andere ist die Farbtemperatur, die sich aus dem Strahlungsspektrum eines hypothetischen schwarzen Körpers mit der gesuchten Temperatur ergibt. Im Weltall gibt es nicht durchgehend Gas, aber es gibt die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung (der Rest vom Urknall), deren Spektrum heute einem schwarzen Körper mit der Temperatur 2,7 K entspricht: das ist die Temperatur des Weltalls.
Temperatur wird nicht "anhand der Luft gemessen", das (!) sollte mensch wissen!
Temperatur ist die Folge von Wärme, egal ob die Wärme in eine Stoff gespeichert ist oder ausschließlich abgestrahlt wird. Das (ggf. nur quasi statische) Gleichgewicht der materiellen und abgestrahlten Wärme ergibt die Temperatur. Im Besondern brauche ich kein Medium, um eine Temperatur zu messen.
Daher reicht es aus, einen Messfühler über eine Messzeit zu exponieren, ob ins Wasser getaucht oder ins Vakuum des Weltraums ist gleichgültig, der Messfühler nimmt die Umgebungstemperatur an, in dem eine Wärmeaustausch (durch Abstrahlung und durch Kontakt) statt findet, und zeigt die resultierende Temperatur an.
Ich denke, das mit der Luft kommt daher, dass man in der Schule lernt, man solle das Thermometer nicht in die Sonne legen, sondern in den Schatten. Nur dort misst man die Temperatur der Luft und nicht die Strahlung, die das Thermometer aufheizt. Im Weltraum ist diese Handlungsanweisung schwierig umzusetzen.
Wo keine Materie ist, kann man noch das Strahlungsspektrum vermessen. Man wird dann mindestens die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung finden. So kommen diese 2,7 K zustande.
Und wenn man bestimmte Frequenzen des Mikrowellenspektrums herausfiltert, kann man vom Satellit aus Temperaturen verschiedener Atmosphärenschichten messen.
Temperatur ist entweder eine Wert der sich aus der einfallenden Strahlung ergibt oder aber aus der kinetischen Energie von Partikeln, welche quasi ein Temperaturäquivalent darstellt.
Die Strahlung ergibt sich abseits von größeren Strahlungsquellen aus dem kosmischen Strahlungshintergrund der ~3 K hat.
Gleichzeitig kann es aber einzelne Teilchen mit absurd hohen Temperaturen geben, die aber insgesamt trotzdem nix daran ändern würden dass alles sich auf wenige Kelvin abkühlt, weil der Energieeintrag zu klein ist. Es ist also nicht mit Wärmeleitung in einer dichten Atmosphäre vergleichbar, da der dominante Wärmeausgleichsmechanismus der über Wärmestrahlung ist.