Auringon lämmittävän vaikutuksen suuruus?

Mariner-10

Millä kaavalla lasketaan teknisesti lämmittämättömän ja jäähdyttämättömän avaruusaluksen tai muun vastaavankaltaisen ja -kokoisen kappaleen lämpötila tietyllä etäisyydellä Auringosta?

7

142

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Jotenkin_näin

      Kiinteässä materiaalissa normaalisti lämmönjohtumisen yhtälöillä, kappaleen ulkopinnalla säteilylämmönsiirtona.

    • martta00

      kappaleen itsensä kehittämä lämpöteho auringosta pintaan osuva säteilyteho = säteilemällä avaruuteen siirtyvä teho

    • Mariner-10

      Oletetaan yksinkertaisuuden vuoksi kappaleen olevan musta rautapallo, jonka läpimitta on yksi metri. Mikä on sen keskilämpötila eri etäisyyksillä Auringosta?

      • Iso rautapallo ei ole hyvä yksinkertaistus siksi, että rauta on monimutkaisesti käyttäytyvä aine. Kun mennään mataliin lämpötiloihin asti (avaruuden 2.9 K) niin raudan lämpökapasiteetti putoaa tuhannesosaan ja lämmönjohtavuus kymmenesosaan huoneenlämmössä vallitsevista olosuhteista.

        Tälläistä vertailua varten sinulla pitäisi olla erittäin hyvin lämpöä johtava hyvin pieni pallo. Metrin sijaan ota millimetri halkaisijaksi ja raudan sijaan ota kupari materiaaliksi. Kun palloa lämmitetään vain yhdeltä puolelta niin muussa tapauksessa pallon halkaisijasta aiheutuva lämpötilaero pallon kylkien välillä tekisi laskemisesta varsin mielenkiintoista. Pienen hyvin lämpöä johtavan pallon tapauksessa voit lähteä siitä oletuksesta, että pallon kaikkien pintojen lämpötila on riittävällä tarkkuudella sama.


      • ExB kirjoitti:

        Iso rautapallo ei ole hyvä yksinkertaistus siksi, että rauta on monimutkaisesti käyttäytyvä aine. Kun mennään mataliin lämpötiloihin asti (avaruuden 2.9 K) niin raudan lämpökapasiteetti putoaa tuhannesosaan ja lämmönjohtavuus kymmenesosaan huoneenlämmössä vallitsevista olosuhteista.

        Tälläistä vertailua varten sinulla pitäisi olla erittäin hyvin lämpöä johtava hyvin pieni pallo. Metrin sijaan ota millimetri halkaisijaksi ja raudan sijaan ota kupari materiaaliksi. Kun palloa lämmitetään vain yhdeltä puolelta niin muussa tapauksessa pallon halkaisijasta aiheutuva lämpötilaero pallon kylkien välillä tekisi laskemisesta varsin mielenkiintoista. Pienen hyvin lämpöä johtavan pallon tapauksessa voit lähteä siitä oletuksesta, että pallon kaikkien pintojen lämpötila on riittävällä tarkkuudella sama.

        Lämpötilan saat laskettua olettamalla, että palloon tulee Auringosta ja muusta lämpösäteilystä yhtä paljon tehoa kuin mitä siitä lähtee lämpösäteilynä. Pallo on siis termisessä tasapainotilassa eli sen lämpötila ei muutu.

        1) Auringon säteily joka osuu pallon pintaan. Mikä on auringon säteilyn teho per neliömetri pallon kohdalla ja mikä on pallon poikkipinta-ala Auringon suuntaan päin katsottuna? Tämä teho tulee palloon. Pallon takaosaa ei valaista.

        2) Avaruuden taustasäteily. Palloon osuu jokaisesta suunnasta avaruuden taustasäteilyä, joka vastaa 2.9 K lämpötilassa olevaa mustaa kappaletta. Säteilyä vastaanottava pinta-ala on pallon koko pinta-ala.

        3) Pallosta lähtee lämpösäteilyä tasaisesti joka suuntaan (jos siis tasalämpöinen!). Pallosta lähtevä säteily on mustan kappaleen säteilyä, jossa pallon pinnan lämpötila on T.

        Kakkos ja kolmoskohdat kuuluvat yhteen eli voit suoraan laskea Stefan - Boltzmannin lain avulla tuntien pallon ulkopinta-alan A sen, mikä olisi lämpötilassa T olevan pallon säteilyteho kun sen ympäristön lämpötila on 2.9 K. Tuon säteilytehon tulee olla yhtä suuri kuin Auringosta palloon osuvan suoran säteilyn teho.


    • Mariner-10

      Stefan-Boltzmannin lain mukaan saadaan efektiiviselle lämpötilalle, taustasäteily (noin 2.9 K) huomioiden, kaava: T = (Ts*((1/(2d))^(1/2)) 2.9, jossa Ts = Auringon pinnan lämpötila ≈ 5778 K ≈ 5505 C ja d = keskimääräinen etäisyys Auringon pinnasta Auringon säteinä (≈ 695700 km.).

      Tuolla kaavalla saadaan laskuharjoituksina seuraavat varsin mielenkiintoiset vastaavuudet efektiivisille lämpötiloille ja etäisyyksille (d) Auringon pinnasta olettaen, että tarkasteltavat kohteet (eli esimerkiksi pienet mustat kuparikuulat ExB:n ehdottamalla tavalla) säteilevät tasaisesti:
      d = 1 ≈ 0.70 Mkm., T ≈ 4089 K ≈ 3816 C (≈ koronan näkyvä ulkoreuna)
      d = 2 ≈ 1.39 Mkm., T ≈ 2892 K ≈ 2619 C
      d = 4 ≈ 2.78 Mkm., T ≈ 2046 K ≈ 1773 C
      d = 5 ≈ 3.48 Mkm., T ≈ 1830 K ≈ 1557 C = valkohehku
      d = 6 ≈ 4.17 Mkm., T ≈ 1671 K ≈ 1398 C
      d = 9 ≈ 6.26 Mkm., T ≈ 1365 K ≈ 1092 C = keltahehku
      d = 10 ≈ 6.96 Mkm., T ≈ 1295 K ≈ 1025 C = oranssihehku
      d = 12 ≈ 8.35 Mkm., T ≈ 1182 K ≈ 909 C = voimakas punahehku
      d = 26 ≈ 18.09 Mkm., T ≈ 804 K ≈ 531 C = hyvin heikko punahehku
      d ≈ 83.24 ≈ 57.91 Mkm., T ≈ 451 K ≈ 178 C (Merkurius)
      d ≈ 155.54 ≈ 108.21 Mkm., T ≈ 331 K ≈ 58 C (Venus)
      d ≈ 215.04 ≈ 149.60 MKm., T ≈ 282 K ≈ 9 C (Maa)
      d ≈ 327.64 ≈ 227.94 Mkm., T ≈ 229 K ≈ -44 C (Mars)
      d ≈ 1118.7 ≈ 778.3 Mkm., T ≈ 125 K ≈ -148 C (Jupiter)
      d ≈ 2054 ≈ 1429 Mkm., T ≈ 93 K ≈ -180 C (Saturnus)
      d ≈ 4133 ≈ 2875 Mkm., T ≈ 66 K ≈ -207 C (Uranus)
      d = 6474 ≈ 4503 Mkm., T ≈ 54 K ≈ -219 C (Neptunus)
      d ≈ 8490 ≈ 5906 Mkm., T ≈ 41 K ≈ -232 C (Pluto)
      d ≈ 21500 ≈ 15000 Mkm., T ≈ 28 K ≈ -242 C (Oortin pilven ulkoreuna)
      d ≈ 29600 ≈ 20600 Mkm., T ≈ 24 K ≈ -246 C (puoliväli Alpha Centauriin)

      Nämä laskutulokset vaikuttavat järkeviltä, mutta lähitähdilläkin alkaa olla suhteellisen merkittävä lämmittävä vaikutus, kun d>10000, mitä ei olla tässä huomioitu, kuten ei myöskään planeettojen säteilemän lämmön vaikutusta. Auringon korona on hyvin kuuma (1-4 miljoonaa K), mutta sen tiheys on hyvin pieni. Mikä lienee lämmittävä vaikutus kuparikuuliin? Oortin pilven kappaleet peittävät aika-ajoin Auringon ja/tai muut tähdet näkyvistä. Mikä lienee viilentävä vaikutus?

    • khopjhpjjhj

      Voi hyvä sylvi sentään!

    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Janne Ahonen E R O A A

      Taas 2 lasta jää vaille ehjää perhettä!
      Kotimaiset julkkisjuorut
      106
      1718
    2. Terveystalon lääkärit ylilaskuttaneet

      Tämän pörriäiset osaavat, laskuttamisen. Terveystalo myöntää asian. https://www.hs.fi/suomi/art-2000011134269.html "K
      Maailman menoa
      127
      1462
    3. En kai koskaan saa sinua

      Koska et usko että riitäisit minulle. Olet aina pitänyt itseäsi liian risana ja heikkona. Katkot korkeutesi, ja poraat k
      Ikävä
      93
      1326
    4. Nyt on aika laittaa parit selkoon.

      Onko pareja täällä. Laita kirjaimet kuka tykkää kenestäkin ?
      Ikävä
      62
      1173
    5. The Summit Suomi: Maxie avaa hyytävästä tilanteesta kuvauksissa: "Veri roiskui ja tajusi, että..."

      Oletko seurannut The Summit Suomea? Tykkäätkö vai et tai mitä mieltä ylipäätään olet sarjasta? Moni katsoja on kaikonnut
      Tv-sarjat
      10
      1058
    6. Saran ökytyyli käänsi katseita.

      On nyt kyllä Sara kasvoistaan, kuvan perusteella todellakin pyöristynyt ainakin kuvan perusteella.
      Kotimaiset julkkisjuorut
      111
      1029
    7. Työttömille lusmuille luvassa lisää keppiä

      Hallitus aikoo kiristää velvoitteiden laiminlyönnistä seuraavia työttömyysturvan karensseja ensi vuodesta alkaen. Hall
      Maailman menoa
      216
      848
    8. Tiedän kaiken sinusta ja kaikesta

      Tiedän miten kärsit. Tiedän millanen oikeesti oot. Tiedän miksi valehtelit, tiedän miksi satutit mua. Tiedän mitä tapaht
      Ikävä
      57
      773
    9. Ootko huomannut miten

      pursuat joka puolelta. Sille joka luulee itsestään liikoja 🫵🙋🏻‍♂️
      Ikävä
      122
      763
    10. Miksi ihmeessä?

      Erika Vikman diskattiin, ei osallistu Euroviisuihin – tilalle Gettomasa ja paluun tekevä Cheek
      Ateismi
      20
      728
    Aihe