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

144

    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. Ja taas ammuttu kokkolassa

      Kokkolaisilta pitäisi kerätä pois kaikki ampumaset, keittiöveitset ja kaikki mikä vähänkään paukku ja on terävä.
      Kokkola
      72
      6298
    2. Mitä siellä ABC on tapahtunut

      Tavallista isompi operaatio näkyy olevan kyseessä.
      Alajärvi
      138
      5692
    3. Helena Koivu on äiti

      Mitä hyötyä on Mikko Koivulla kohdella LASTENSA äitiä huonosti . Vie lapset tutuista ympyröistä pois . Lasten kodista.
      Kotimaiset julkkisjuorut
      474
      3542
    4. Ovatko naiset lopettaneet sen vähäisenkin vaivannäön Tinderissa?

      Meinaan vaan profiileja selatessa nykyään valtaosalla ei ole minkäänlaista kirjoitettua tekstiä siellä. Juuri ja juuri s
      Nettideittailu
      113
      1944
    5. Kuvaile elämäsi naista

      Millainen hän on? Mikä tekee hänestä sinulle erityisen?
      Ikävä
      39
      1331
    6. Suomi vietiin Natoon väärin perustein. Viides artikla on hölynpölyä. Yksin jäämme.

      Kuka vielä uskoo, että viides artikla takaa Suomelle avun, jos Suomeen hyökätään. Liikuttavasti täällä on uskottu ja ved
      Maailman menoa
      387
      1310
    7. Et ilmeisesti aio enää ikinä olla tekemisissä

      Että näinkö se menee
      Ikävä
      68
      1118
    8. Sydämeni on sinun luona

      Koko ajan. Oli ympärilläni ketä oli niin sinä olet vain ajatuksissa ja tunteissa. En halua muiden kosketusta kuin sinun
      Ikävä
      47
      1014
    9. Trump ja Venäjä

      Huomasitteko muuten... Käytännössä ainoat valtiot, joille Trump EI eilen asettanut typeriä tariffejaan, olivat Venäjä ja
      Maailman menoa
      110
      952
    10. Jatkuva stressitila

      On sinun vuoksesi kun en tiedä missä mennään mutta tunteeni tiedän ainoastaan
      Ikävä
      54
      920
    Aihe