Hoe warm is het op 200 kilometer van de zon?

[RobertEngel]

Zo op kantoor kwam het ter sprake dat het in de ruimte zo koud is dat het absolute nulpunt bijna wordt bereikt. Een planeet heeft een atmosfeer nodig om op te warmen. Omdat de ruimte geen atmosfeer heeft is het daar dus altijd koud. Omdat de warmte van de zon daarom niet getransporteerd wordt moet het vlak bij de zon ook koud zijn.

Onze vraag: hoe warm is het op 200 km afstand van de zon? Of: waar ligt het punt dat het absolute nulpunt bereikt wordt. Er moet immers ergens een grens zijn. Maar waar ligt die?

Ik hoop dat de vraag duidelijk is. Anders ligt ik die graag nog toe.

[qrnlk]

De ruimte is een vacuüm, net als die in de wand van een isoleerkan? Wat is de temperatuur van het vacuum in een isoleerkan? Temperatuur is zo ongeveer de gemiddelde kinetische energie van moleculen. De ruimte is echter leeg, bevat vrijwel geen moleculen. Het hele concept temperatuur is niet echt van toepassing.

De temperatuur van iets dat je in de ruimte plaatst zal vooral afhangen van drie factoren: Hoeveel straling absorbeert het, hoeveel straling geeft het af en hoeveel warmte genereert het.

Zie ook http://www.faqs.org/faqs/astronomy/faq/part4/section-14.html

[jkien]

Mercurius heeft geen atmosfeer maar wel een hoge temperatuur vanwege het geabsorbeerde zonlicht. Voor die temperatuur bestaat een relatief eenvoudige formule. Als je geen zin hebt om het met de hand uit te rekenen kun je de getallen invullen op deze online calculator.

Mercurius op de huidige afstand: berekende temperatuur T = 450 K (invullen zonsmassa = 1, planeetafstand = 0.4 AU, albedo = 0.1, broeikaseffect = 0)

Mercurius dichtbij de rand van de zon: T = 4194 K (invullen zonsmassa = 1, planeetafstand = 0.00465 AU, albedo = 0.1, broeikaseffect = 0)

Probeer nog wat andere afstanden en constateer: hoe dichter bij de zon, des te heter de planeet wordt.

[Jan van de Velde]

Of: waar ligt het punt dat het absolute nulpunt bereikt wordt.

Nergens. Temperatuur van "outer space" wordt algemeen geciteerd als in de orde van grootte van 2,7 K. De ruimte een vacuüm (als je dat bedoelt)? Ook niet, want temperatuur is gedefinieerd als maat voor de gemiddelde bewegingsenergie van de moleculen, en zonder moleculen is er dus géén temperatuur (en dat is niet hetzelfde als 0 K)

Cijfers voor druk in "outer space" variëren van 1,3·10^-11tot 1,4·10^-18Pa. Dat is natuurlijk verdomde weinig. Maar als je daar de algemene gaswet op loslaat vind je nog steeds 6.10^-13tot 6·10^-20mol moleculen per m³. Dat zijn in het ongunstigste geval dus nog steeds rond de veertigduizend moleculen per kuub.

Ik weet niet zeker of je die algemene gaswet in dit soort extreme gevallen veilig mag toepassen, dus even onder voorbehoud, maar hoe dan ook, vérre van leeg, en zeker geen 0 K.

Op het eerste gezicht idioot trouwens, maar de temperatuur rónd de zon (corona) loopt op tot 1 à 2 miljoen K. Daar zul je overigens nog steeds bevriezen in de schaduw, want gezien het geringe aantal moleculen dat warmte aan je kan overdragen zul je veel meer warmte verliezen door uitstraling dan je aan warmte ontvangt van dat coronagas.

Temperatuur is een vreemde :eusa_whistle: grootheid in dit soort omstandigheden.

[spark]

Er bestaat nog altijd zoiets als infrarode straling.... Dit zijn fotonen met een langere golflengte dan het zichtbaar licht, maar hebben dus geen ether of iets nodig om zich te verplaatsen. IR is voelbaar als warmte.

[Jan van de Velde]

IR is voelbaar als warmte.

Daarvoor zal het eerst iets moeten raken. Waar geen moleculen zijn wordt dus niks "gevoeld".

Over bevriezen in de corona gesproken, ik vermeldde er nadrukkelijk bij "in de schaduw". Een buitenthermometer hang je ook niet in het zonnetje, want dan meet je geen luchttemperatuur meer. De thermometer wordt dan rechtstreeks door de ingevangen straling opgewarmd.

[Jan van de Velde]

Over de werkelijke betekenis van deze zin had ik in eerste instantie heengelezen.

..//.. Omdat de warmte van de zon daarom niet getransporteerd wordt moet het vlak bij de zon ook koud zijn.

Dat is een ernstige misvatting

Sparks opmerking:

Er bestaat nog altijd zoiets als infrarode straling.... Dit zijn fotonen met een langere golflengte dan het zichtbaar licht, maar hebben dus geen ether of iets nodig om zich te verplaatsen. IR is voelbaar als warmte.

is dus eigenlijk een zeer goede rechtzetting van die misvatting.

[Wouter_Masselink]

Dat staat dan weer los van een klein foutje van Spark (wat inhoudelijk verder correct was): ether bestaat niet, maar ether wel.

[spark]

Over de werkelijke betekenis van deze zin had ik in eerste instantie heengelezen.

Dat is een ernstige misvatting

Sparks opmerking:

is dus eigenlijk een zeer goede rechtzetting van die misvatting.

Als het niet bestaat is het ook niet essentieel :eusa_whistle:

[Benm]

Ik weet niet zeker of je die algemene gaswet in dit soort extreme gevallen veilig mag toepassen, dus even onder voorbehoud, maar hoe dan ook, vérre van leeg, en zeker geen 0 K.

Volgens mij kan dat prima, de ideale gaswet wijkt af van de werkelijk gemeten waarden als gevolg van het volume van de moleculen en evt krachten daartussen. Naarmate de druk lager is wordt deze nauwkeuriger.

Maar koud zal het wel zijn, ook dichtbij de zon. Als je een thermometer in een baan rond mercurius brengt, en meet op het moment dat deze in de schaduw van mercurius valt, zal je vermoeddelijk een lage temperatuur vinden. Uiteraard wordt die thermometer dan nog steeds aangestraald door de blackbody emissie van mercurius zelf, dus feitelijk zou je er nog een spiegel tussen moeten plaatsen.

[DePurpereWolf]

Volgens mij halen we twee dingen door elkaar hoor. Een object dichtbij de zon word opgewarmd dmv de straling van de zon, en is dus erg heet.

De warmte per volume dichtbij de zon is natuurlijk niet groot omdat er niet veel deeltjes zijn die warm zijn. Als er geen straling is, is het natuurlijk enorm koud, in de schaduw van mercurius daalt de thermometer dus erg snel.

De temperatuur van het vacuum dat de ruimte is is 4K en dit is ook een warmte die overgebracht word door straling, de straling van de grote knal.

Je hebt dus in de ruimte vrijwel geen warmteoverdracht door convectie of conductie, enkel door straling.

[Benm]

De warmte per volume dichtbij de zon is natuurlijk niet groot omdat er niet veel deeltjes zijn die warm zijn.

Maar daar ging het niet om, het ging om temperatuur. Je kunt best een kubieke meter hebben met daarin opgeslagen 1 joule aan warmte, met toch een zeer hoge temperatuur, mits het maar ijl genoeg is.

Het lijkt me fair te veronderstellen dat de 'lege ruimte' in het zonnestelsel feitelijk bestaat uit zeer ijl gas, en dat de temperatuur daarvan aanmerkelijk hoger is dan 4K zolang het zich maar niet in de schaduw van het een of ander bevindt.

[Jan van de Velde]

Nou nee, die temperatuur (ca 2,7 K) is correct (zolang je thermometer zélf maar niet door een nabije ster o.i.d. wordt aangestraald, want dan zal die iets hogers aanwijzen) Zelfs op 150 000 000 km van de zon (een matig sterretje) geeft een aangestraalde thermometer tot tientallen K méér aan dan de luchttemperatuur die hij verondersteld wordt te meten.

[DePurpereWolf]

Luchttemperatuur?

[jkien]

Luchttemperatuur?

Er is op 150 000 000 km van de zon een plek met lucht waar regelmatig thermometers gebruikt worden, meestal in de schaduw maar ook wel in het directe zonlicht.