rom

fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Hopp til navigasjon Hopp til søk
Lag av atmosfæren (ikke i målestokk) [1]

Plass refererer til rommet mellom himmellegemer . Atmosfæren til faste og gassformige himmellegemer (som stjerner og planeter ) har ikke en fast øvre grense, men blir gradvis tynnere med økende avstand fra himmellegemet. Over en viss høyde snakker man om begynnelsen på rommet.

I verdensrommet er det et høyt vakuum med lav partikkeltetthet. Det er imidlertid ikke et tomt rom, men inneholder gasser , kosmisk støv og elementære partikler ( nøytrinoer , kosmisk stråling , partikler), samt elektriske og magnetiske felt , gravitasjonsfelt og elektromagnetiske bølger ( fotoner ). Det nesten fullstendige vakuumet i rommet gjør det ekstremt gjennomsiktig og tillater observasjon av ekstremt fjerne objekter, for eksempel andre galakser . Imidlertid kan stjernetåker laget av interstellar materie også alvorlig hindre utsikten til objekter bak dem.

Romsbegrepet skal ikke sidestilles med universet , som er et germanisert navn for universet som helhet og dermed inkluderer alt , inkludert stjernene og planetene selv. Likevel brukes det tyske ordet "Weltall" eller "Alle" i fellesskap med betydningen "Weltraum".

Utforskningen av rommet kalles romforskning . Reise eller transport i eller gjennom verdensrommet er kjent som romfart .

Overgang til verdensrommet

Overgangssonen mellom jordens atmosfære og rom, med halvmånen i bakgrunnen. Foto tatt fra ISS .

Overgangen mellom jordens atmosfære og rom er flytende. Fédération Aéronautique Internationale (FAI) definerer grensen til rommet på 100 kilometer over havet , Kármán -linjen . På denne høyden, hastigheten som kreves for å oppnå løft for fly er den samme som banefart av en satellitt , slik at over denne linjen kan man ikke lenger snakke meningsfull for luftfart . [2] I en avgang fra den definerte NASA , US Air Force allerede høyden på 50 miles (omtrent 80 km) som begynnelsen på verdensrommet. Begge høyder foreslått som grenser er i den høye atmosfæren . Det er ingen høydegrense for plass som er bindende etter folkeretten .

En annen høydefinisjon som diskuteres er den lavest mulige perigehøyden til en jordsatellitt, siden den tynne atmosfæren har en bremseeffekt som ikke kan neglisjeres selv over 100 kilometer. Når det gjelder et fremdriftsromfartøy som elliptisk kretser rundt jorden, er den lavest mulige perigehøyden rundt 130 kilometer. For et romfartøy uten strøm er det omtrent 150 kilometer. [3] Men selv på 400 kilometer, høyden til den internasjonale romstasjonen , kan en bremseeffekt av atmosfæren fremdeles merkes, noe som får ISS til å miste høyde og flere ganger må skyves tilbake til en høyere bane av forankrede romskip. [4]

Kármán -linjen til Venus er på omtrent 250 kilometer, Mars på omtrent 80 kilometer. [5] For himmellegemer som har ingen eller nesten ingen atmosfære, for eksempel Merkur , Jordens måne eller asteroider , begynner rommet direkte på overflaten av kroppen.

Når sonden re- ut i atmosfæren, blir en gjeninnførings høyde bestemt for beregning av flygebanen, slik at innvirkningen av atmosfæren er praktisk talt ubetydelig opp til re-entry point; fra dette punktet må det tas i betraktning. Vanligvis er re-entry nivået lik eller høyere enn Kármán-linjen. NASA bruker 400 000 fot (omtrent 122 kilometer) som gjenkomsthøyde for jorden.

Områder

De magneto avskjermer jord fra solvinden : på dag side en komprimert baugsjokkbølge opprettes , på nattsiden en lang magnetisk hale .

Det er store forskjeller i rom mellom nær-jord-rom, interplanetarisk rom , interstellært rom , intergalaktisk rom og tomrom .

Nær-jord-rom

Nær-jord-rom, også kjent som geospace , domineres av jordens magnetfelt (og ikke av solens magnetfelt ). Den strekker seg fra de øvre delene av atmosfæren til grensen for den terrestriske magnetosfæren . Dette måler omtrent ti jordradier (omtrent 60 000 km) på solsiden, og omtrent hundre jordradier (600 000 km) på nattsiden i form av en lang hale. Den terrestriske magnetosfæren avleder solvinden som strømmer bort fra solen rundt jorden og beskytter den dermed mot det meste av partikkelstrømmen som er farlig for levende vesener. Bare en liten del av solvinden når jordens atmosfære nær polene, hvor den blir synlig som aurora borealis.

Endringer i det interplanetære mediet i rom nær jord er kjent som romvær . Hovedårsakene er endringer i solvinden og de kosmiske strålene i Melkeveien . På grunn av disse påvirkningene kommer materie, partikkel- og strålingsstrømmer inn i miljøet på jorden med uregelmessige intervaller.

Ikke alle himmellegemer har slike magnetfelt. For eksempel blir månen utsatt for solvinden uten beskyttelse.

Det indre området av den terrestriske magnetosfæren er den toroidale plasmasfæren fylt med relativt kjølig plasma (vist med rødt i den tilstøtende grafikken). Det er også et toroidalt strålingsbelte i den terrestriske magnetosfæren, Van Allen -beltet . Hard ioniserende stråling råder i denne delen av verdensrommet.

Interplanetarisk plass

Klikk på bildet for å gjenkjenne det : " Romskipets jord " som en liten "lyseblå prikk " i det interplanetære rommet, fra en avstand på omtrent 40,5 AU (ca. 6 milliarder km), registrert av romfartøyet Voyager 1 14. februar, 1990. De fargede stripene er diffraksjonsmønstre fra kameralinsen.
Heliosfæren under påvirkning av den interstellare gassen

Det interplanetære rommet er rommet i vårt solsystem fylt med interplanetarisk støv , solvinden og solens magnetfelt . Solens magnetfelt samhandler med solvinden og bestemmer i stor grad dens strømning. Motsatt leder og forsterker solvinden, som et elektrisk ledende plasma, også solens magnetfelt.

Det interplanetære rommet er rommet i heliosfæren opp til grenselaget for heliopausen . Heliosfæren har en estimert radius på rundt 110 til 150 AU og beskytter i sin tur solsystemet og planetene mot meget høyenergipartikler av kosmiske stråler.

Interstellar rom

Interstellar gass- og støvsky med en lengde på omtrent ett lysår [6]
Mørke stjerners fødesteder i Eagle Nebula

Det interstellare rommet beskriver rommet mellom stjernens astropause i en galakse . Han er fylt med interstellar materie og det galaktiske magnetfeltet. Interstellar materie spiller en vesentlig rolle i astrofysikk , ettersom det gir opphav til stjerner som , med stjernevind og supernovaer, også slipper materie ut i det interstellare rommet.

Det er områder i interstellært rom med høyere partikkeltettheter, som kalles interstellare skyer . Det skilles mellom forskjellige typer slike skyer i henhold til dens tetthet, størrelse og temperatur: i HI-områder er hydrogen nøytralt atomisk, i H-II-områder ionisert atomisk (en plasmastatus som består av individuelle protoner) og i molekylære skyer som molekylært hydrogen (H 2 ). Gravitasjonskontraksjon skaper nye stjernesystemer fra molekylære skyer. Solsystemet vårt kom også ut av en slik sky, urskyen .

Tettheten av materie i det interstellare mediet kan variere sterkt. I gjennomsnitt er det omtrent 10 6 partikler per kubikkmeter, men i kalde molekylære skyer kan det være 10 8 til 10 12 partikler per kubikkmeter. Kjempe molekylære skyer kan ha millioner ganger solens masse og utgjøre en betydelig andel av massen i det interstellare mediet.

, Når stjernens hastighet er relativt stor nok til å interstellare medium ved grensene til Astro -brudd, kan det oppstå støtfronter (engelske buesjokk ) . Når det gjelder sola, er sannsynligvis hastigheten for lav for dette, slik at i stedet for en bue -sjokkbølge antas det bare en relativt svak bue . [7]

12. september 2013 kunngjorde NASA at romfartøyet Voyager 1 hadde forlatt heliosfæren 25. august 2012 da det registrerte en plutselig økning i plasmatetthet. Voyager 1 var det første menneskeskapte objektet som nådde det interstellare rommet. [8] Søstersonden Voyager 2 forlot heliosfæren som et andre objekt 5. november 2018. [9]

Solen har krysset den lokale flaken i omtrent 100 000 år, en region i interstellare rom med en høyere tetthet enn omgivelsene, og forventes å forlate den igjen om 10 000 til 20 000 år. Den lokale flaken ligger i den lokale boblen , en region i Melkeveien med lavere tetthet.

Intergalaktisk plass

Datasimulering av et mellomrom på 43 × 43 × 43 megaparsek : Det viser i logaritmisk tidsforløp hvordan regioner med større tetthet av materie trekker seg sammen gjennom tyngdekraften , og skaper kosmiske tomrom .

Intergalaktisk rom er mellomrommet mellom galakser. Det meste av universet er intergalaktisk rom. Det intergalaktiske mediet består hovedsakelig av ionisert hydrogengass / plasma (HII), dvs. like store mengder frie protoner og elektroner.

Det intergalaktiske mediet mellom galakser er ikke jevnt fordelt, men eksisterer heller i trådlignende forbindelser, filamentene . Galaxy -klynger og superklynger er plassert ved nodene deres. Mellom filamentene er det enorme hulrom med en mye lavere tetthet av materie, kalt hulrom . Tomrommene inneholder bare noen få galakser. Filamenter og hulrom er de største kjente strukturene i universet.

Det intergalaktiske mediet er delt inn i to typer. Gassen som strømmer fra hulrommene inn i filamentenes område varmes opp til temperaturer på 10 5 K til 10 7 K. Dette er varmt nok til at når atomer kolliderer, skilles elektronene fra hydrogenkjernene, og det er derfor det eksisterer som et ionisert plasma. Dette kalles Warm-Hot Intergalactic Medium (WHIM). (Selv om plasmaet er veldig varmt etter jordiske standarder, blir 10 5 K ofte referert til som "varmt" i astrofysikk.) Datasimuleringer og observasjoner indikerer at opptil halvparten av all atommasse i universet eksisterer i denne fortynnede, varme-varme plasmatilstand.

Der gass strømmer fra filamentstrukturen til WHIM inn i nodene til de kosmiske filamentene, varmes den opp ytterligere og når temperaturer på 10 7 K til 10 8 K, noen ganger til og med over. Dette intergalaktiske mediet kalles intracluster medium (ICM). Det kan observeres gjennom det sterke utslippet av røntgenstråler .

Temperatur i rommet

Ingen temperatur kan tilordnes selve rommet, men bare til stoffet og strålingen som virker i det. Stoffet (veldig tynt fordelt) i rommet kan ha svært høye temperaturer. Den terrestriske høye atmosfæren når temperaturer på ca. 1400 Kelvin . Det intergalaktiske plasmaet, med en tetthet på mindre enn ett hydrogenatom per kubikkmeter, kan nå temperaturer på flere millioner Kelvin; [10] i en galaksehoper som Perseus -klyngen også 100 millioner Kelvin. [11] Høy temperatur skyldes partiklernes høye hastighet. Det viser seg for eksempel ved sterke røntgenstråler som kommer fra så varmt intergalaktisk plasma. Et vanlig termometer vil imidlertid vise temperaturer nær absolutt null , siden partikkeltettheten er altfor lav til å få til en målbar varmetransport .

Den mikrobølgebakgrunnsstråling målt i alle retninger er 2,725 Kelvin (-270,425 ° C), og er den teoretiske likevektstemperaturen uansett om den ikke genererer sin egen varmestråling gjennom energiomforming . På grunn av Joule-Thomson-effekten er det også kaldere områder. Boomerang -tåken har den kaldeste naturtemperaturen på minus 272 grader Celsius - bare en grad over absolutt null. [12]

Faste legemer i nær-jord eller interplanetarisk rom opplever stor strålevarme på siden som vender mot solen, men stor kulde på siden som vender vekk fra solen, fordi de der selv utstråler sin varmeenergi ut i verdensrommet. For eksempel kan overflaten av jordens måne nå temperaturer på opptil 130 ° C på siden som vender mot solen, mens den på siden som vender vekk fra solen faller til rundt -160 ° C. På samme måte får for eksempel romdrakten til en astronaut som påtar seg et påhengsmotor på den internasjonale romstasjonen , omtrent 100 ° C på siden som vender mot solen. På nattsiden av jorden er solstrålingen skyggelagt, og den svake infrarøde strålingen på jorden lar romdrakten avkjøles til omtrent −100 ° C. [1. 3]

Plass og vektløshet

I motsetning til hva folk ofte tenker, er det ingen generell vektløshet i rommet. Gravitasjonskraften til massers gjensidige tiltrekning virker overalt og over de største avstandene. Vektløshet oppstår alltid i rommet når en kropp bare opplever gravitasjonsakselerasjoner, slik at den er i fritt fall . Om nødvendig leder det frie fallet kroppen i en bane rundt et himmellegeme.

Når et romfartøy akselererer eller bremser av seg selv, er det ikke lenger i fritt fall, og en akselerasjonskraft ( g-kraft ) kan merkes. Et roterende legeme opplever også en sentrifugalkraft som tilsvarer dens størrelse og rotasjonshastighet. Begge kreftene er forårsaket av kroppens treghet .

Når en kropp blir hemmet i fallet, opplever den tyngde fra en motkreft . Når det gjelder en planet eller måne uten en atmosfære (for eksempel Jordens måne ), strekker rommet seg til bakken. Alle objekter på overflaten av himmellegemet er derfor også i rommet samtidig. Siden deres fall er hemmet av bakken, opplever de ikke vektløshet, men den normale tyngdekraften til himmellegemet.

Mann i verdensrommet

Romfart

Første foto fra verdensrommet, tatt fra en høyde på ca. 105 km fra en modifisert White -Sands - A4 , 24. oktober 1946

Historien om romfart begynner med utviklingen av rakett- og rakettteknologi , spesielt rakettmotorer . Se Liste over lanseringslister .

Ubemannet romfart

De første menneskeskapte gjenstandene som brøt seg gjennom grensen til verdensrommet var ballistiske artillerirakettvåpen av typen Aggregat 4 (forkortet "A4"), som ble utviklet av det tyske riket under andre verdenskrig under ledelse av Wernher von Braun og ble brukt til krigsformål fra 1942 og utover ble. Den nazistiske propagandaen døpte denne rakettmodellen " Vergeltungswaffe 2" i 1944, eller "V2" for kort.

Med Operation Overcast og påfølgende programmer ble de ledende tyske rakettingeniørene, inkludert Wernher von Braun, flyttet til USA etter andre verdenskrig. Med den fangede teknologien til A4 og de tyske ingeniørene begynte den amerikanske romutviklingen.

Sovjetisk romfart begynte også med den tyske A4 -raketten, som kom til Sovjetunionen som krigsbytte etter 1945, ledsaget av en rekke rakettingeniører. Under Sergei Pawlowitsch Koroljow ble A4 først kopiert, deretter fra 1950 ble verdens første ICBM- og oppskytningsbil R-7 utviklet og brukt fra 1953. Den første kunstige jordsatellitten, Sputnik 1 , ble skutt opp i 1957 med en R-7. Dette gjorde det klart at Sovjetunionen var teknologisk minst lik USA i utviklingen av sine romfart (" Sputnik shock ").

I det ubemannede rommet anses romfartøyer å være kunstige blant andre oppskytningskjøretøyer, satellitter , romprober og romteleskoper som brukes.

Bemannet romfart

Bemannet romfart begynte i den kalde krigen -tiden under " romløpet " mellom de stridende stormaktene USA og Sovjetunionen . Den første personen i verdensrommet var den sovjetiske kosmonauten Yuri Gagarin 12. april 1961. Den første amerikanske astronauten i verdensrommet noen uker senere 5. mai 1961 var Alan Shepard ; den første (og lenge den eneste) kvinnen i verdensrommet var Valentina Vladimirovna Tereshkova i 1963. I 1965 var Alexei Leonow den første personen som forlot romskipet i en romdrakt og flyte fritt i verdensrommet under et eksternt oppdrag. Den første tyske Sigmund Jähn fra 1978; den første østerrikeren i 1991, Franz Viehböck , og den første (og så langt eneste) sveitseren i 1992, Claude Nicollier .

Under ledelse av Wernher von Braun ble Saturn -rakettfamilien utviklet for det sivile amerikanske føderale byrået NASA som en del av det amerikanske Apollo -programmet . Disse kraftige lanseringskjøretøyene, som begynte i bruk i 1961 og endte i 1975, var første og så langt den eneste gangen mennesker ble brakt lenger enn bane med lav jord. Totalt 24 astronauter ble fløyet til månen med Saturn -raketter, hvorav 12 kom inn på månens overflate. Det sovjetiske bemannede måneprogrammet ble avviklet etter 4 falske starter på den store N1 -raketten uten at en kosmonaut hadde satt foten på månen.

I bemannede romfart brukes skytebiler, romskip, romferger , romfly og romstasjoner .

Romlov

Den gren av loven som er knyttet til nasjonale og internasjonale aktiviteter i verdensrommet kalles romlov.

The Outer Space Treaty vedtatt av FN i 1967 (traktaten om prinsipper for aktiviteter i stater i Undersøkelse og bruk av verdensrommet, inkludert månen og andre himmel organer) er den grunnleggende traktat plass lov.

Utvikling av råvarer

Meteoritter lar konklusjoner trekkes om den kjemiske sammensetningen av asteroider

Det antas at råvarer som bergarter , edle metaller eller sjeldne jordarter kan finnes på eller i himmellegemer i verdensrommet i stor grad og med stor økonomisk verdi. [14] Asteroider nær jord består for eksempel av 30% metaller som jern og nikkel , og mindre mengder kobolt , gull eller platina . [15]

Gruvedrift i verdensrommet er fremdeles ikke annet enn en samlebetegnelse for tilsvarende visjoner og forestillinger om fremtiden.

I 2014 presenterte ESA -forskere ideer for månens økonomiske utvikling på ESOFs vitenskapskonferanse i København . [16]

I 2015 vedtok USA en lov om kommersiell bruk av stein i verdensrommet for innbyggerne. [14] Det amerikanske selskapet Deep Space Industries (DSI), som ønsker å utvikle denne potensielle sektoren, trakk paralleller i 2016 med det historiske landgrepet i det ville vesten og gullrushet i California på 1800 -tallet for å tiltrekke seg investorer. [17]

I november 2016 presenterte EUs lille stat Luxembourg et utkast til lov om utvinning av råvarer i verdensrommet, som skal gi forskere og investorer rettssikkerhet om ethvert eierskap til materiale fra verdensrommet. Space Resources -initiativet, grunnlagt av Luxembourg, tar sikte på å utvinne råvarer som metaller og mineraler , men også vann fra himmellegemer nær jorden. Disse bør hovedsakelig brukes i romfart for romfart og muliggjøre en ny romfartsindustri : vann og oksygen kan brukes som drivstoff for romfartøyer eller astronauter kan få vann som finnes på asteroider. Amerikanske selskaper som DSI og Planetary Resources (PR) har allerede etablert europeiske kontorer i Luxembourg. Luxemburgs regjering selv promoterer i utgangspunktet "romutvinning" med 200 millioner euro. [14]

Se også

Individuelle bevis

  1. ^ Lag av atmosfæren . National Weather Service nettsted, 5. januar 2010. Hentet 3. november 2010.
  2. 100 km høydegrense for astronautikk ( Memento fra 22. august 2011 på WebCite ) i: fai.org astronautics
  3. ^ Rommiljø og orbitalmekanikk . USAs hær. Hentet 24. april 2012.
  4. Hvor begynner plassen? I: scienceblogs.de. Astrodicticum Simplex, 2. mars 2015, åpnet 23. mai 2016 .
  5. ^ Rommiljø. Isidoro Martínez, åpnet 23. mai 2016 .
  6. Hubble ser en kosmisk larve . I: Bildearkiv . ESA / Hubble. Hentet 9. september 2013.
  7. ^ GP Zank, et al. - HELIOSFERISK STRUKTUR: BÅBØLGEN OG HYDROGENVEGGEN (2013)
  8. NASA -romfartøyer går ut på historisk reise inn i det interstellare rom (åpnet september 2013)
  9. ^ Sean Potter: NASAs Voyager 2 -sonde kommer inn i det interstellare rommet. I: NASA .gov. 10. desember 2018, åpnet 10. desember 2018 .
  10. Hvor kaldt er universet? , åpnet 22. september 2015
  11. ^ Robert Gendler: Et år i universets liv: En sesongveiledning for å se kosmos . Voyageur Press, 2006, ISBN 978-0-7603-2642-8 , s.   47 ( books.google.de ).
  12. Hvorfor er det så kaldt på det kaldeste stedet i rommet? @ Spektrum.de, 30. mars 2014, The Coldest Place in the Universe National Radio Astronomy Observatory, åpnet 8. november 2018
  13. Hvor varmt er det i verdensrommet? , åpnet 22. september 2015
  14. a b c badische-zeitung.de , Wirtschaft , 12. november 2016, Birgit Reichert: Luxembourg ønsker å grave etter skatter i verdensrommet - regjeringen presenterer en lov om romgruvedrift.
  15. deutschlandfunk.de , bakgrunn , 15. oktober 2016, Jan Bösche: Wilder West der Zukunft (12. november 2016)
  16. deutschlandfunk.de , Research News , 25. juni 2014, Frank Grotelüschen: Månen som råvaregrop (12. november 2016)
  17. deutschlandfunk.de , bakgrunn , 15. oktober 2016, Jan Bösche: Wilder West der Zukunft (12. november 2016)