تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Cold Silence of Space
المؤلف:
Franklin Potter and Christopher Jargodzki
المصدر:
Mad about Modern Physics
الجزء والصفحة:
p 36
10-10-2016
317
Cold Silence of Space
In the “cold silence of space” begins many a description of space between planets. Can this statement survive a physics analysis?
Answer
Yes and no. The very good vacuum between Earth and Venus, for example, certainly does not conduct sound, so the space is silent. But what is the temperature of outer space? This question is an improper question, for we must instead ask: “What temperature would be recorded by a thermometer placed in space between the Venus and Earth orbital distances?” Whatever kind of thermometer we use, if the sensor is not rotated, one side will be exposed always to the direct rays from the Sun and the other side will be in shadow. At thermal equilibrium, the amounts of outgoing radiation energy and incoming radiation energy in all directions will balance.
The equilibrium temperature T for an object at Earth’s average distance from the Sun is about 280 K, or +7°C, the actual value being lower because there will be some energy reflected away and not absorbed by the thermometer. One calculates T from this equation: flux absorbed = flux emitted. If we assume for simplicity that the sensor is a sphere of radius R, then the equation becomes S (1 – A) πR2 = σT4 (4πR2), where S = 1.4 kW s–1 is the solar constant at Earth distance and σ = 5.67 × 10–8 W m–2 K–4. The parameter A is the reflectivity, which we take as zero in the ideal case of a perfect absorber and radiator. Real materials will have an A value between 0 and 1.
If you are orbiting at the Earth distance from the Sun, you may desire to rotate your spacecraft slowly in space so that all sides cook evenly! This passive heating can be augmented by active heating from within to maintain a cozy environment.
If you are orbiting closer to the Sun than Earth, the equilibrium temperature will be higher, the solar flux increasing as the ratio of the squared distances. Near the orbit of Mercury you may be too hot! If you are farther away, the temperature decreases, so you may need artificial heating. Some rotation may produce a system that requires less fuel for heating, but the details need to be worked out.