Gibt es tatsächlich Vakuum im Weltraum?
Antworten
Warum ist der Weltraum ein Vakuum?
Denn wenn genügend Zeit zur Verfügung steht, neigt die Schwerkraft dazu, Materie zu verklumpen. Ereignisse wie Supernovae, die es erneut ausbreiten, sind relativ selten. Auch der Platz ist groß. Vielleicht könnte jemand die Dichte berechnen, wenn sichtbare Materie gleichmäßig im sichtbaren Raum verteilt wäre. Ich stelle mir vor, dass es ziemlich dünn sein würde.
(Später)
Der Platz ist groß. Sehr groß. Sie werden einfach nicht glauben, wie riesig, riesig und umwerfend groß es ist. Ich meine, man denkt vielleicht, dass der Weg bis zur Apotheke ein langer Weg ist, aber das ist nur ein Katzensprung vom Weltraum entfernt.
Douglas Adams, Hitchikers Führer durch die Galaxis.
Laut Wikipedia hat das beobachtbare Universum einen Radius von 46,6 Milliarden Lichtjahren und enthält etwa 1053 1053 kg Materie.
Ein Lichtjahr ist etwa 9,5×1015m 9,5×1015m groß – das ist also ein Radius von etwa 4,4×1024m 4,4×1024m und ein Volumen von etwa 2,73×1080m3 2,73×1080m3. Das bedeutet also eine Dichte von 0,366×10−27kg/m3 0,366 ×10−27kg/m3
Wenn diese Materie nur aus Wasserstoff bestünde, der 6×1026 6×1026 Atome pro kg hat, ergäbe das etwa 0,2 0,2 Atome pro m3 m3.
Wenn also meine schrecklichen Berechnungen als Richtschnur dienen (und es ist sehr wahrscheinlich, dass ich einen Fehler gemacht habe), dann ist der Weltraum vor allem deshalb ein Vakuum, weil die Menge an Materie im beobachtbaren Universum vernachlässigbar ist.
Warum ist der Weltraum frei von Luftmolekülen?
Nun, Luft ist das, was wir die Gasmischung in der Erdatmosphäre nennen, also ist dies eine Frage speziell für den Weltraum in der Nähe der Erde.
Luft besteht hauptsächlich aus molekularem Stickstoff und Sauerstoff – N2 N2 und O2 O2. Diese sind so schwer, dass nicht viele von ihnen der Schwerkraft der Erde entkommen. Außerdem ist der Platz groß.
Ich habe gehört, dass selbst der Weltraum eine kleine, aber endliche Anzahl von Molekülen hat. Wenn ja, wird es keinen Luftwiderstand im Weltraum geben?
Laut Wikipedia:
Der intergalaktische Raum enthält einige Wasserstoffatome pro Kubikmeter. Zum Vergleich: Die Luft, die wir atmen, enthält etwa 1025 1025 Moleküle pro Kubikmeter.
Das ist ein so großer Unterschied, dass der Weltraum praktisch reibungslos ist (zumindest für typische von Menschen gebaute Raumfahrzeuge).
Gegen ein Wasserstoffatom zu stoßen ist etwas ganz anderes als gegen 10000000000000000000000000 Stickstoffmoleküle zu stoßen.
Quelle: Warum ist der Weltraum ein Vakuum?
Nein, im Gegensatz zu dem, was manche glauben, ist der Weltraum kein vollständiges oder perfektes Vakuum. Es ist bei weitem nicht so reich an Materie wie unsere Atmosphäre oder der Ozean, aber es gibt eine überraschende und wichtige Menge davon.
Im Weltraum gibt es durchschnittlich 1 Atom Wasserstoff pro Kubikzentimeter. Nicht viel! Und in den Extremen des interstellaren Raums gibt es 0,1 Atome pro Kubikzentimeter. Sogar weniger!
Das scheint vielleicht nicht viel zu sein, ist aber dennoch wichtig. Die Sonne verfügt aufgrund des in ihr fließenden Plasmas über ein enormes Magnetfeld, das das gesamte Sonnensystem durchdringt. Wissenschaftler sagten voraus, dass das von der Sonne verursachte interplanetare Magnetfeld (IMF) auf der Erde 10^{-11} Tesla betragen würde, aber sie fanden heraus, dass es mit 10^{-9} Tesla 100-mal größer war.
Der MHD-Theorie zufolge fungiert das interplanetare Medium (das Ding „1 Atom pro Kubikzentimeter“) als leitende Flüssigkeit, die elektrische Ströme induziert, die letztendlich den gesamten IMF erhöhen.
Die Raumdichte mag gering sein, aber es ist sehr wichtig, sie zu berücksichtigen – in diesem Fall hat sie das Ergebnis um den Faktor 100 verändert, was sehr bedeutsam ist!