rými

frá Wikipedia, ókeypis alfræðiorðabókinni
Fara í siglingar Fara í leit
Lag lofthjúpsins (ekki í mælikvarða) [1]

Rými vísar til rýmis milli himintungla . Andrúmsloft fastra og loftkenndra himintungla (eins og stjarna og reikistjarna ) hefur ekki föst efri mörk heldur smám saman þynnst með aukinni fjarlægð frá himneskum líkama. Yfir ákveðna hæð er talað um upphaf geimsins.

Í geimnum er hátt tómarúm með lágan agnaþéttleika. Hins vegar er það ekki tómt rými, heldur inniheldur það lofttegundir , geimryk og frumagnir ( nifteindir , geimgeislun , agnir), svo og raf- og segulsvið , þyngdarsvið og rafsegulbylgjur ( ljóseindir ). Nánast fullkomið tómarúm í geimnum gerir það ákaflega gagnsætt og leyfir athugun á mjög fjarlægum hlutum, svo sem öðrum vetrarbrautum . Hins vegar geta þokur úr efni milli stjarna einnig hindrað mjög sýn á hluti á bak við þá.

Hugmyndin um pláss er ekki að jöfnu við alheiminn , sem er þýskt heiti á alheiminum í heild og inniheldur þannig allt , þar með talið stjörnurnar og pláneturnar sjálfar. Engu að síður er þýska orðið „Weltall“ eða „Allt“ notað samhliða merkingunni „Weltraum“.

Rannsókn á geimnum er kölluð geimrannsókn . Ferðir eða flutningar í eða í gegnum geiminn eru þekktar sem geimferðir .

Umskipti í geim

Umskiptasvæðið milli lofthjúps jarðar og geimsins, með hálfmánann í bakgrunni. Mynd tekin frá ISS .

Umskipti milli lofthjúps jarðar og rýmis eru fljótandi. Fédération Aéronautique Internationale (FAI) skilgreinir mörkin að geimnum í 100 kílómetra hæð yfir sjó , Kármánlínunni . Í þessari hæð er sá hraði sem þarf til að fá lyftu til flugs sá sami og hraði gervitunglsins þannig að fyrir ofan þessa línu getur maður ekki lengur talað markvisst um flug . [2] Í brottför frá skilgreindum NASA , bandaríska flughernum þegar hæð 50 mílur (um 80 km) sem upphaf geimsins. Báðar hæðirnar sem mælt er með sem takmörk eru í háu andrúmslofti . Það eru engin hámarksmörk á plássi sem er bindandi samkvæmt alþjóðalögum .

Önnur hæðarskilgreining sem er til umfjöllunar er lægsta mögulega perigee hæð jarðar gervitungl, þar sem þunnt andrúmsloft hefur hemlunaráhrif sem ekki er hægt að vanrækja jafnvel yfir 100 kílómetra. Ef um er að ræða geimfar sem er sporöskjulaga á braut um jörðina er lægsta mögulega hæð perigee um 130 kílómetrar. Fyrir geimfar án rafmagns er það um 150 kílómetrar. [3] En jafnvel í 400 kílómetra hæð, alþjóðlegu geimstöðvarinnar , er enn hægt að finna fyrir hemlunaráhrifum andrúmsloftsins sem veldur því að ISS missir stöðugt hæð og þarf ítrekað að ýta aftur í hærri sporbraut með geimskipum. [4]

Kármán lína Venusar er um 250 kílómetrar en Mars um 80 kílómetra. [5] Fyrir himneska líkama sem hafa ekkert eða nánast ekkert lofthjúp, svo sem Merkúríus , tungl jarðar eða smástirni , byrjar geimur beint á yfirborði líkamans.

Þegar geimfarið re- inn í andrúmsloft, með tilvísun til-innganga hæð er ákvörðuð fyrir útreikning á flugslóð þannig að áhrif á andrúmsloftið er nánast hverfandi upp á aftur innganga benda; frá þessum tímapunkti verður að taka tillit til þess. Venjulega er endurkomustigið jafnt eða hærra en Kármán línan. NASA notar 400.000 fet (um 122 kílómetra) sem hæð inngöngu fyrir jörðina.

Svæði

Segulhvolfið verndar jörðina fyrir sólvindinum : á daghliðinni myndast þjappuð bogahöggbylgja , á næturhliðinni langur segulhali .

Það er stór munur á rými á milli nálægt Earth rúm, interplanetary rúm , geimnum , intergalactic rúm, og tóm .

Nálægt jörðu

Nálægt jörðu, einnig þekkt sem landrými , einkennist af segulsviði jarðar (en ekki segulsviði sólarinnar ). Það nær frá efri svæðum lofthjúpsins að mörkum segulhvolfs jarðar . Þetta mælir um tíu jarðgeisla (um 60.000 km) á sólarhliðinni og um hundrað jarðarradíur (600.000 km) á næturhliðinni í formi langs hala. Segulhvolfið á jörðinni sveigir sólvindinn sem streymir frá sólinni í kringum jörðina og verndar hana þannig fyrir mestu ögnflæði sem er hættulegt fyrir lifandi verur. Aðeins lítill hluti sólvindsins nær lofthjúpi jarðar nálægt skautunum, þar sem hann verður sýnilegur sem norðurljós .

Breytingar á millistjörnu miðlinum í geimnum nærri jörðu eru þekktar sem geimveður . Helstu orsakir eru breytingar á sólvindinum og kosmískir geislar Vetrarbrautarinnar . Vegna þessara áhrifa berast efni, agnir og geislun í umhverfi jarðar með óreglulegu millibili.

Ekki eru allir himneskir líkamar með svona segulsvið. Til dæmis, tunglið verður fyrir sólvindinum án verndar.

Innra svæði jarðhvolfhvolfsins er hringlaga plasmakúlan fyllt með tiltölulega köldu plasma (sýnt með rauðu í aðliggjandi mynd). Það er líka kjarnanum geislun belti í landlínu magnetosphere, að Van Allen belti . Harð jónandi geislun ríkir í þessum hluta nærri jarðar.

Millipláneturými

Smelltu á myndina til að bera kennsl á hana : „ Geimskipið jörðin “ sem pínulítill „fölblár punktur “ í millistjörnu geimnum, í um 40,5 AU fjarlægð (u.þ.b. 6 milljarða km), sem geimfar Voyager 1 tók upp 14. febrúar, 1990. Lituðu röndin eru mismunamynstur frá linsu myndavélarinnar.
Síldarhvolfið undir áhrifum milli stjarnagasins

Millistjarna plássið er rýmið í sólkerfinu okkar fyllt með millifjarðarhimnu ryki , sólvindinum og segulsviði sólarinnar . Segulsvið sólarinnar hefur samskipti við sólvindinn og ákvarðar að miklu leyti flæði hans. Aftur á móti leiðir sólvindurinn, sem rafleiðandi plasma, einnig segulsvið sólarinnar.

Milliplanetarrýmið er rýmið innan þyrilhvolfsins upp að landslagi heliopause . Heliosphere hefur áætluð radíus í kringum 110 til 150 AU og verndar aftur á móti sólkerfið og pláneturnar fyrir mjög orkugóðum geimum geimgeisla.

Rými milli stjarna

Millistjörnu gas- og rykský með um eitt ljósárs lengd [6]
Fæðingarstaðir dökkra stjarna í örnþokunni

Millistjörnugeimurinn lýsir bilinu milli stjarnrosa stjarnanna innan vetrarbrautar . Hann er fylltur af efni milli stjarna og vetrarbrautarsegulsviðinu. Millistjarnaefni gegnir mikilvægu hlutverki í stjarneðlisfræði þar sem það gefur tilefni til stjarna sem , með stjörnuvindum og stórnámum, losa einnig efni út í geiminn milli stjarna .

Það eru svæði í rými milli stjarna með meiri þéttni agna, sem eru kölluð ský milli stjarna . Gerður er greinarmunur á mismunandi gerðum slíkra skýja eftir þéttleika þeirra, stærð og hitastigi: á HI svæðum er vetnið hlutlaust í atómum, á H-II svæðum jónað atómlega (plasma ástand sem er byggt úr einstökum róteindum) og í sameinda skýjum eins og vetnis (H2). Þyngdaraflssamdráttur skapar ný stjörnukerfi úr sameindaskýjum. Sólkerfið okkar kom einnig upp úr slíku skýi, frumskýinu .

Þéttleiki efnis í millistjörnu miðlinum getur verið mjög mismunandi. Að meðaltali eru það um 10 6 agnir á rúmmetra en í köldum sameindaskýjum geta það verið 10 8 til 10 12 agnir á rúmmetra. Risasameindaský geta haft milljón sinnum meiri massa en sólin og mynda töluvert hlutfall af massanum í millistjörnu miðlinum.

, Þegar hraði stjörnunnar er tiltölulega stór nóg að geimnum á mörkum Astro hlé, lost vígstöðvum (enska Bow áfalla) geta komið fram. Í tilviki sólinni, hraðinn er líklega of lágt fyrir þetta, þannig að í stað þess að boga höggbylgja, aðeins tiltölulega blíður boga bylgja gert ráð fyrir. [7]

Þann 12. september 2013 tilkynnti NASA að geimfar Voyager 1 hefði yfirgefið helíhvolfið 25. ágúst 2012 þegar það skráði skyndilega aukningu á þéttleika í plasma. Voyager 1 var fyrsti manngerði hluturinn til að komast í geim milli stjarna. [8] Systursannsóknin Voyager 2 yfirgaf heliosphere sem annan hlut 5. nóvember 2018. [9]

Sólin hefur farið yfir staðbundna flögu í um 100.000 ár, svæði í geimnum milli stjarna með meiri þéttleika en umhverfi hennar, og er búist við að hún yfirgefi hana aftur eftir 10.000 til 20.000 ár. Staðbundna flaga er staðsett innan staðarbólunnar , svæði Vetrarbrautarinnar með lægri þéttleika.

Milliverkunarrými

Tölvuhermi af rúmi 43 × 43 × 43 megaparsek : Það sýnir í logaritmískri tímaskekkju hvernig svæði með meiri þéttleika efnis dragast saman í gegnum þyngdaraflið og búa til geimtómar .

Milliverkningarrými er bilið milli vetrarbrauta. Stærstur hluti alheimsins er milliverkunarrými. Milliverkunar miðillinn samanstendur aðallega af jónaðri vetnisgasi / plasma (HII), þ.e. jöfnu magni af frjálsum róteindum og rafeindum.

Milli vetrarbrautarinnar milli vetrarbrautanna dreifist ekki jafnt, heldur er hún til í þráðlíkum tengingum, þráðunum . Vetrarbrautaþyrpingar og ofurklasar eru staðsettir við hnútana þeirra. Milli þræðanna eru risastórt tómarúm með mun lægri þéttleika efnis, kallað tómarúm . Tómarnir innihalda aðeins nokkrar vetrarbrautir. Þræðir og tómarúm eru stærstu mannvirki sem til eru í heiminum.

Milli vetrarbrautarinnar er skipt í tvenns konar. Gasið sem streymir frá tómunum inn á svæði þráðanna hitnar upp að 10 5 K til 10 7 K. Þetta er nógu heitt til þess að þegar atóm rekast á, eru rafeindirnar aðskildar frá vetniskjörnum, þess vegna er það til sem jónað plasma. Þetta er kallað Warm-Hot Intergalactic Medium (WHIM). (Þrátt fyrir að plasma sé mjög heitt samkvæmt jarðneskum stöðlum, þá er oft kallað 10 5 K „heitt“ í stjarneðlisfræði.) Tölvuhermar og athuganir benda til þess að allt að helmingur atómmassa í alheiminum sé til í þessari þynntu, heitheitu plasma ástand.

Þar sem gas streymir frá þráðarvirki WHIM inn í hnúta kosmískra þráða hitnar það enn frekar og nær hitastigi 10 7 K til 10 8 K, stundum jafnvel yfir. Þessi milliverkunar miðill er kallaður innri klofinn miðill (ICM). Það er hægt að sjá það með mikilli losun röntgengeisla .

Hitastig rýmis

Ekki er hægt að úthluta herberginu sjálfu hitastigi , heldur aðeins efni þess og geisluninni sem verkar í því. Efnið (mjög þunnt dreift) í geimnum getur haft mjög hátt hitastig. Hátt lofthjúpurinn í landi nær um það bil 1400 Kelvin hita. Milliverkunarplasma, með þéttleika minna en eitt vetnisatóm á rúmmetra, getur náð hita upp á nokkrar milljónir Kelvin; [10] í vetrarbrautaþyrpingu eins og Perseusþyrpingunni einnig 100 milljónir Kelvin. [11] Háhitastigið stafar af miklum hraða agna. Það birtist til dæmis í sterkum röntgengeislum sem koma frá svo heitu milliverkunarplasma. Venjulegur hitamælir myndi hins vegar sýna hitastig nálægt algeru núlli , þar sem kornþéttleiki er alltof lítill til að koma á mælanlegum hitaflutningi .

Bakgrunnsgeislun örbylgjuofnsins sem mæld er í allar áttir er 2.725 Kelvin (−270.425 ° C) og er fræðilegt jafnvægishita efnis ef það myndar ekki sína eigin hitageislun með orkubreytingu . Vegna Joule-Thomson áhrifanna eru einnig kaldari svæði. Boomerang -þokan hefur kaldasta náttúrulega hitastig mínus 272 gráður á Celsíus - aðeins einum gráðu yfir algeru núlli. [12]

Fastir líkamar í nálægri jörðu eða millistjörnu geimi upplifa mikla geislandi hita á hlið þeirra sem snýr að sólinni, en mikill kuldi á hliðinni sem snýr frá sólinni, því þar geisla þeir sjálfir varmaorkuna sína út í geiminn. Til dæmis getur yfirborð tunglsins á jörðinni náð allt að 130 ° C á hliðinni sem snýr að sólinni, en á hliðinni sem snýr frá sólinni lækkar það í um -160 ° C. Sömuleiðis, til dæmis, að rými föt af í geimfari sem tekur til outboard verkefni á International Space Station , fær um 100 ° C á þeirri hlið sem snýr að sólinni. Á næturhlið jarðar er sólargeislun skyggð og veikburða innrauða geislun jarðar gerir geimfötunum kleift að kólna niður í um −100 ° C. [13]

Pláss og þyngdarleysi

Öfugt við það sem oft er haldið af leikmönnum er ekkert almennt þyngdarleysi í geimnum. Þyngdarkraftur gagnkvæmrar aðdráttarafl fjöldans virkar alls staðar og yfir mestu vegalengdir. Þyngdarleysi kemur alltaf fyrir í geimnum þegar líkaminn upplifir aðeins þyngdarhröðun, þannig að hann er í frjálsu falli . Ef nauðsyn krefur leiðir frjálsa fallið líkamann á sporbraut um himintungl.

Hvenær sem geimfar hraðar eða hemlar af sjálfu sér er það ekki lengur í frjálsu falli og hægt er að finna fyrir hröðunarkrafti ( g-krafti ). Snúningur líkami upplifir einnig miðflótta kraft sem samsvarar stærð hans og snúningshraða. Báðar kraftar orsakast af tregðu líkamans.

Hvenær sem líkami er hamlaður á falli, þá upplifir hann þyngd frá mótvægi . Ef um er að ræða plánetu eða tungl án lofthjúps (eins og tungl jarðar ) nær geimurinn til jarðar. Allir hlutir á yfirborði himneskrar líkama eru því einnig í geimnum á sama tíma. Þar sem fall þeirra er hindrað af jörðu, þá upplifa þeir ekki þyngdarleysi, heldur eðlilega þyngdarafl himintunglsins.

Maður í geimnum

Geimferðir

Fyrsta myndin úr geimnum, tekin frá um það bil 105 km hæð frá breyttum hvítum sandum - A4 , 24. október 1946

Saga geimferða hefst með þróun eldflaugar og eldflaugatækni , sérstaklega eldflaugavéla . SjáListi yfir sjósetningarlista .

Ómönnuð geimferð

Fyrstu manngerðu hlutirnir til að brjótast í gegnum mörkin út í geim voru ballísk stórskotaliðskeyti eldflaugar af gerðinni Aggregat 4 (í stuttu máli „A4“), sem þýska ríkið þróaði í seinni heimsstyrjöldinni undir stjórn Wernher von Braun og notað í stríðsskyni frá og með 1942 varð. Áróður nasista skírði þessa eldflaugalíkan „ Vergeltungswaffe 2“ árið 1944, eða „V2“ í stuttu máli.

Með Operation Cloudy og síðari dagskrám voru helstu þýsku eldflaugavirkjarnir, þar á meðal Wernher von Braun, fluttir til Bandaríkjanna eftir seinni heimsstyrjöldina. Með tekinni tækni A4 og þýsku verkfræðinganna hófst geimþróun í Bandaríkjunum.

Sovésk geimferð hófst einnig með þýsku A4 eldflauginni, sem kom til Sovétríkjanna sem hernaðarhríð eftir 1945, í fylgd fjölda eldflaugaverkfræðinga. Undir stjórn Sergei Pawlowitsch Koroljow var A4 fyrst afritaður, síðan 1950 var fyrsta ICBM og sjósetningarbíllinn R-7 í heiminum þróaður og notaður frá 1953. Fyrsta gervitunglgervitunglið, Sputnik 1 , var skotið á loft árið 1957 með R-7. Þetta gerði það ljóst að Sovétríkin voru tæknilega að minnsta kosti jöfn Bandaríkjunum í þróun geimferða sinna (" Sputnik lost ").

Í mannlausu rýminu eru geimfar talin gervi meðal annarra skotfara, gervitungla , geimskynjara og geimsjónauka sem notaðir eru.

Mönnuð geimferð

Mönnuð geimferðir hófust á tímum kalda stríðsins í „ geimhlaupinu “ milli stríðandi stórveldanna USA og Sovétríkjanna . Fyrsta manneskjan í geimnum var sovéski geimfarinn Yuri Gagarin 12. apríl 1961. Fyrsti bandaríski geimfarinn í geimnum nokkrum vikum síðar 5. maí 1961 var Alan Shepard ; fyrsta (og lengi eina) konan í geimnum var Valentina Vladimirovna Tereshkova árið 1963. Árið 1965 var Alexei Leonow fyrsti maðurinn til að yfirgefa geimskip sitt í geimfötum og svífa lauslega í geimnum við utanaðkomandi verkefni. Fyrsti Þjóðverjinn 1978 Sigmund Jähn ; fyrsti Austurríkismaðurinn árið 1991, Franz Viehböck , og fyrsti (og enn sem komið er) Svisslendingurinn árið 1992, Claude Nicollier .

Undir stjórn Wernher von Braun var Saturn eldflaugafjölskyldan þróuð fyrir bandaríska bandaríska sambandsstofnunina NASA sem hluta af bandarísku Apollo áætluninni . Þessir öflugu sjósetningarbílar, sem hófust notkun 1961 og enduðu 1975, voru í fyrsta og hingað til eina skiptið sem fólki var komið lengra en lágt braut um jörðina. Alls var 24 geimförum flogið til tunglsins með Satúrnus -eldflaugum, þar af 12 inn á tunglsyfirborðið. Sovésku mönnuðu tunglforritinu var hætt eftir 4 rangar upphaf stórrar N1 eldflaugar án þess að geimfari hefði stigið fæti á tunglið.

Í mönnuðum geimferðum eru skotflaugar, geimskip, geimskutlur , geimflugvélar og geimstöðvar notaðar.

Geimlög

lagagrein sem tengist innlendum og alþjóðlegri starfsemi í geimnum er kölluð geimlög.

Geimferðarsamningurinn sem Sameinuðu þjóðirnar samþykktu árið 1967 ( sáttmáli um meginreglur um starfsemi ríkja við könnun og notkun geimfars, þar með talið tunglið og önnur himnesk líkama ) er grundvallarsáttmáli geimlaga.

Þróun hráefna

Veðurfar leyfa að draga ályktanir um efnasamsetningu smástirna

Gert er ráð fyrir að hráefni eins og steinar , eðalmálmar eða sjaldgæf jörð finnist á eða í himneskum líkama í geimnum að miklu leyti og með mikið efnahagslegt gildi. [14] Smástirni við jörðina samanstanda til dæmis af 30% málmum eins og járni og nikkeli og minna magni af kóbalti , gulli eða platínu . [15]

Nám í geimnum er samt ekkert annað en samheiti yfir samsvarandi sýn og hugmyndir um framtíðina.

Árið 2014 kynntu vísindamenn ESA hugmyndir um efnahagslega þróun tunglsins á vísindaráðstefnu ESOF í Kaupmannahöfn . [16]

Árið 2015 samþykktu Bandaríkin lög um viðskiptalegar notkun steina í geimnum fyrir borgara sína. [14] Bandaríska fyrirtækið Deep Space Industries (DSI), sem vill þróa þennan mögulega geira, dró saman hliðstæður árið 2016 við sögulega landrás í villta vestrinu og gullhlaup í Kaliforníu á 19. öld til að laða að fjárfesta. [17]

Í nóvember 2016 kynnti smáríki ESB í Lúxemborg drög að lögum um vinnslu hráefna í geimnum sem ætlað er að veita vísindamönnum og fjárfestum réttaröryggi um eignarhald á efni úr geimnum. Framtakið Space Resources , sem stofnað var af Lúxemborg, miðar að því að vinna hráefni eins og málma og steinefni , en einnig vatn úr himneskum líkum við jörðina. Þetta ætti fyrst og fremst að nota í geimnum til geimferða og gera nýja geimiðnað kleift: vatn og súrefni gæti verið notað sem eldsneyti fyrir geimfarartæki eða geimfarar gætu fengið vatn sem finnst á smástirni. Bandarísk fyrirtæki eins og DSI og Planetary Resources (PR) hafa þegar stofnað evrópskar skrifstofur í Lúxemborg. Stjórnvöld í Lúxemborg sjálfir eru upphaflega að kynna „geimvinnslu“ með 200 milljónum evra. [14]

Sjá einnig

Einstök sönnunargögn

  1. ^ Lag í andrúmsloftinu . Vefsíða National Weather Service , 5. janúar 2010. Sótt 3. nóvember 2010.
  2. 100 km hæðarmörk geimfara ( Memento frá 22. ágúst 2011 á WebCite ) í: fai.org geimfari
  3. ^ Rýmisumhverfi og svigrúm . Bandaríkjaher. Sótt 24. apríl 2012.
  4. Hvar byrjar pláss? Í: scienceblogs.de. Astrodicticum Simplex, 2. mars 2015, opnað 23. maí 2016 .
  5. ^ Rýmisumhverfi. Isidoro Martínez, opnaður 23. maí 2016 .
  6. Hubble sér geimveru . Í: Myndasafn . ESA / Hubble. Sótt 9. september 2013.
  7. ^ GP Zank, o.fl. - HELIOSFERIC STRUCTURE: BOW WAVE AND HYDROGEN WALL (2013)
  8. NASA geimfar fer í sögulega ferð inn í stjörnuhimininn (opnað september 2013)
  9. Sean Potter: Voyager 2 rannsakandi NASA kemur inn í geiminn milli stjarna. Í: NASA .gov. 10. desember 2018, opnaður 10. desember 2018 .
  10. Hversu kaldur er alheimurinn? , opnað 22. september 2015
  11. ^ Robert Gendler: Ár í lífi alheimsins: Árstíðabundin leiðbeining til að skoða alheiminn . Voyageur Press, 2006, ISBN 978-0-7603-2642-8 , bls.   47 ( books.google.de ).
  12. Hvers vegna er svona kalt á köldum stað í geimnum? @ Spektrum.de, 30. mars 2014, Kaldasti staðurinn í stjörnufræði stjörnufræðinnar í alheiminum , opnaður 8. nóvember 2018
  13. Hversu heitt er í geimnum? , opnað 22. september 2015
  14. a b c badische-zeitung.de , Wirtschaft , 12. nóvember 2016, Birgit Reichert: Lúxemborg vill grafa eftir fjársjóði í geimnum - stjórnvöld kynna lög um námuvinnslu í geimnum.
  15. deutschlandfunk.de , bakgrunnur , 15. október 2016, Jan Bösche: Wilder West der Zukunft (12. nóvember 2016)
  16. deutschlandfunk.de , Research News , 25. júní 2014, Frank Grotelüschen: Tunglið sem hráefnisgryfja (12. nóvember 2016)
  17. deutschlandfunk.de , bakgrunnur , 15. október 2016, Jan Bösche: Wilder West der Zukunft (12. nóvember 2016)