Wann und wie wurde „geschlossen“, dass es keine Luft im Weltraum gibt?

Wann wurde bestätigt/geschlossen, dass es definitiv keine Luft im Weltraum gibt? Und wie kam es zu dem Ergebnis?

Wir sehen die Diskussion über „Äther“ vor der Speziellen Relativitätstheorie und dort scheint es offensichtlich zu sein, dass es keine Luft im Weltraum gab (jeder wusste es), was lange bevor Satelliten in den Weltraum geschickt wurden.

Wäre Geschichte der Naturwissenschaften und Mathematik ein besseres Zuhause für diese Frage?
Es ist immer noch nicht bestätigt/abgeschlossen .

Antworten (3)

Die Entdeckung, dass es im Weltraum keine Luft geben sollte, geht vielleicht auf die Zeit zurück, als die Gravitationskraft formuliert wurde, und das Verständnis, dass sie Druckgradienten in der Atmosphäre verursacht, alles etwa Mitte bis Ende des 17. Jahrhunderts.

Als Wissenschaftler erfuhren, dass die Schwerkraft massive Objekte nach unten zieht (und die Atmosphäre riesige Mengen an Luft enthält), kamen sie zu dem Schluss, dass dies zu einem Luftdruckgradienten führt 1 , so dass dieser Druck in einer gewissen Höhe (nahezu) Null wäre.

Während der gleichen Zeit wurde die Schwerkraft von Newton mathematisch formuliert, so dass die Idee, dass Luft tendenziell näher an der Erdoberfläche ist, und (insbesondere Berechnungen darüber, wie die Schwerkraft auf Luftsäulen wirken würde) die Höhe bei (ungefähr) Nulldruck Wurde berechnet. Die Stärke der Gravitationskraft ist

G = G M R 2
so dass für Werte von R Näher an der Erdoberfläche ist das Feld am stärksten und fällt ab R erhöht sich. Daher hat Luft nahe der Erdoberfläche einen maximalen Druck und wird an einem Punkt, der viel höher ist, nahe Nulldruck (Vakuum). 2 .

Sie scheinen auch auf das Michelson-Morley-Experiment angespielt zu haben, das eigentlich ein Experiment war, um die mögliche Existenz eines Äthers (Medium für die Ausbreitung von Licht) zu bestimmen. Dies hatte nichts mit dem oben Gesagten zu tun.

1 Einige Jahre bevor Newton sein universelles Gravitationsgesetz formulierte, war bekannt, dass die Schwerkraft einen Druckgradienten verursacht. Tatsächlich entwarf Evangelista Torricelli 1643 das erste Barometer und bestätigte, dass ein solcher Druckgradient aufgrund der Schwerkraft tatsächlich existiert.

2 Siehe die Kármán-Linie , die als „Grenze“ (der Punkt, an dem sich der Luftdruck dem des nahezu Vakuums des Weltraums nähert) zwischen der Erdatmosphäre und dem Weltraum definiert ist und etwa 100 Kilometer (bzw ≈ 63 Meilen), wo sich die Luftdichte einer kleinen Zahl annähert, effektiv ein Vakuum im Vergleich zur Dichte an der Erdoberfläche.

@J ..., eigentlich ist die Kármán-Linie auf 100 km definiert . Kármán dachte, dass der "Weltraum" in der Höhe beginnen sollte, in der ein Flugzeug die Umlaufgeschwindigkeit erreichen müsste, um genügend aerodynamischen Auftrieb zu erzeugen, um sein eigenes Gewicht zu tragen. Die genaue Höhe würde von der Konstruktion des Raumfahrzeugs abhängen, das versuchte, den „Weltraum“ zu erreichen, aber 100 km waren eine schöne runde Zahl, die „nah genug“ an der Kármán-Höhe für die Art von „Weltraumflugzeugen“ lag, mit denen sie experimentierten Zurück in den Tag.
Noch bevor Newton die Gravitationsgesetze formulierte, gab es ein Modell, das, obwohl es auf interplanetaren Maßstäben völlig falsch war, auf lokalen planetarischen Maßstäben recht gut war: Aristoteles' Modell der kugelförmigen Erde im Mittelpunkt der Welt, und alle Materie hat die Tendenz zum Mittelpunkt der Welt streben. Auch Menschen, die durch hohe Berge gehen, müssen bemerkt haben, dass die Luft dort dünner ist. Ich finde es nicht völlig unplausibel, dass Menschen vor Newton zu dem Schluss kamen, dass Luft nicht ewig reicht.
... und der Luftwiderstand war auch bekannt und schien die Bewegung der Himmelskörper nicht zu verlangsamen.
@J ..., Entschuldigung, ich wollte Ihren Namen nicht in diesen Kommentar schreiben. Ich habe den Namen "Kármán" aus Ihrem Kommentar kopiert (einfacher, als selbst herauszufinden, wie man die Akzentbuchstaben eingibt), und dann habe ich einfach reflexartig "@J ..." hinzugefügt.
@SolomonSlow Das ist in Ordnung und danke für die Eingabe. Beifall.
"... so dass der Druck in einer gewissen Höhe (nahezu) Null wäre" --- Hmm, ich kann nicht ganz folgen. Wenn wir einen mit Substanz gefüllten Raum hätten, würden wir immer noch einen Druckgradienten nahe der Oberfläche beobachten.

Vor langer Zeit wurden Experimente durchgeführt, um die Veränderung des atmosphärischen Drucks mit der Höhe über der Erde mit Drachen (siehe: Wirbeldrachen ) und Ballons zu messen. Diese Messungen gingen bis zu einer Höhe von etwa 30.000 Fuß und zeigten, dass der Druck exponentiell mit der Höhe abnimmt, und durch Extrapolation des resultierenden Diagramms auf einen Druck nahe Null konnte geschlussfolgert werden, dass es in einer bestimmten Höhe über der Erde im Wesentlichen keine Luft gab . Das bedeutete, dass es im Weltraum überhaupt keine Luft gab – und stattdessen ein Vakuum.

Spätere Messungen in größerer Höhe mit Höhenforschungsraketen bestätigten dieses Ergebnis.

Und wie Joseph H. betonte, wurde dieses Ergebnis ziemlich genau anhand der Theorie überprüft, da man wusste, wie die Schwerkraft auf eine Säule aus kompressibler Luft wirken würde. Dazu waren Messungen der Temperatur in Abhängigkeit von der Höhe erforderlich, die auch mit Ballons, Drachen und später Raketen durchgeführt wurden.

Das hat nichts mit Relativität und dem (hypothetischen) Äther zu tun.

Die Bewegung von Planeten wird seit Hunderten oder sogar Tausenden von Jahren beobachtet. Newton erklärte die Bewegung von Planeten und Monden nur als verursacht durch Gravitation und Gravitation und schaffte es, ihre Umlaufbahnen mit hoher Präzision zu berechnen. Diese Umlaufbahnen würden nicht auf die gleiche Weise funktionieren, wenn es dort draußen sogar Luft oder Gase mit niedrigem Druck gäbe, die die Bewegung von Himmelskörpern verlangsamen würden.

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