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 Températures dans l'espace

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patchfree




Masculin Nombre de messages : 6130
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Localisation : Poitiers
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MessageSujet: Températures dans l'espace   Dim 28 Nov 2010 - 21:57

Je n'ai pas une idée claire sur la température règnant dans l'espace. Je m'explique: je sais qu'à la lumière directe du soleil il fait très chaud et qu'à l'ombre c'est un peu froid... Mais...

Par exemple à 400 kms d'altitude (en gros altitude de l'ISS) quelle température pourrait-on relever sur une surface exposée au soleil?
A l'inverse quelle température une fois à l'ombre ou lorsque la station passe dans l'ombre de la Terre?

En pratique je vois que les cosmonautes utilisent beaucoup des "velcro". S'agit-il de Velcros ordinaires? Ils doivent résister à la chaleur? De même les protections thermiques? En un mot tous les matériaux utilisés doivent impérativement résister à ces températures (d'où ma question sur la valeur de ces températures).

Merci à ceux qui peuvent m'éclairer avec des données solides.
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Frandu12




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Dim 28 Nov 2010 - 22:02

Citation :
La température qu'indiquerait un thermomètre dans l'espace dépend de l'endroit où on le place.
* S'il est placé directement face aux rayons du Soleil, il absorbera leur énergie et finira par indiquer une température voisine de 150°C.
* Par contre, s'il est à l'abri du Soleil, le thermomètre dissipera graduellement sa propre chaleur pour atteindre une température proche du zéro absolu puisqu'il n'y a pas d'air ambiant avec lequel échanger sa chaleur.

Le zéro absolu représente une absence complète de chaleur et correspond à la température la plus froide qu'il puisse exister, soit -273°C. Quand on parle de températures de cet ordre, on emploie généralement l'échelle de mesure Kelvin (K) plutôt que les degrés Celsius ou Fahrenheit. Dans cette échelle, le zéro absolu correspond à 0K, l'eau gèle à 273K et elle bout à 373K.

Nous avons précisé que notre thermomètre, à l'ombre dans l'espace, indiquerait une température proche du zéro absolu, soit 0 K. En fait, il indiquerait exactement 2,7 K. Ce petit apport de chaleur, auquel rien dans l'Univers n'échappe, est attribuable au rayonnement fossile. Étonnamment, ce rayonnement serait la trace résiduelle de l'énergie dégagée lors de la création de l'Univers, au moment du Big Bang, il y a 12 milliards d'années.

source complémentaire : Température spatiale, chaud ou froid ? , une réponse du Guichet du Savoir.
.

source: http://www.guichetdusavoir.org/ipb/index.php?showtopic=37950
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Frandu12




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Dim 28 Nov 2010 - 22:05

des infos sur les combinaison spatiale ici
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Sidjay




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Dim 28 Nov 2010 - 22:29

pour l'histoire des velcros j'ai trouvé cela sur le site: http://www.docsciences.fr/Assemblage-des-satellites

je cite: Le matériau est fixé par du « velcro spatial », développé par la Nasa, qui répond à des contraintes de fonctionnement, comme la tenue à l’arrachement. La couverture isolante, appelée MLI (Multi Layers Insulation), est faite de matériaux composites (plastiques + aluminium). Elle protège essentiellement des rayonnements ultraviolets le satellite et les instruments électroniques de précision embarqués. Cette protection a, en outre, un rôle de barrière mécanique contre les micrométéorites. Dans le vide, le MLI permet de maintenir une température constante dans l’appareil, malgré des variations de température extérieure de – 150 °C à + 100 °C.
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Apolloman
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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Dim 28 Nov 2010 - 23:01

Je m'aventure à une réponse (peu être hasardeuse) mais il me semble que la température n'est pas tant élevé que cela :

exemple avec la Thermosphère (de 100 à 600 km), ou malgré les températures élevées, la densité de matière y etant extrêmement faible, ce qui fait que, pour la peau humaine, l'effet de cette température est négligeable. Effectivement, la température ressentie n'avoisinerait que les 25 °C.

http://www.ace.mmu.ac.uk/eae/french/atmosphere/Older/Thermosphere.html

http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermosph%C3%A8re



Cela doit être du "même acabit" pour l'espace... Vu qu'il est plein de vide!

Ne pas oublier aussi que l'on ne passe pas de + 150°C à -130°C en claquant des doigts Wink (il faut un certain temps)

_________________
Paul Cultrera/Apolloman
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consacré au programme Apollo.
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Gasgano




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Lun 29 Nov 2010 - 2:17

patchfree a écrit:
...
Par exemple à 400 kms d'altitude (en gros altitude de l'ISS) quelle température pourrait-on relever sur une surface exposée au soleil?
A l'inverse quelle température une fois à l'ombre ou lorsque la station passe dans l'ombre de la Terre? ...

Il ne peut y avoir de réponse précise à la première question que si l'on connaît le pouvoir réflecteur (albédo) et réémetteur (en IR) du matériau exposé. study
Avec autant de différence que si, par exemple, on expose sur Terre, une ardoise noire mat ou une feuille d'aluminium en plein soleil !

A la seconde question, ce sera encore une réponse de normand du style ça dépend de ... la durée pendant laquelle le matériau réémettra en IR la chaleur emmagasinée pendant l'esposition au soleil et aussi du matériau lui-même et de son pouvoir de réémission plus ou moins important.

Intuitivement, je pense qu'un matériau exposé au soleil pendant une durée extrèmement longue finirait par atteindre une température d'équilibre comme un compromis entre ma chaleur qu'il accumule et celle qu'il diffuse par rayonnement dans l'espace puisque le phénomène de convection est inexitant dans ce quasi vide.

A contrario, s'il n'était plus jamais exposé au soleil, il finirait à terme par prendre la température moyenne de l'Univers correspondant aux rayonnement diffus résiduel issu de l'explosion initiale, selon la théorie du Big Bang, soit environ 3 K ou - 270 ° C ... mais celle-là, c'est une autre histoire tout à fait HS !
...
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tatiana13




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Lun 29 Nov 2010 - 10:59

patchfree a écrit:
Je n'ai pas une idée claire sur la température règnant dans l'espace. Je m'explique: je sais qu'à la lumière directe du soleil il fait très chaud et qu'à l'ombre c'est un peu froid... Mais...

Par exemple à 400 kms d'altitude (en gros altitude de l'ISS) quelle température pourrait-on relever sur une surface exposée au soleil?
A l'inverse quelle température une fois à l'ombre ou lorsque la station passe dans l'ombre de la Terre?

.

sur wikipédia, partie contrôle thermique
À l'extérieur, les équipements et les modules doivent être protégés des contrastes thermiques générés par l'exposition directe ou l'absence d'exposition au Soleil, qui engendrent des écarts de température compris entre -126 °C et 149 °C. Le système de contrôle thermique a pour rôle de maintenir dans une fourchette de température acceptable les différents composants de la station. Cet objectif est accompli par plusieurs types de moyens, soit passifs, soit actifs
http://fr.wikipedia.org/wiki/Station_spatiale_internationale

ci après la réponse de Roland Lehoucq (astrophysicien au CEA)
Quelle est la température de l'espace ?
Pour répondre à cette question il faut d'abord savoir que la température est la traduction macroscopique de l'agitation microscopique des particules d'un gaz. La température est donc une mesure de la vitesse moyenne d'une particule du gaz. Quand le nombre de particules est grand, comme dans une pièce par exemple, les nombreuses collisions finissent par homogénéiser leurs vitesses : les particules les plus rapides vont, par le biais des collisions, communiquer de l'énergie aux plus lentes. Cela permet de définir aisément une vitesse moyenne. Quand le nombre de particules est faible, il y a peu de collisions, et des particules rapides ("chaudes") peuvent cohabiter, sans quasiment les voir, avec des particules lentes ("froides"). L'espace n'est pas strictement vide, même si sa densité peut être inférieure aux meilleurs vides que l'on sache faire sur Terre, en laboratoire. Le jeu du chauffage par le rayonnement des étoiles, du refroidissement par rayonnement et par collisions (rares !) peuvent faire cohabiter des phases à différentes températures. Celles-ci vont de 10 kelvins (-263 °C) à 100 kelvins (-173 °C) pour les phases froides et sont de l'ordre de quelques milliers de kelvins pour les plus chaudes. Le jeu chauffage-refroidissement est important : au Soleil, et en orbite autour de la Terre, la température des satellites peut être positive et se compter en degrés. Sans réelle atmosphère, la température lunaire monte pendant la journée à +120°C pour retomber du côté obscur à -180°C environ. Enfin, même dans un endroit vide de matière on peut définir une température si l'on est en présence d'un rayonnement : il s'agit de la température d'équilibre que le corps atteint sous l'influence du rayonnement. L'univers est baigné par le rayonnement diffus cosmologique (encore appelé rayonnement fossile), dont la température est de 2,7 kelvins. Dans un endroit loin de toute étoiles et vide de matière, un objet aurait donc, à l'équilibre une température de 2,7 kelvins.

comme explicitée au préalable par de nombreux autres forumeurs Very Happy
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Space Opera
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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Lun 29 Nov 2010 - 21:04

Sinon, il existe une façon très simple pour connaitre la température d'équilibre au niveau de la Terre en ne considérant que le soleil : le calcul ! affraid

Une formule nous donne directement la réponse: la loi de Stefan, la fameuse "sigma T4" pour ceux qui ont fait de la physique après le bac.

En considérant un corps noir, on a puissance = k * T^4, où k est la constante de Stefan-Boltzmann. Pour info un "corps noir" en physique n'est pas forcément noir visuellement... mais c'est une autre histoire.

Flux solaire au niveau de la Terre = 1368 W/m²

Donc, T = racine^4 (1368/k) = 394,12 °K, soit 120,8 °C.

Ah la physique c'est merveilleux, une petite formule et hop, on a votre réponse :)
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Spacewave




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Lun 29 Nov 2010 - 21:43

Loi de Stefan, également visible ici pour les initiés de haut niveau :


http://www.climat-evolution.com/article-21572753-6.html

Cordialement.
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bernardw




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Lun 29 Nov 2010 - 23:19

Pour le commun des mortels, la température est celle que l'on lit sur le thermomètre.
Mais la température est définit différemment en physique.
Citation :
En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l'équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l'entropie (en thermodynamique et en physique statistique).
Wikipédia.
https://secure.wikimedia.org/wikipedia/fr/wiki/Temp%C3%A9rature
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Spacewave




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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Mar 30 Nov 2010 - 1:01

Space Opera a écrit:
Sinon, il existe une façon très simple pour connaitre la température d'équilibre au niveau de la Terre en ne considérant que le soleil : le calcul ! affraid

Une formule nous donne directement la réponse: la loi de Stefan, la fameuse "sigma T4" pour ceux qui ont fait de la physique après le bac.

En considérant un corps noir, on a puissance = k * T^4, où k est la constante de Stefan-Boltzmann. Pour info un "corps noir" en physique n'est pas forcément noir visuellement... mais c'est une autre histoire.

Flux solaire au niveau de la Terre = 1368 W/m²

Donc, T = racine^4 (1368/k) = 394,12 °K, soit 120,8 °C.

Ah la physique c'est merveilleux, une petite formule et hop, on a votre réponse :)

Oui... Mais désolé de vous décevoir cher ami, ce que vous citez est vraiment basique.
En matière de physique, je peux néanmoins vous conseiller ce site aux multiples liens :
http://www.physics.unh.edu/research/index.html

Mais sans doute n'est-ce pas l'objectif prioritaire de votre forum.

Cordialement.
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Space Opera
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MessageSujet: Re: Températures dans l'espace   Mar 30 Nov 2010 - 21:22

Spacewave a écrit:
Space Opera a écrit:
Sinon, il existe une façon très simple pour connaitre la température d'équilibre au niveau de la Terre en ne considérant que le soleil : le calcul ! affraid

Une formule nous donne directement la réponse: la loi de Stefan, la fameuse "sigma T4" pour ceux qui ont fait de la physique après le bac.

En considérant un corps noir, on a puissance = k * T^4, où k est la constante de Stefan-Boltzmann. Pour info un "corps noir" en physique n'est pas forcément noir visuellement... mais c'est une autre histoire.

Flux solaire au niveau de la Terre = 1368 W/m²

Donc, T = racine^4 (1368/k) = 394,12 °K, soit 120,8 °C.

Ah la physique c'est merveilleux, une petite formule et hop, on a votre réponse :)

Oui... Mais désolé de vous décevoir cher ami, ce que vous citez est vraiment basique.
En matière de physique, je peux néanmoins vous conseiller ce site aux multiples liens :
http://www.physics.unh.edu/research/index.html

Mais sans doute n'est-ce pas l'objectif prioritaire de votre forum.

Cordialement.
Effectivement cela est très basique, et effectivement aller plus loin n'est pas l'objectif prioritaire du forum. Dans ce forum où la plupart des gens ne savent pas forcément ce qu'est une loi thermodynamique, il est plus sage d'indiquer le lien formel entre une température et un flux de photons plutôt que de partir des explications du 2è ordre qui vont larguer tous les non érudits et complètement gommer son côté pédagogique.
L'avantage de la loi de Stefan, et c'est l'unique raison pour laquelle je l'ai utilisée, c'est que même aux yeux du profane elle permet de faire le lien évident en 2 grandeurs physiques.
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