temperatura esterna

Salve,

ho cercato nei dati del sito http://spacestationlive.nasa.gov/ nella sezione “live data” la temperatura esterna alla stazione nei vari momenti dell’orbita attorno alla terra, ma non l’ho trovata…
mi sembra che ci sono alcuni valori della temp. interna dei moduli, ma non quella esterna… mi sbaglio???
Grazie!

Forse perchè il parametro ha poco senso. Cosa intendi per “temperatura esterna”? Non quella del gas estremamente rarefatto a quella quota, la temepratura del quale ha poco senso fisico (è talmente rarefatto che non trasferisce calore ai satelliti in orbita). La temperatura della struttura della Stazione varia da punto a punto, in funzione dell’esposizione al Sole e ai materiali costruttivi. Ci sarebbe quindi una miriade di valori, con poco significato pratico.

Gia, avere la temperatura dell’ambiente esterno non servirebbe a granchè, quindi perchè misurarla?

Non dimenticare che la ISS non è abbandonata :wink:
In effetti abbiamo moltissimi sensori sparsi per la struttura, ma abbiamo anche un sistema di controllo termico che impedisce che la struttura diventi troppo fredda o troppo calda. Nelle parti in ombra avrai dei riscaldatori che si attivano, mentre nelle parti al sole saranno spenti. Questo significa che se vai a leggere quei sensori i valori non sono così distanti uno dall’altro (a occhio posso pensare saranno circa tra i 15 e i 30 gradi), ma non sono per niente significativi se uno vuole sapere qual’è l’effettiva temperatura dell’ambiente circorstante…

Mi sembra di ricordare che all’esterno si è esposti se all’ombra -100 °C e se al sole +120 °C .
Ma forse è errato come concetto in quanto il riscaldamento o raffreddamento di una superfice nello spazio,
come dice giustamente IK1ODO, varia in base alla esposizione, la massa, la conducibilità termica e altri fattori.
Nel caso della ISS e o di una tuta spaziale c’è da considerare anche una fonte di energia interna che dissipa calore!

Sì a occhio il range di temperatura in LEO dovrebbe essere molto approssimativamente tra i -150 e +150 degC.
Il problema è che non è così semplice definire una temperatura dell’ambiente esterno. Quello che si definisce sono i flussi termici: quanta energia mi arriva dal sole? Quanta dall’albedo terrestre? Quanta dall’infrarosso della terra? (non dimentichiamo che in LEO il flusso calore della terra è dello stesso ordine di grandezza di quello del sole)
E poi in base a com’è schermato l’equipaggiamento e la struttura e, come hai giustamente detto, in base a quanta energia il sistema dissipa, si fa un calcolo di equilibrio termico e si cerca di calcolarne la temperatura.

E molto dipende dalla riflettanza e dalla radianza della superfice alle differenti lunghezze d’onda, e da come la superfice vede le altre nell’area circostante, eccetera. Non facile da definire, ma tenete presente che la strumentazione di Gaia in L2 sotto lo schermo solare arriva a circa -100 °C (170 K). In teoria, un oggetto nello spazio non soggetto all’irradiazione di una stella vicina dovrebbe raffreddarsi fino alla temperatura del fondo cosmico di radiazione, 2,73 K.

Per curiosità sono andato a cercare sulla bibbia e non riporta i tipici valori di temperatura dell’ambiente, ma dà valori tipici dei flussi termici (come dicevo prima) e poi anche valori tipici per i vari equipaggiamenti. Come c’era da aspettarsi, quelli esposti all’ambiente peggiore sono antenne e pannelli solari, con temperature nel range -200/+150.

Una cosa interessante da tenere sempre a mente è la distinzione tra sistemi abitati e non. Mentre il vecchio testamento, che parla di satelliti/sonde, si concentra su sistemi per riscaldare e isolare lo spacecraft, il nuovo testamento, che parla di missioni manned, si concentra sul problema di raffreddare il sistema. A differenza dei satelliti, sistemi così complessi come quelli abitati producono più calore di quello che emettono naturalmente, e quindi hanno bisogno di sistemi attivi e radiatori per aumentare la dissipazione

La bibbia ha sempre la risposta :slight_smile:

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Wow. Questo significa che se guardo fuori dalla finestra dove splende il sole, sento calore sulla faccia (a questo livello di analisi, indipendentemente dal fatto che fuori dalla finestra ci sia l’aria Bavarese o il vuoto)…e se sono sulla ISS in Cupola, la terra mi scalda la faccia tanto quanto il sole?

No, ma un pò sì. L’albedo terrestre è circa 0,38 , la costante solare è 1357 W/m2, per cui dalla Terra arrivano (circa, più o meno, quasi) 500 W/m2. Qual che non conosco è la distribuzione spettrale dell’albedo terrestre, quindi non so dirti se senti caldo. La Terra dovrebbe avere la massima emissività nel visibile e nell’IR termico (3-20 micron), il Sole ha molta energia nell’IR vicino (1 micron), e sulla faccia senti quello. In più, l’IR termico è bloccato dalle finestre di vetro, da cui l’effetto serra (quello originario).

Ma come dicevi tu, antenne e dispositivi sono controllati da heater / cold plates.
Non è nella telemetria “pubblica”, ma c’è un display MSK (per tutti tranne Buzz: una schermata di telemetria condivisa da MCC Houston) che ha un sacco di External Temps, per antenne, paratie, BCDU, DCSU, e altre sigle che non consco :wink: )

Il range di temperature, essendo superfici controllate, è molto più stretto. Vedo da pochi gradi sotto lo zero a 30 gradi.

Grazie! Mi devo cercare un po’ di informazioni sulla banda infrarossa. Pensavo che l’effetto “termico” fosse simile, nell’infrarosso (ovviamente diverso agli estremi della banda)
Devo ricordarmi di fare la domanda “sensoriale” e “qualitativa” al prossimo astronauta che è stato sulla ISS con cui mi capiterà di parlare :slight_smile:

0.38 non è un po’ alto? La sopra citata bibbia parla di tipo 0.3-0.25. Cmq a spanne circa 1/3-1/4 della luce solare.

Scusa ma per definizione l’albedo non è la luce riflessa? Quindi dovrebbe essere più o meno con lo stesso spettro della luce che arriva dal sole. Forse la distribuzione di energia può essere leggermente diversa vista il diverso grado di assorbimento alle varie frequenze, ma in linea di massima lo spettro non dovrebbe essere troppo diverso. E il sole il picco ce l’ha nel visibile, non nell’infrarosso!
Poi la terra emette tutto il suo calore nell’infrarosso, ma quello non è parte dell’albedo.

Ma la composizione - almeno di massima e di superficie - dei corpi celesti diversi dalle stelle non è dedotta dallo spettro della luce riflessa?

Ma è calore endogeno o parte di quello 0.75 che viene immagazzinato ed emesso dopo?

scusate… forse la mia curiosità ha fatto sorridere :flushed:… ma x spiegarmi meglio… ad esempio forse ci sarà qualche sensore per rilevare la temperatura delle celle fotovoltaiche o di qualche altra strumentazione esterna alla iss quando vengono riscaldate dal sole, mi riferivo a questo, naturalmente tutti sappiamo che lì non c’è aria di cui misurare la temp… in realtà mi interessava vedere come varia la temperatura nei vari momenti dell’orbita, giorno-notte e alle varie latitudini a cui si trova la stazione…

Uh-uh. Mi fate dubitare delle mie certezze… Buzz, mi sa che ahi ragione. Allora, la Terra DEVE riemettere nello spazio tutta l’energia che riceve dal sole, più il calore endogeno, meno quell’energia che viene immagazzinata dalle piante, più quella liberata dalla combustione (naturale e umana). Questa energia viene emessa principalmente in IR, fra 3 e 20 micron, come dicevo prima, dato che in prima analisi è una radiazione di corpo nero a 277 K. Ora, questa emissione nell’albedo non va considerata, ma solo la riflessione della luce solare. Che è, appunto, a seconda delle fonti, fra il 30 e il 37% dei quella incidente.

Allora, la legge di Wien regola la frequenza a cui si ha il picco di emissione in funzione della temperatura: Lambda = 3e-3/T

Quindi tu dallo spettro di luce emessa da un corpo puoi derivarne facilmente la temperatura superficiale:

  • Il sole ha una temperatura superficiale di circa 6 mila gradi kelvin e quindi ha il picco di energia a circa 500 nm, ovvero nel pieno del visibile.
  • La terra ha una temperatura di circa 300 kelvin e quindi ha il picco a circa 1000 nm, ovvero nell’infrarosso.

Questo però vale per un corpo da solo nello spazio. Se invece questo corpo è vicino a una fonte di luce molto più grande (come è il sole per la terra), la terra avrà uno spettro composto dal proprio calore emesso (nell’infrarosso) più quello riflesso (che dipende dalla fonte che gli sta vicino, nel caso del sole nel visibile).

Per derivare invece la composizione dei materiali in superficie, il discorso credo sia molto più complesso.

Il calore emesso dalla terra dipende dalla sua temperatura, secondo la legge di corpo nero (sigma x T^4). E la temperatura della terra è dovuta al bilanciamento: la temperatura si stabilizza in modo che calore emesso = calore assorbito + calore prodotto all’interno (endogeno).
Da questo calcolo di equilibrio trovi la temperatura, e dalla temperatura usi la legge di Wien e trovi a che frequenza sta il picco di energia.

Edit: per rispondere a Marco, io ovviamente nell’endogeno considero tutto ciò che viene dalla Terra, quindi non solo il calore dovuto alle reazioni nucleari interne ma anche quello assorbito/prodotto dagli esseri viventi sulla sua superficie :wink:

Vero, e infatti la Terra emette nel blu (riflesso dagli oceani e dall’atmosfera), assorbe nel rosso (clorofilla), e ha bande di assorbimento nell’IR dovute a H2O, CO2, CH4, eccetera. Vedi http://www.oocities.org/marie.mitchell@rogers.com/GreenhouseEffect.html
Però una analisi elementare degli elementi chimici sulla superfice di un corpo celeste non è poi tanto difficile - vedi http://circolopineroleseastrofilipolaris.blogspot.it/2013/03/la-composizione-chimica-della-luna.html

Assolutamente no! È stata una domanda molto interessante, vista la discussione che ha scatenato! :slight_smile:

Come ho scritto, se fossero passivi la loro temperatura varierebbe probabilmente nel range -150/+150. Però hanno un controllo termico, ovvero dei riscaldatori che si accendono quando la temperatura scende troppo.
E devi anche considerare i parametri orbitali: la temperatura dipende dall’angolazione della luce incidente, e quindi dipende dall’assetto della ISS e dal famoso Beta-angle di cui se non sbaglio si parlerà nel prossimo astronauticast (admins, vi faccio pubblicità! :P)
E poi ovviamente dipende da dov’è messo l’equipaggiamento che ti interessa, perchè la ISS non è una sfera, e quindi alcune parti mettono in ombra altre parti. Per esempio la temperatura della struttura di Columbus è totalmente diversa da quella della struttura di JEM, perchè essendo uno dalla parte opposta rispetto all’altro può capitare che uno sia in ombra mentre l’altro è in luce…

… “nell’ipotesi semplificativa che la ISS sia una sfera”… :butt: