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Alt 04.01.2018, 20:00   #1
HaraldL
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Standard Maximale Bündelung von Sonnenlicht

Auf welche Größe könnte man mit einem perfekten Spiegel im Idealfall das Sonnenlicht bündeln? Ich vermute auf etwa eine Wellenlänge. Welche Temperatur könnte man hierdurch maximal erzeugen? 6000° Celsius oder mehr, wenn keine Wärme abgeführt wird?
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Alt 04.01.2018, 20:29   #2
perfidulo
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Standard

Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Auf welche Größe könnte man mit einem perfekten Spiegel im Idealfall das Sonnenlicht bündeln? Ich vermute auf etwa eine Wellenlänge. Welche Temperatur könnte man hierdurch maximal erzeugen? 6000° Celsius oder mehr, wenn keine Wärme abgeführt wird?
Das würde mich auch interessieren. Ein Kollege aus Kuba hatte die Idee eine solare Plasma-Fackel zu entwickeln. Sonne haben die genug. Aber eine Plasma-Fackel braucht normalerweise Strom.

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Alt 04.01.2018, 21:32   #3
basti_79
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Das mit der Wellenlänge ist richtig: das ist die "charakteristische Größe", mit der man die minimale Größe des entstehenden Lichtflecks abschätzen kann. Die so erreichbare Temperatur wird durch die Temperatur der Sonnenoberfläche begrenzt - etwa 5500° C.

Das dürfte somit wohl der erste physikalisch halbwegs korrekte Beitrag von HaraldL sein. Meinen Glückwunsch dazu.

Von wegen Plasmafackel: Es dürfte schwer fallen, ein mit Sonnenlicht erzeugtes Plasma so zu manipulieren, dass man es z.B. im Sinne eines Schneidbrenners nutzen kann.
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Alt 04.01.2018, 22:29   #4
Sakslane
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Das kommt letztlich darauf an, wie viel Licht man bündeln will. Je mehr Licht man auf immer kleinerem Raum bündelt, desto stärker spielen nichtlineare Effekte eine Rolle. Irgendwann wird sogar Licht an Licht gestreut.

Die Bedingung, dass keine Wärme abgeführt wird, lässt sich nicht erfüllen, da ein heißer Körper immer Wärmestrahlung abgibt. Das führt auch dazu, dass die maximale Temperatur begrenzt ist. Dazu fällt mir ein schöner Text ein:

http://what-if.xkcd.com/145/
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Alt 04.01.2018, 23:18   #5
HaraldL
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Ich glaube bei http://what-if.xkcd.com/145/ liegt ein Fehler vor. Das Mondlicht ist keine thermische Strahlung der Mondoberfläche, sondern reflektiertes Sonnenlicht mit ähnlicher spektraler Zusammensetzung wie das Originallicht, nur 470000 mal schwächer.

Mit einer Linse, die einen 700 mal größeren Durchmesser hätte, als ein übliches Brennglas müßte Feuer machen auch mit dem Licht des Vollmonds gelingen.

Daß man mit Licht höhere Temperaturen erzeugen kann als der thermischen Energie entspricht, wird bei Laserfusionsanlagen ausgenutzt.

Wie groß müßte eigentlich ein Spiegel sein, um mit Sonnenlicht eine Kernfusion zu zünden?

Könnte man prinzipiell elektromagnetische Strahlung so stark bündeln, um ein kleines Schwarzes Loch zu erzeugen oder würden dies irgendwelche Effekte verhindern?
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Alt 05.01.2018, 01:29   #6
basti_79
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Die Frage ist interessant.

Die Temperatur der Sonnenoberfläche kann man nicht erreichen, da ein Teil des Spektrums von der Atmosphäre weggefiltert wird. Da stellt sich dann hier auf der Erde ein Gleichgewicht ein, so dass der hiesige Schwarzkörper ebensoviel Energie abstrahlt wie er empfängt - bei einer geringeren Temperatur eben.

Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Ich glaube bei http://what-if.xkcd.com/145/ liegt ein Fehler vor. Das Mondlicht ist keine thermische Strahlung der Mondoberfläche, sondern reflektiertes Sonnenlicht mit ähnlicher spektraler Zusammensetzung wie das Originallicht, nur 470000 mal schwächer.
Wieder richtig. Munroe (xkcd) geht davon aus, dass das Mondlicht Schwarzkörperstrahlung entsprechend der Temperatur der Mondoberfläche wäre. Das ist offenkundig absurd. Das Mondlicht ist tatsächlich reflektiertes Sonnenlicht, trotzdem der Mond eher dunkelgrau ist (wie man am Staub an den Raumanzügen der Astronauten, die dort waren, sieht).

Es wird kaum einen Unterschied machen, ob das Licht vom Mond reflektiert wurde, da der sichtbare Teil des Spektrums ziemlich genau der ist, der von der Atmosphäre durchgelassen wird (logischerweise). Würde sich da am Spektrum etwas ändern, würde der Mond farbig erscheinen.

Zitat:
Daß man mit Licht höhere Temperaturen erzeugen kann als der thermischen Energie entspricht, wird bei Laserfusionsanlagen ausgenutzt.
Das ist aber Schummelei. Da wird der Effekt ausgenutzt, dass ein Lichtblitz die Oberfläche eines zu fusionierenden "Pellets" verdampfen lässt, was einen Rückstoss erzeugt.

Man wird ohne Weiteres (irgendeine blitzschnelle Blende) kaum mit Sonnenlicht einen solchen Lichtblitz erzeugen können.

Zitat:
Könnte man prinzipiell elektromagnetische Strahlung so stark bündeln, um ein kleines Schwarzes Loch zu erzeugen oder würden dies irgendwelche Effekte verhindern?
Da Licht keine (Ruhe)Masse hat, krümmt es auch den Raum nicht. Es würde aber wohl Materie erzeugt werden.

https://www.weltderphysik.de/gebiet/...ht-zu-materie/
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Alt 05.01.2018, 08:21   #7
Sakslane
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Ich sehe gerade, dass wir nicht die ersten sind, die das diskutieren - wenn ich etwas mehr Zeit habe, werde ich mir den Artikel und die Diskussion darüber noch einmal in Ruhe vornehmen:

http://forums.xkcd.com/viewtopic.php?f=60&t=113444
Zitat:
Zitat von basti_79 Beitrag anzeigen
Wieder richtig. Munroe (xkcd) geht davon aus, dass das Mondlicht Schwarzkörperstrahlung entsprechend der Temperatur der Mondoberfläche wäre. Das ist offenkundig absurd. Das Mondlicht ist tatsächlich reflektiertes Sonnenlicht, trotzdem der Mond eher dunkelgrau ist (wie man am Staub an den Raumanzügen der Astronauten, die dort waren, sieht).
Stimmt, da habt ihr beide völlig Recht. Man könnte sich ja genau so gut vorstellen, statt des Mondes befände sich im Erdorbit ein Spiegel, der allerdings nicht zu 100% reflektiert.
Zitat:
Da Licht keine (Ruhe)Masse hat, krümmt es auch den Raum nicht. Es würde aber wohl Materie erzeugt werden.
Ersteres stimmt allerdings nicht. Man braucht keine Ruhemasse, um den Raum zu krümmen - das tut auch Licht bzw. ein elektrisches Feld. Darum unterscheidet sich z.B. ein ungeladenes schwarzes Loch nach Schwarzschild oder Kerr von einem geladenen nach Reissner-Nordström oder Kerr-Newman. Entscheidend ist, dass man die Energie so sehr verdichtet, dass sie sich innerhalb ihres Schwarzschild- bzw. in diesem Fall Reissner-Nordström-Radius befindet.
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Alt 05.01.2018, 14:14   #8
basti_79
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Danke für den Hinweis.
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Alt 05.01.2018, 15:30   #9
perfidulo
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Zitat:
Zitat von HaraldL Beitrag anzeigen
Das Mondlicht ist keine thermische Strahlung der Mondoberfläche....
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