[Fizyk]

W jaki sposób cząsteczki kadłubu miałyby wypromieniowywać swoje ciepło i systematycznie się ochładzać w takich warunkach?

Każde ciało promieniuje. Im jest cieplejsze, tym promieniuje bardziej i na krótszych długościach fali. Ciała o temperaturze pokojowej emitują ok. 400 W/m2, z czego większość przypada na podczerwień. Ciało ludzkie jest cieplejsze i daje już ok. 500 W/m2 (dzięki temu działa termowizja).

Im wyższa temperatura, tym większe straty energii związane z promieniowaniem - rosną z czwartą potęgą temperatury. To oznacza, że 2 razy cieplejsze ciało (uwaga: w skali bezwzględnej) emituje 16 razy więcej energii.

W okolicach Ziemi otrzymujemy od Słońca ok. 1300 W/m^2. Sferycznemu, dobrze przewodzącemu ciepło satelicie wystarczyłoby emitować 325 W/m2 (bo absorbuje ciepło swoim przekrojem, czyli polem koła: [latex]\pi r^2[/latex], a emituje całą powierzchnią sfery: [latex]4\pi r^2[/latex] - 4 razy większą). To przekłada się na temperaturę 275 K, czyli jakieś 2 stopnie Celsjusza. Niezbyt ciepło.

Oczywiście, jest drobny problem - takie proste obliczenia działają tylko dla ciał doskonale czarnych (czyli takich, które pochłaniają całe promieniowanie, jakie na nie pada). Dużo ciał jest z dobrym przybliżeniem ciałami doskonale czarnymi, ale nie wszystkie. Tlen np. dobrze pochłania (a zatem i emituje - to jest symetryczne) ultrafiolet, ale niezbyt dobrze - podczerwień i światło widzialne. Pochłania więc ultrafiolet słoneczny i przez to się nagrzewa, ale nawet 2000 stopni nie wystarczają, żeby emitowane promieniowanie termiczne przypadało na ten zakres - to jest raczej zakres podczerwieni i czerwieni/żółci. W tym zakresie więc tlen wypromieniowuje swoje ciepło, ale że nie jest to jego "ulubiony" zakres, wypromieniowuje go mało i dlatego nagrzewa się łatwiej, niż różne inne substancje.