Frage an Physiker: Kann es wirklich sein, dass unsere Rundfunksignale seit 1923 aus mehreren Lichtjahren Entfernung entschlüsselt werden könnten?

Bitte lesen warum ich daran Zweifel habe:

Vor einigen Jahren (2019) war die zweite Voyager-Sonde so weit aus unserem Sonnensystem heraus geflogen, dass die Strahlungseffekte der Sonne nicht mehr zu messen waren. Man muss sich klar machen, was für ein intensiver Strahler die Sonne ist und in welchen Wellenlängen sie ihre Strahlung in den Raum feuert.

Dagegen sind die Radiosignale die vorwiegend für irdische Kommunikation erzeugt werden, wenn man von Raumfahrt / Marssonden mal absieht, extrem viel schwächer – logisch. Wieso wird immer wieder postuliert, dass die Radiosignale der Erde nun, weil sie seit 1923 mit der Inbetriebnahme der ersten Rundfunksender, über 100 Lichtjahre in die Galaxie eingedrungen seien und dass “Außerirdische” diese nun auffangen könnten und quasi die Liveübertragung von Olympia 1972 gucken könnten?

Wenn die elektromagnetischen Wellen der Sonne (!!!) kurz hinter den Grenzen unseres Sonnensystems nicht mehr messbar sind, wie sollen dann unsere schwachen Radiosignale in millionen- und milliardenfacher Entfernung aus dem Hintergrundrauschen heraus gefiltert werden können? Ja, man kann sich die empfindlichste Zaubertechnik vorstellen, aber auch die hat natürlich Grenzen, durch Naturgesetze definiert. Strahlung nimmt ab mit dem Quadrat der Entfernung. Und irgendwann ist es so nahe am Nichts, dass es quasi nichts ist. Auch die Sendesignale der Voyager-Sonden, die per Richtfunk zur Erde kommen, schwinden nun.

Ist das ein Denkfehler oder was würde ein Physiker dazu sagen?

Voyager-Sonden: Interstellarer Raum noch seltsamer als gedacht | National Geographic

Hier wird dieses im Text erwähnt, und man nimmt keinen Bezug zur Signalstärke.

Freie Sicht auf die Erde – wissenschaft.de

Dabei gab es bereits Berechnungen, wie stark denn ein Sender sein müsste um einen gerichteten Sendestrahl zu einem anderen Exoplaneten zu schicken, so dass dieser dort entschlüsselt werden könnte. Das Ergebnis war: man würde die gesamte elektrische Energie benötigen die es heute in den USA gibt. Und jeder weiß, dass Radiosignale niemals “gerichtet” in den Raum gingen, sondern kugelförmig als Kurzwellen- oder UKW-Sender um einen Sendemast herum.

Obwohl man eigentlich wissen könnte, dass nicht mal auf der ISS ein Internetzugang per Funkverbindung rund um die Uhr möglich ist, geschweige denn TV-Empfang (ja, was x mal pro Tag um die Erde rast, müsste von einem Sendemast zum nächsten “hüpfen”) – wie soll das in Lichtjahren (!!!) Entfernung gelingen?

Wer kann mich fachlich fundiert erleuchten?

Erste Rundfunkübertragung in Deutschland

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verreisterNutzer
7 months ago
Reply to  Aeroplanus

Von Zivilisation hab ich nicht gesprochen

BurkeUndCo
7 months ago

Rundfunksignale, die im Jahr 2023 abgestrahlt wurden, sind jetzt 100 Jahre untergegs.

Das heißt, dass sie im Weltraum eine Entfernung von 100 Lichtjahren (Funksignale sind technisch eine Art von Licht) zurückgelegt haben.

In diesem Bereich könnten sie empfangen werden.

Allerdings sind die Funksignale so schwach, dass sie praktisch niemand außerhalb unseres Sonnensystems hören wird. Selbst zum Empfang der Signale von Voyager 1 und Voyager 2 sind große Antennen notwendig, und diese beiden Raumsonden sind gerade an der Grenze unseres Planetensystems.

Der Abstand dieser Sonden zur Erde beträgt etwa 20 Lichtstunden.

Und die Signalintensität nimmt physikalisch mit dem Quadrat der Entfernung ab.

==> In einem Abstand von 100 Lichtjahren können Sonnen noch als sternartige Punkte gemessen werden, Funksignale definitiv nicht.

MacMadB
7 months ago

Nee, nee, …

Der Artikel behandelt die Heliopause, also die Grenze, in der der Partikelstrom der Sonne, auch Sonnenwind genannt, vom kosmischen Partikelstrom soweit gebremst wird, dass der Sonnenwind, aber auch der kosmische Strom, zum Erliegen kommt. Sozusagen eine Brandungszone zwischen dem kosmischen Einfluss und unserer Heliosphäre. Diese Heliopause sorgt dafür, dass für uns schädliche, kosmische Partikelstrahlung nicht in unser Sonnensystem kommt und als gefährliche, kosmische Strahlung auf die Planeten nieder geht. Das ist das eine.

Das andere sind elektromagnetische Wellen (EM-Wellen). Und es ist richtig, dass die Strahlungsdichte der EM-Wellen mit dem Kehrwert des Quadrats der Entfernung abnimmt. Aber EM-Wellen erreichen nie “Null” und sind damit weiterhin messbar. Mitunter wird es schwieriger sie zu empfangen: Dein Smartphone hat in den Rahmen eine Antenne eingebaut, um sich ins Netz einzubuchen. Über Funk. Die Antenne ist so unscheinbar, dass sie Dir bisher gar nicht aufgefallen ist. Um die Radiosignale aus dem Weltraum zu empfangen, haben wir riesige, schüsselförmige Antennen, die wir in den Himmel richten. Halt weil die Signale bereits so schwach sind. Und um noch schwächere Signale auffangen zu können, werden über große Flächen oder gar große (Erdoberflächen-)Entfernungen hinweg, Antennen zusammengeschaltet, bspw. das Large Radio Teleskop Array.

Nicht verwechseln, also!

BurkeUndCo
7 months ago
Reply to  MacMadB

Das Zusammenschalten vieler Antennn erhöht die räumliche Auflösung.

Aber bzgl. der Empfangsstärke addieren sich nur die Flächen der Antennenschüsseln. Da kommt dann selbst bei den großen Arrays kein extrem großer Flächenwert zusammen.

MacMadB
7 months ago
Reply to  BurkeUndCo

Richtig.

MacMadB
7 months ago
Reply to  Aeroplanus

Durch raffinierte Messmethoden!

Schon bei terrestrischer Ausbreitung von bspw. UKW nutze ich einen Frequenzpass und interpretiere nur die Anteile des Signals, die über das Rauschen hinaus gehen.

Mit genauer Ausrichtung, extrem kleinen Öffnungswinkel (was zugleich eine maximale Verstärkung gewährt) und eine umfangreiche Auswertung des Signals kann selbst noch unterm Rauschen erkannt werden, was da ausgesendet wurde.

Das lässt sich hier von mir leider nicht in Kürze weiter ausführen, hilfreich wäre hier Wissen über Elektrotechnik und EM-Wellen und Radioteleskopie. Ich empfehle in der nächsten (Leih-)Bücherei oder Uni-Bibliothek nach passenden Fachbüchern zu suchen.

Anmerkung: Allgemein werden gerade Antennengewinne gerne unterschätzt.

noname68
7 months ago

die flm-industrie befeuert mit werken wie “contact” und “interstellar” (mit ausnahmen realitätsnah) immer wieder die fantsie von laien, die sich kein bild von den wahren verhältnissen der monströsen entfernungen machen können. die wollen ja auch nicht aufklären, sondern unterhalten, und da spielt realität keine große rolle.

selbst extrem gebündelte und starke richtstrahlung mit riesigen radio-schüsseln reichen gerade so weit, dass sie voyager (gerade mal 1 m vor unserer haustür) noch gut empfangen kann.

und wenn in diesem vergleich die nächstmögliche zivilisation etwa in den usa leben würde, kannst du dir selbst ausmalen, ob sie jemals im rauschen der hintergrundstrahlung so ein signal empfangen und “entschlüsseln” könnte.

verreisterNutzer
7 months ago
Reply to  noname68

Nein, man sollte dabei berücksichtigten das Voyager, auf Grund seiner eigenen Größe, selbst nur über eine kleine Empfangseinheit verfügt. Nur weil es schwer ist Signale gezielt zu einem kleinen Punkt, weit weg von uns, zu übertragen, heißt das doch nicht, das wir auf der Erde keine Signale von weiter weg empfangen können. Es wurden ja genau solche Signale empfangen, das hat sich keiner ausgedacht…

theodoravontane
7 months ago

Ich bin keine Physikerin, aber ich sehe da ein kleines Problem in der Argumentation mit Voyager. Du schreibst, die Strahlungseffekte der Sonne waren für Voyager nicht mehr zu messen. Woher weiß man das? Doch wohl nur, wenn man die Signale von Voyager immer noch empfangen kann.

Warum die Sonnenstrahlung nicht mehr zu messen ist, kann ich Dir nicht sagen – aber vielleicht liegt es einfach daran, daß die Voyagersonden für diese spezielle Messung einfach nicht ausgelegt sind. Aber da sind dann Astrophysikerinnen gefragt.

Jetzt sind die Sonden, im interstellaren Maßstab gesehen, gerade mal kurz hinter der Haustür, aber die Entfernung ist für irdische Verhältnisse doch gigantisch.

Wenn nun die Signale der Sonden immer noch bei uns ankommen, dann liegt die Vermutung nahe, daß umgekehrt auch unsere Signale in den Tiefen des Alls ankommen. Zumal so eine irdische Sendestation durchaus mehr “Bumms” hat als eine kleine Sonde, bei der man auf große Sendeantennen und zu großen Stromverbrauch verzichten muss.

Also ja, ich halte es für durchaus möglich, daß unsere, absichtlich oder unabsichtlich gesendeten Signale im Weltall aufgefangen werden können. Was dann eine mögliche außerirdische Zivilisation daraus macht, wissen wir erst, wenn sie bei uns anrufen 😀

theodoravontane
7 months ago

Ach so, noch was, was mir gerade eingefallen ist: Langwelle – für die Jüngeren unter uns, das gab es auch früher mal beim Radio – und für die noch jüngeren, Radio, das war quasi wie Spotify, nur daß man sich nicht aussuchen konnte, was läuft – Langwelle jedenfalls ist sehr raumgreifend, allerdings ist die Bandbreite, also die Übertragungsrate begrenzt. Was die Bandbreite eigentlich immer ist, aber das ist ein anderes Thema.

Was ich sagen will, ich halte es tatsächlich für sehr gut möglich, daß unsere Signale da draußen immer noch zu empfangen sind.

BurkeUndCo
7 months ago

Nein.

Auch für Langwelle gilt genau das gleiche, wie für jede andere Funkwelle und auch für das Licht.

Die Strahlungsintensität wird (physikalisch-geometrisch bedingt) quadratisch mit dem Abstand schwächer.

BurkeUndCo
7 months ago

Denkweise ist logsch, aber:

Die Entfernung der Voyagersonden zur Erde beträgt etwa 20 Lichtstunden.

Und da die Strahlungsintensität mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, wäre die Strahlungs-Intensität dieser Sonden im Abstand von nur 1 Lichtjahr um etwa den Faktor 400 x 400 kleiner, also auch mit den besten Empfangsanlagen der Erde nicht mehr messbar.

theodoravontane
7 months ago
Reply to  BurkeUndCo

Das mit der Intesität und deren Abnahme im Quadrat zum Abstand ist selbst mir nicht ganz fremd. Aber ich verstehe jetzt Deinen Kommentar nicht so wirklich.

Es ist ja so, daß auch heute noch Signale der Sonden, die sich inzwischen im interstellaren Raum befinden, empfangen werden können.

Also warum sollten unsere Signale, die um ein vielfaches stärker sind und die wir seit Jahrzehnten auf verschiedensten Frequenzbändern auch ins All abstrahlen, nicht auch dort empfangen werden können? Vorausgesetzt natürlich, daß es dort, wo auch immer das sein mag, Leben gibt, das es empfangen und besten- oder schlimmstenfalls auch deuten kann.

BurkeUndCo
7 months ago

Das sind zwei unterschiedliche Dinge:

Signalübertragung im Weltall von Zivilisation zu Zivilisation. Das ist extrem unwahrscheinlich. M.M.n. sogar praktisch unmöglich, da die astronomischen Entfernungen (1000 Lichtjahre zählen da noch als “nah”) eben doch astronomisch groß sind.

Kontakt mit anderen, extraterrestrischen Zivilisationen, im Sinne von Däniken, schließe ich sogar völlig ais.

Aber, dass es solche anderen, extraterrestrischen Zivilisationen gibt, da bin ich mir sehr sicher. Denn allein in unserer Galaxie, der Milchstraße, gibt es zwischen 100 und 200 Milliarden Sterne. Die Wahrscheinlichkeit für den Jackpot beim Lotto (6 aus 49 plus richtige Superzahl) liegt bei ca. 140 Millionen. Für eine weitere Zivilisation in unserer Milchstraße würde also eine Erfolgswahrscheinlichkeit ausreichen, die ein Tausendstel so groß ist, wie die Wahrscheinlichkei für den Lotto-Jackpot.

Und außer unserer eigenen Galaxie gibt es im sichtbaren Universum (und das ist ja nicht das Ende) noch weitere 100 bis 200 Milliarden Galaxien.

Da gibt es wirklich noch sehr viel Platz für weitere Zivilisationen.

Aber selbst die nächste der größeren Galaxien, die Andromeda-Galaxie, ist rund 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt.Da gibt es dann absolut keine Chancen für Funkkontakt.

theodoravontane
7 months ago

Mist, denkt Euch einfach die fehlenden Zeichen, ich geh mal eine neue Batterie für meine Tastatur suchen.

theodoravontane
7 months ago

Ich will Dir auch gar nicht widersprechen. Gerade was die Ausrichtung der Sonden angeht, war ja erst was zu lesen. Einerseits sendete die Sonde, in dem Fall Voyger 1, “wirre” Signale, was ihre Ausrichtung angeht, andererseits funktioniert die Übertragung trotzdem.

Eines davon kann nicht stimmen, da die Signale aber ankamen, muss es wohl die Lagekontrolle gewesen sein, die da Mist gemacht hat.

Da wir davon ausgehen dürfen, daß die physikalischen Grundgesetze überall im Universum gültig sind, also fast, von schwarzen Löchern und dunkler Materie vielleicht mal abgesehen, und selbst da ist es wahrscheinlich, daß sie gelten, wir haben nur noch nicht verstanden, wieso oder weil wir sie noch nicht kennen, hast Du recht, daß die Wahrscheinlichkeit, daß die Signale mit zunehmender Entfernung immer schwerer zu empfangen sind.

Allerdings “sehen” wir heute auch Dinge im All, die vor hundert Jahren noch vollkommen unsichtbar waren. Ich glaube nicht an außerirdisches Leben im Sinne von von Däniken, aber ausschließen will ich es auch nicht. Dafür ist das All zu groß.

BurkeUndCo
7 months ago

Das mit der alten Hardware ist ein sehr gutes Argument, vor Allem in der Kombination mit dem extrem geringen Energieangebot in der Sonde (jeder Sender enötigt natürlich etwas mehr Versorgungsleistung um die entsprechende Sendeleistung zu ermöglichen). Die Funkleistung der Voyagersonden liegt also im Bereich von ein paar Watt, während Radio- und TV-Sender auf der Erde mehrere 100 kWatt erreichen. Würde man diese zusammenschalten, würde man die vermutlich die10^6-fache Strahlungsleistung der Voyager-Sonden erreichen.

Aber dieser Faktor wird sicherlich damit (über-) kompensiert, dass des sich bei dieser Datenübertragung der Voyager-Sonden um Richtfunksysteme handelt. Die Funkwellen dieser Sonde gehen nicht in den gesamten Weltraum (gesamter Kugelbereich) sondern werden in einem sehr kleinen Strahlungswinkel ausgestrahlt, was ja auch erfordert, dass die Antennen der Sonde sehr genau in Richtung der Erde ausgerichtet sind.

.

Aber nochmals zu meinem Argument der Entfernung.

Die Voyagersonden sind jetzt ca. 20 Lichtstunden von der Erde entfernt.

10 Lichtjahre (die Entfernung zu den wirklich nächsten Sternen) sind 87 658 Lichtstunden, also 4 383 mal so weit wie die Voyager-Sonden. Demzufolge wird das Signal um den Faktor von 20 Millionen stärker abgeschwächt. Da sind die realistischen Empfangsmöglichkeiten dann doch weniger als nur sehr gering.

Das ist halt das generelle Problem mit der Astronomie: Die astronomischen Entfernungen sind immer extrem groß, tatsächlich: astronomisch.

theodoravontane
7 months ago

Ok, der Punkt geht an Dich. Zumindest zum Teil.

Ich gebe zu bedenken, daß wir auf der Erde Signale aus dem interstellaren Raum empfangen, von Hardware, die fast 50 Jahre auf dem Buckel hat.

Und selbst die Ausstattung der Sonde aus der “Steinzeit” reicht offenbar, um eine Verbindung Erde – Sonde aufrecht zu erhalten.

Ich will ja nicht mehr sagen, als daß es unwahrscheinlich wäre, daß es andere Signale nicht auch in die Tiefen des Raums schaffen.

Aber wie ich auch schon schrieb, die Sonden sind gerade mal zur Haustür raus. Trotzdem ist es für irdische Verhältnisse beeindruckend, wie weit sie gekommen sind und ich bin gespannt, wie weit sie noch kommen werden.

BurkeUndCo
7 months ago

Was ich sagen will, dass wir es mit Spezialantennen und den besten verfügbaren Empfängern gerade schaffen Signale aus der Entfernung von 20 Lichtstunden zu enpfangen.

Und dass die Entfernung von mehreren Lichtjahren eine ganz andere Größenordnung der Signalabschwächung darstellt.

theodoravontane
7 months ago

Ok, aber was genau willst Du sagen? Daß es keine messbare Sonnenstrahlung am Ort der Sonden gibt oder daß die Signale der Sonden gar nicht bis zur Erde gelangen können?

BurkeUndCo
7 months ago

Weil du leicht ausrechnen kannst, wie groß der Faktor zwischen der Entfernung von einigen Lichtjahren (der nächste Stern ist etwa 4 LJ entfernt) und 20 Lichtstunden ist.

Dann diese Zahl zum Quadrat.

Da bleibt dann keime große Strahlungsintensität mehr überig.

Und dann nochmal für die Entfernung von 100 Lichtjahren.

theodoravontane
7 months ago

Das ist richtig und das zweifelt auch niemand an.

Aber wenn wir Signale der Sonden auffangen können, die zwar zielgerichtet, die Sonden aber sehr klein und eher leistungsarm sind, warum sollten unsere Signale von der Erde nicht auch außerhalb des für uns gemeine Menschen bekannten Raums empfangbar sein?

Ich sehe da keinen Widerspruch. Wenn es einen gäbe, hätten wir vor Jahrzehnten schon den Kontakt zu den Sonden verloren.

Aber insofern hast Du vielleicht indirekt recht, daß die Voyagersonden nicht auf Langwelle funken. Aber das nur am Rande.

CatsEyes
7 months ago

Du hast, auch wenn ich kein direkter Physiker bin, m. E. einen Denkfehler in Deiner Frage: Würden alle sichtbaren und auch unsichtbaren elektromagnetischen Strahlungen nur soweit reichen wie die Voyager jetzt entfernt ist, wäre unser Nachthimmel fast schwarz, weil wir keinen Stern sehen würden.

Die “Grenze” betrifft nur Sonnenwindteilchen, nicht elektromagnetische Strahlung. Die wird nur immer schwächer, kann quasi nur “untergehen” in anderer elektromagn. Strahlung, da unsere Empfängerselektivität nicht grenzenlos ist.

BurkeUndCo
7 months ago
Reply to  CatsEyes

Die Denkweise des Fragestellers ist absolut korrekt.

Die Intensität der Funksignale (und von Lichtsignalen) nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab.

Sterne in großer Entfernung sind nur deshalb sichtbar (und messbar) weil sie eilweise deutlich größer sind als unsere Sonne (bis zu über 100 mal größer) und demzufolge auch sehr viel Licht abstrahlen.

Eine vergleichbare Strahlungsleistung erreichen selbst alle Radiosender der der Erde, wenn sie denn zusammengeschaltet würden, nicht.

CatsEyes
7 months ago
Reply to  BurkeUndCo

Und wieso kriegen wir dann keinen Sonnenwind von der Beteigeuze etwa, nur deren Licht? Die Sonnenwindteilchen nehmen nicht in der gleichen Weise ab wie Licht etwa, sondern enden abrupter. Und nur das hat Voyager gemessen.

CatsEyes
7 months ago
Reply to  Aeroplanus

Die Kommunikation mit den Voyager-Sonden erfolgt sicher auf Frequenzbändern, wo die Sonne geringen Einfluss hat, sonst würde die Kommunikation ja nicht funktionieren. Die Voyager-Sonden senden mit 9 und 23 Watt, die irdischen Bodenstationen natürlich mit weit höherer Leistung (keine Ahnung mit wieviel jetzt, aber ist ja offenbar machbar, auch ohne Blackouts), zumal die Voyagers ja nur kleine Antennen haben.

https://de.wikipedia.org/wiki/Voyager-Sonden

Zudem: Elektromagnetische Wellen im Vakuum beeinflussen sich nicht gegenseitig, erst wenn sie auf Materie treffen, können sie u. U. gegenseitig interferieren usw.

Dass das Ganze eine immense Ingenieursleistung ist steht doch außer Frage. Wenn die Sonne in den Frequenzbereichen so stark strahlen würde, dass bei den Riesenentfernungen keine Kommunikation möglich wäre, dann hätten wir doch keine Signale von Voyager 2.

Wir können ja auch UKW- KW-Radio hören trotz der immensen Störstrahlungen von WLAN, … LED-Netzteilen, … , wenngleich das kein Vergleich mit Voyager-Entfernungen ist.

theodoravontane
7 months ago

Schon, aber zur Frage, warum die Sonde keine Sonnenaktivität mehr erkennen kann, habe ich meine Unwissenheit erklärt, aber eine Vermutung zum Besten gegeben. Weiter habe ich mich meines Wissens darauf nicht eingelassen, weil ich wirklich keine Ahnung habe.

Mir ging es eher um die Funksignale, und die kommen ja immer noch an.

CatsEyes
7 months ago

Der FS hat das aber angesprochen, das war doch die Ursprungsfrage. Naja, egal…

theodoravontane
7 months ago

Ja, ist von mir. Aber ich habe nichts von der Heliosphäre oder deren Verlassen geschrieben. Das hat mich irritiert.

CatsEyes
7 months ago

Wobei das wohl aber auch nur sehr vereinfacht und ohne Rücksicht auf den Welle-Teilchen-Dualismus gilt.

Ist doch von Dir — oder?

theodoravontane
7 months ago

Das fasse ich dann mal als Kompliment auf. Korrigiere mich, wenn ich mich irre. Bis dahin erst mal Danke.

theodoravontane
7 months ago

Äh, ich bin mir sicher, nichts dergleichen behauptet zu haben. Kann es sein, daß Du da Beiträge verwechselst?

CatsEyes
7 months ago

Was hat denn das Verlassen der Heliossphäre, also des Bereiches, wo noch Sonnenwindteilchen gemessen wurden nun Welle-Teilchen-Dualismus zu tun? Nichts…

CatsEyes
7 months ago

Voyager hat die Heliossphäre “verlassen”, nicht die Reichweite jeglicher elektromagnetischer Wellen! Wieso wird das denn zerredet, nicht differenziert?

BurkeUndCo
7 months ago

Gut, getroffen (ich bin Physiker).

theodoravontane
7 months ago

Wobei das wohl aber auch nur sehr vereinfacht und ohne Rücksicht auf den Welle-Teilchen-Dualismus gilt. Aber das ist nur meine bescheidene Meinung ohne Ahnung, denn wie gesagt, ich bin keine Physikerin.

BurkeUndCo
7 months ago

Argumentationsrichtung ist mir unklar.

Dass Teilchen noch eine geringere FReichweite haben als EM-Strahlung, das ist doch fast klar.