Die Sonne

Wer denkt schon daran, wenn er an einem warmen Sommertag in die Sonne blinzelt, dass dieser – dem blossen Auge ruhig Licht und Wärme abstrahlender – Stern in Wirklichkeit ein brodelndes “Inferno” ungeheuren Ausmaßes ist. 

Dabei ist die Sonne ein normaler Fixstern, wie alle anderen Sterne die wir am nächtlichen Himmel beobachten können. Sie ist – im Vergleich zu vielen anderen Sternen – weder besonders groß oder aussergewöhnlich heiss oder kühl.

Sonne und Sonnensystem (Planeten, Kometen) sind zur gleichen Zeit – vor ungefähr 4.6 Milliarden Jahren – aus einer interstellaren Gas- und Staubwolke entstanden. Die Sonne ist im Sonnensystem der einzige Körper, der selbst Licht und Wärme abstrahlt. Planeten reflektieren nur das von der Sonne empfangene Licht.

Die Sonne beinhaltet etwa 99.8% der Gesamtmasse des Sonnensystems. Ihr ungefähres Alter kennt man aus den Untersuchungen ältester Mineralien der Erdoberfläche und von Meteoriten über die Halbwertzeitbestimmung radioaktiver Elemente. Dass die Sonne über mehrere Milliarden Jahre ihre Energieabstrahlung nahezu konstant gehalten hat, schliesst man aus 3.5 Milliarden Jahre alten Versteinerungen von Blaualgen, die damals wie heute gleiche Umweltbedingungen (flüssiges Wasser) zum Leben benötigten. Und dass die Sonne zumindest in den letzten 5.000 Jahren keine Änderungen ihres Durchmessers und damit ihrer Leuchtkraft erlitten hat, weiss man definitiv aus Beschreibungen historischer totaler Sonnenfinsternisse, die nicht hätten beobachtet werden können, wenn der Sonnendurchmesser größeren Schwankungen unterlegen gewesen wäre.

Unsere Sonne ist eine gigantische Gaskugel ohne festen Kern mit einem Durchmesser von knapp 1.4 Millionen Kilometer. Unsere Erde kreist in einem mittleren Abstand von 149 Millionen Kilometer um das Zentralgestirn (1 astronomische Einheit = 1AE). Um das Volumen der Sonne zu verdeutlichen, müßte man 1.300.000 Erdkugeln zusammenpacken, dann hätte man einen Körper von Sonnengröße.

Die Stabilität dieser Gaskugel wird dadurch erreicht, dass sich die Summe der nach außen gerichteten Kräfte und die Summe der nach innen gerichteten Kräfte zu Null summieren.

Dabei sind nach außen gerichtet:

• die Zentrifugalkraft. Die Kraft, die von der rotierenden Masse in ihrem Bestreben radial zu entfliehen (Fliehkraft) und dem
• Strahlungsdruck (Energieerzeugung, Kernfusion, Energietransport aus dem Zentrum nach außen).

Nach innen gerichtet ist hauptsächlich:

• die Gravitationskraft, die durch die eigentliche Masse der Sonne entsteht.

Bitte beachten Sie, dass dies eine sehr simple Darstellung des Stabilitätszustandes der Sonne ist, da

1. die Sonne rotiert – wie die Erde – um eine Rotationsachse. Die Rotationsgeschwindigkeit ist – da die Sonne kein starrer Körper ist – unterschiedlich zwischen Äquator und Sonnenpol (man nennt das differentielle Rotation). Am Äquator beträgt die Rotationsperiode knapp 26-, an den Polen ca. 35 Tage und
2. die Sonne ein sehr starkes Magnetfeld (siehe auch Tabelle)besitzt, welches zusammen mit der Sonne – ebenfalls differentiell – rotiert und dabei starke lokale Massenverschiebungen auslösen.

Magnetfelder und Magnetfeldlinien sind der Schlüssel zu allen beobachtbaren Sonnenphänomenen aber sie sind bis heute – im Detail – wenig verstanden und daher zur Zeit Gegenstand intensiver Erforschung (Stichwort: Magnetohydrodynamik).

Alle beobachtbaren Sonnenphänomene (Sonnenflecken, Protuberanzen, Magnetfelder, Form der Korona etc.) verlaufen in einem ca. 11-jährigem Zyklus, den man ebenfalls einige Tausend Jahre zurückverfolgen kann.

Die Sonne hat im inneren Kern eine Temperatur von ca. 15 Millionen Grad bei dem unvorstellbaren Druck, der dem 300 Millarden fachem Luftdruck der Erde in Meereshöhe entspricht. Hier wird die Energie der Sonne erzeugt. Die äusseren Gasschichten, die wir mit dem blossem Auge sehen (Photosphäre), sind immer noch ca. 5.500 Grad Celsius heiss (dass ist mehr als die dreifache Schmelztemperatur von Eisen).

Seit 1995 haben die NASA zusammen mit der ESA (Europeen Space Agency) einen speziellen Satelliten (SOHO) zwischen Erde und Sonne stationiert, der die Sonne kontinuierlich in vielen Spektralbereichen (auch solchen, die von der Erdoberfläche nicht zu beobachten sind) “rund um die Uhr” beobachtet. SOHO hat in den letzten Jahren spektakuläre Beobachtungen zur Erde gefunkt. Einige Bilder dieser Sonnenseiten wurden mit Instrumenten von SOHO aufgenommen.

Stellt man sich die Sonne als “Zwiebel” vor und wickelt die einzelnen Schalen ab, so definieren die Sonnenphysiker folgende Gebiete:

Schnitt durch die Sonne (Quelle: © SuW Special 4, Sonne – der Stern in unsere Nähe, Hüthig Verlag Heidelberg)