Die Sonne: So funktioniert unser Riesenkraftwerk im All

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Die Sonne: Ein brodelnder Vulkan

Was wir mit bloßen Auge nicht beobachten (sollten!): Die Sonne brodelt wie ein Supervulkan. Erst wenn Wissenschaftler spezielle Filter vor ihre Teleskop-Kameras setzen, lässt sich erkennen, dass die Sonne aussieht wie ein Halloween-Kürbis. Die hellen Zonen sind aktive Regionen, aus dem entlang von Magnetfeldern Fetzen heißen Plasmas herausschleudern.

Das Hyper-Kraftwerk im Inneren der Sonne

• Bei etwa 15 Millionen Grad Celsius verbrennen im Inneren der Sonne Wasserstoffkerne (Protonen) zu Helium.
• Seit ihrer Geburt hat die Sonne 44 Jupitermassen Wasserstoff verbrannt, sodass in ihrem Zentrum schon über die Hälfte der Materie aus Helium besteht.
• Allerdings ist der Ofen in der Mitte der Sonne winzig verglichen mit ihr selbst. In nur einem Tausendstel ihres gesamten Volumens produziert sie 50 Prozent ihrer Leistung.
• Die Wasserstoff-Kerne verschmelzen aber nicht rasend schnell wie in einer Wasserstoff-Bombe, denn physikalisch ist das keine günstige Kombination. Statistisch brauchen zwei Kerne durchschnittlich über 1.000 Jahre, um zu fusionieren.
• Kurios: Wissenschaftler:innen haben ausgerechnet, dass die Fusion in einem Kubikmeter des inneren Kerns etwa 250 Watt Leistung erzeugt. Das ist deutlich weniger als ein Heizlüfter.
• Sterne wie die Sonne produzieren also nur deswegen so viel Energie, weil sie so gigantisch groß sind.
• Als Folge strahlt die Sonne jede Sekunde 20.000 Mal mehr Energie ab, als der Mensch in den vergangenen zwei Jahrhunderten an Energie erzeugt hat.

Zwiebellook: So ist die Sonne aufgebaut

1. Im Zentrum des Kerns ist der Druck unvorstellbar hoch, 200 Milliarden höher als auf der Erdoberfläche. Es presst die Materie so sehr zusammen, dass ein Kubikmeter Sonnenkern 150 Tonnen wiegt, achtmal schwerer als Gold.
2. Darüber folgt eine Schicht, in der die erzeugte Energie nur über Strahlung abtransportiert wird. Da sie ständig abgelenkt werden, benötigen die Photonen mehr als 10.000 Jahre, um sie zu durchqueren. Sie wirkt wie eine gigantische Isolierschicht.
3. In 200.000 Kilometer Tiefe fängt es an zu brodeln. Ab dort wird Materie umgwälzt und mit bis zu einem Kilometer in der Sekunde Richtung Oberfläche befördert.
4. Dort gelangt sie an die lichtdurchlässige Photosphäre, der Beginn der Sonnenatmosphäre. Ihre unscharfe untere Grenze ist die Oberfläche der Sonne, also das, was wir von ihr sehen (Photosphäre heißt auf griechisch "Kugelschale des Lichts").
5. Darauf folgt die Chromosphäre, die sich als farbig schillernde Schicht nur während einer Sonnenfinsternis beobachten lässt.
6. Die ausgefranste Korona ist schließlich die äußere Atmosphäre der Sonne. Kurios: Dieser "Strahlenkranz" besteht aus einem mehrere Millionen Grad heißen, sehr dünn verteilten Gas. Danach kommt nur noch der Sonnenwind.

Sonnenfarbe: In Wirklichkeit ist sie weiß

Sonnenlicht benötigt acht Minuten für die knapp 150 Millionen Kilometer von der Sonne zur Erde. Gestreut durch die Atmosphäre leuchtet die Sonne auf der Erdoberfläche bekanntlich hellgelb. Allerdings sendet sie in allen sichtbaren Wellenlängen. Ungefiltert scheint sie im Weltall für Astronaut:innen auf der ISS in Reinweiß.

10 Fakten über die Sonne

1. Durchmesser: Die Sonne miss knapp 1,4 Millionen Kilometer.
2. Kern: Der Kern ist gut 150.000 Kilometer groß, etwa ein Achtel ihres Durchmessers. Darin passen also etwa zwölf Erden.
3. Dichte: 1,41 Gramm pro Kubikzentimeter. Damit hat der Gasball Sonne eine weniger als halb so große Dichte wie die der Gesteinsplanet Erde.
4. Masse: 1,99 · 1030 Kilogramm, etwa 330.000-fache der Erde.
5. Entfernung von der Erde: Im Mittel 149,6 Millionen Kilometer
6. Zusammensetzung: 92 Prozent Wasserstoff und knapp 8 Prozent Helium (Atmosphäre).
7. Atmosphäre: Untere Photospäre etwa 125 Millibar (Erde: etwa 1013 Millibar).
8. Planeten: 8. Astromomen haben bereits Tausende Exoplaneten auch außerhalb des Sonnensystems entdeckt.
9. Sonnentag: Die Sonne dreht sich alle 25,38  Tage einmal um sich selbst. Kurios: Am Äquator dreht sie sich schneller als an den Polen.
10. Temperatur: Auf der Sonnenoberfläche etwa 5500 Grad Celsius. Im Kern sind es mutmaßlich über 15 Millionen Grad.

Galaktische Adresse: Wo wohnt die Sonne in der Milchstraße?

Für die galaktische Paketzustellung gilt folgende Wegbeschreibung: Die Sonne und ihre acht Planeten - also auch wir - befinden sich am inneren Rand des Orionarms, etwa 28.500 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt. Dort steuerst du Richtung Lokale Blase, einer ziemlich einsamen Großregion, und sucht nach der 30 Lichtjahre großen Sterne-Nachbarschaft "Lokalen Flocke" mit den Sternen Wega und Alpha Centauri. Hast du letzteren erreicht, sind es nur noch 4,34 Lichtjahre zur Sonne und knapp 150 Millionen Kilometer zur Erde.

Das Schicksal der Sonne: Vom Gelben Zwerg zum Roten Riesen:

Leert sich der Wasserstoff-Tank der Sonne, beginnt sie sich allmählich zu einem Roten Riesen aufzublähen, der in etwa fünf Milliarden Jahren das innere Sonnensystem verschlingen wird. Allerdings wird schon vorher alles Leben auf der Erde erlöschen, weil die Sonne so sehr an Kraft gewinnt, dass alles auf unserem Planeten verbrennen wird.

Kleiner Trost: Später wird sie voraussichtlich ihre äußere Hülle als sehr hübschen planetarischen Nebel abstoßen und dann als heiß glühender Weißer Zwerg enden.

Solarkraft: Strom aus dem All

Selbst auf die große Entfernung bekommt die Erde eine Energiemenge von 1,5 Billionen Gigawattstunden ab. Das ist 11.000 Mal mehr als die Menschen im Jahr an Energie verbrauchen. Allerdings ist das Energie, die im Weltraum auf die Erde trifft. Durch die Atmosphäre gefiltert erreicht davon nur ein Bruchteil die Erdoberfläche.

Landung auf Sonne? Unmöglich

Eins steht fest: Astronaut:innen und auch Raumsonden werden auf der Sonne nie landen. Nicht nur fehlt ihr eine feste Oberfläche, ihre Strahlung würde jeden Menschen und jede Bordelektronik sofort grillen. Allerdings fliegen derzeit die Raumsonden Parker Solar Probe der NASA und Solar Orbiter der ESA um die Sonne.

Die mit schweren Hitzeschutzschilden versehenen Roboter beobachten unter anderem Sonnen-Eruptionen und Sonnenflecken auf ihrer Oberfläche und versuchen hinter das bisher unentschlüsselte Geheimnis der Millionen Grad Celsius heißen Sonnenkorona zu kommen.

Parker Solar Probe soll dabei bis auf sechs Millionen Kilometer an den Stern heranfliegen und ihm damit näher kommen als der innerste Planet Merkur. Bereits 2003 hatte die US-Sonde Ulysses zudem zum ersten Mal die Sonnenpole überquert, die von der Erde aus nicht zu sehen sind.

Häufig gestellte Fragen zur Sonne