Frage & Antwort

Frage & Antwort, Nr. 173 Woher hat die Sonne ihre Energie?

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Die Sonne ist nun rund 4,5 Milliarden Jahre alt.

(Foto: dpa)

Woher nimmt die Sonne ihre Energie? (fragt Margit U. aus Cottbus)

Unsere Leserin ist nicht die erste, die sich das fragt. Es ist noch gar nicht so lange her, dass man annahm, die Sonne wäre nichts anderes als riesiger glühender Ofen. Noch vor rund 150 Jahren erklärte man sich die Leuchtkraft der Sonne durch die Verbrennung von Kohle. Doch die Sonne wäre auf diese Weise nicht älter als 6000 Jahre geworden.

Es waren der deutsche Physiker Hermann Helmholtz und der britische Physiker William Thompson – besser bekannt als Lord Kelvin -, die mit einer neuen Idee aufwarteten, wie uns Oliver Fabel und Eberhard Köhler von der Freien Universität Berlin erklären. "Sie nahmen an, dass die Sonne ihre Energie davon erhalte, dass sie sich immer weiter zusammenzieht." Der dadurch entstehende Druck sorge dafür, dass sich die Temperatur auf der Sonne stetig erhöhe. "Für viele Millionen Jahre würde diese Energie sogar ausreichen – aber die Sonne ist nun rund 4,5 Milliarden Jahre alt", sagen die Berliner Astronomen. Helmholtz und Thompson wurden für ihre wissenschaftlichen Verdienste geadelt. Hätten sie recht gehabt, dürfte es die Sonne schon zu ihren Lebzeiten nicht mehr gegeben haben.

Die Sonne – ein umgekehrtes Atomkraftwerk

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Oliver Fabel ...

Um auf die richtige Spur zu kommen, bedurfte es einer Entdeckung des 20. Jahrhunderts: nämlich der Kernkraft. Sie ist eine Grundkraft der Physik. Korrekt laute der Name der Kraft, die die Sonne zum Leuchten bringt, "starke Wechselwirkung", erläutert Köhler. "Das ist dieselbe Kernkraft, die auch in Atomkraftwerken wirkt - nur in der umgekehrten Richtung. Denn in Kraftwerken werden Atomkerne zerstrahlt, in der Sonne werden Kerne zusammengefasst."

Mit Hilfe der Kernkraft können die Wissenschaftler genau erklären, was in der Sonne abläuft. "Die Sonne gewinnt ihre Energie durch die Fusion von Wasserstoffkernen zu Helium", erklärt Fabel. "Die Kräfte, die in den Wasserstoffkernen wirken, sind größer als jene in den Helium-Kernen." Es entsteht bei der Fusion also überschüssige Energie: Die Differenz der Kräfte ist schließlich das, was die Sonne "übrig hat" – und ins Weltall abgibt. "Ein Teil dieser Energie wird natürlich dazu benötigt, den ganzen Prozess am Laufen zu halten", ergänzt er.

Eine "Verbrennung" wie beim sommerlichen Lagerfeuer findet auf der Sonne also nicht statt. Beim Feuer wird zwar auch Wärme und Energie frei; allerdings durch die Reaktion mit Sauerstoff. Im Fachjargon heißt diese chemische "Verbrennung" deshalb auch "Oxidation".

Am Anfang war – die Gravitation

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... und Eberhard Köhler arbeiten am Institut für Geologische Wissenschaften der FU Berlin in der Fachrichtung Planetologie und Fernerkundung und beschäftigen sich dort mit der Sensorentwicklung für planetare Weltraummissionen.

Eine Kernfusion ist es also, die acht Lichtminuten von der Erde entfernt ihre Energie ins All entlässt. Doch wir sind noch nicht zufrieden – denn schließlich muss das Ganze ja einen Anfang gehabt haben. Eine Fusion benötigt unglaubliche Mengen an Energie, um angestoßen und schließlich zum Selbstläufer zu werden.

Hier kommen wieder Lord Kelvin und von Helmholtz ins Spiel. Ihre Theorie erklärt zwar nicht, warum die Sonne heute noch strahlt. Aber sie erklärt, wie das Geschehen seinen Anfang fand: "Durch Druck und Gravitation stieg die Temperatur in der Sonne so weit an, dass sich die Wasserstoffatome zu Helium vereinen konnten", erklärt Fabel.

Übrigens: Auch wenn die Wasserstoffmenge auf der Sonne unvorstellbar groß ist, ist diese Materie irgendwann aufgebraucht. Unterschreiten die Vorräte eine bestimmte Menge, kommt das Gleichgewicht unseres Heimatsterns ins Wanken. "Die Sonne produziert dann weniger Energie und fällt etwas in sich zusammen", sagt Fabel. Dadurch stiegen jedoch wieder Gravitation und Druck – so lange, bis eine erneute Kernfusion angestoßen werde. Und zwar die von Helium, von dem die Sonne sich in den vergangen Jahrmilliarden ja einen großzügigen Vorrat angelegt hat. "Der ganze Prozess geht noch eine ganze Weile weiter", erklären die Astrophysiker. Doch die Menschheit werde diesen Prozess auf dem blauen Planeten nicht mehr erleben: "Dabei bläht sich die Sonne unheimlich auf und verschluckt die inneren Planeten, unter anderem auch die Erde."

Quelle: n-tv.de

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