Bis zum Jahr 1543 glaubten die Menschen, dass der Mittelpunkt des Sonnensystems die Erde sei, um die alle anderen Himmelskörper rotieren. Erst mit der Veröffentlichung Nikolaus Copernicus begann man in der Astronomie mit jenem Sonnensystem zu arbeiten, wie es tatsächlich gegeben ist. Und das bedeutet, dass die Sonne der absolute Mittelpunkt des Systems ist.
Natürlich gab es enorme Proteste gegenüber dieser Ansicht, doch längst ist die Richtigkeit der Darstellung vom Sonnensystem bestätigt worden. Die Sonne war der Ursprung des Sonnensystems und sie ist auch der Ursprung allen Lebens auf der Erde. Man schätzt, dass die Planeten etwa 4,6 bis 4,7 Milliarden Jahre alt sind, die Sonne ist noch älter, obwohl man es noch nicht geschafft hat, ein exaktes Alter anzuführen. Auch die 4,6 Milliarden Jahre sind längst nicht bestätigt. Gesteinsproben der Erde werden bis zu 3,9 Milliarden Jahre geschätzt.
Bestätigt ist aber, dass die Sonne mit der Erde überhaupt nicht zu vergleichen ist. Der Durchmesser der Erde beträgt 12.756 Kilometer. Die Sonne hat einen Durchmesser von 1.390.400 Kilometer oder bildlich gesprochen: die Erde passt 109-mal in die Sonnenscheibe. Ähnlich beeindruckend ist der Umfang, denn die Erde hat einen Umfang von 40.075 Kilometer, die Sonne von 4.379.000 Kilometer.
Neben diesen beeindruckenden Werten ist aber vor allem die Beschaffenheit der Sonne relevant. In Wirklichkeit ist die Sonne ein gigantisches Fusionskraftwerk, das durch seine Energiefreisetzung für das Leben auf der Erde die Grundbasis liefert. Voraussetzung war natürlich auch, dass die Distanz zwischen Sonne und Erde im Sinne des Lebens optimal ist.
Die Sonne beeindruckt mit seinen Daten, auch wenn mittlerweile viele andere Sterne bekannt sind, die noch viel größer sind und noch mehr Energie freisetzen. Ob diese Sterne aber auch einen Planeten wie die Erde haben, auf dem Leben möglich ist, ist bisher unbekannt. Fakt ist, dass die Wissenschaft sich lange mit der Frage auseinandergesetzt hat, wie die Sonne eigentlich aufgebaut ist. Es ist nett, wenn man am Strand liegen kann und sich sonnen lassen kann, aber woher kommt die Energie und wie lange gibt es sie noch?
Eine erste Theorie war jene des Feuerballs. Dabei ist man davon ausgegangen, dass die Sonne wie eine gigantische Kerze immer mehr abbrennt. Das erklärte aber weder die Energiemenge, noch war die Theorie im Zusammenhang mit dem Alter der Sonne haltbar. Es war Albert Einstein, der den Schlüssel zur Lösung lieferte. Seine berühmte Formel E = mc² lieferte den Hinweis, wie die Energiegewinnung auf und in der Sonne funktioniert. E steht dabei für Energie, m für die Masse und c für die Lichtgeschwindigkeit.
Tatsächlich werden im Inneren der Sonne Wasserstoffkerne zu Helium verschmolzen. Da die Masse vom Heliumkern aber kleiner ist, als die benötigten vier Wasserstoffkerne, wird die überschüssige Masse in Energie umgewandelt und das milliardenfach zum gleichen Zeitpunkt. Horrormeldungen, wonach die Sonne bald erlischen könnte und es um das Leben auf der Erde geschehen wäre, haben keine Basis, weil die Sonne noch einige Milliarden Jahre aktiv sein wird. Man geht davon aus, das die Sonne noch vier Jahre leben wird, ehe es dann wirklich um das Leben im Sonnensystem geschehen ist.
Untersuchungen haben ergeben, dass die Sonne aus 75 Prozent Wasserstoff, 23 Prozent Helium und 2 Prozent von weiteren Elementen besteht. Solange die Sonne durch die Kernfusion Energie erzeugt, wird sich auch für die Erde nichts ändern. Man schätzt, dass die Sonne zumindest noch fünf Milliarden Jahre die gewohnte Energie liefern wird.
In Schichten geteilt hat die Sonne einen riesigen Kern, in dem die Kernfusion stattfindet. Im Kernzentrum herrschen Temperaturen zwischen 15 Millionen Grad Celsius. Umgeben ist der Kern von einer 500 Kilometer dicken Photosphäre, die die Oberfläche darstellt. Dort hat es auch noch über 5.500 Grad Celsius.
Die Photosphäre unterliegt einem starken Magnetfeld, das unter anderem von Erde aus beobachtete Sonnenwinde und auch die Sonnenflecken erzeugt.
Die Sonne war früher als die anderen Planeten entstanden und zwar aus einer ausgedehnten Gas- und Staubwolke, die sich durch die eigene Schwerkraft so stark verdichtet hatte, dass im Zentrum Wasserstoffkerne miteinander verschmolzen wurden. Dabei entstand ein Prozess, der große Energiemengen freisetzte. Obwohl der Jupiter ein Planetengigant ist, beinhaltet die Sonne 99,8 % der gesamten Masse des Sonnensystems.
In ihrem Inneren verschmilzt Wasserstoff zu Helium, wodurch pro Sekunde ein Energievolumen von etwa 1.020 kWh freigesetzt wird. Die Temperatur im Inneren beträgt an die 15 Millionen Grad Celsius. Die Sonne unterscheidet sich von den Planeten auch insofern, als es sich um keinen festen Körper handelt. Sie rotiert genauso wie die Planeten, aber in ihrer Mitte braucht sie für eine Umdrehung 26 Erdentage, an den Polen ein paar Tage länger.
Von der Erde kennt man die verschiedenen Schichten der Atmosphäre, solche gibt es bei der Sonne auch. Die unterste Schicht heißt Photosphäre und ist ungefähr 500 Kilometer dickt, dann folgt die Chromosphäre mit 2.500 Kilometer Höhe und die Korona als äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre.
Die Energieentwicklung der Sonne ist in der Tat gewaltig. Man schätzt, dass es im Kern der Sonne eine Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius hat und auf der Oberfläche sind es immer noch über 5.500 Grad Celsius. Und dennoch: so beeindruckend die Größe, der Umfang, die Temperatur und die Energieentfaltung auch ist - die Sonne ist im Rahmen des Weltraums nicht so beeindruckend, denn es gibt viele Sterne, deren Daten die Sonne weit übertreffen.
Allerdings wäre jegliches Leben im Sonnensystem und damit auch auf der Erde unmöglich, wenn es diesen Stern mit seinem Sonnenlicht nicht geben würde.
Durch das plötzliche Freisetzen von einer großen Menge an Energie vom Kern zur Oberfläche, der Photosphäre, kann es auf der Sonne zu einer Sonneneruption kommen, die in der Fachwelt auch als englische Übersetzung Flares bezeichnet wird.
Zu beobachten sind Sonneneruptionen sehr schwierig, weil sie sich kaum optisch von der dominant leuchtenden Photosphäre, der untersten Schicht der Sonneatmosphäre, unterscheidet. Wird Energie im Rahmen einer Sonneneruption freigesetzt, so wird das gesamte elektromagnetische Spektrum genutzt. Das bedeutet, dass die Entladung als Röntgenstrahlen, als Gammastrahlen oder auch als Radiowellen erfolgen kann.
Diese Eruptionen sind sehr gefährlich und können beispielsweise für Austronauten, die sich außerhalb der schützenden Erdatmosphäre befinden, tödlich sein. Die Sonneneruptionen dauern normalerweise nur einige Minuten an, aber in diesem an sich kurzen Zeitraum beträgt die Temperatur bis zu hunderte Millionen Grad Celsius. Zusätzlich können sie sich hunderttausende Kilometer in den Weltraum erstrecken und somit ist ein solcher Ausbruch von Energie nicht ein lokales Ereignis auf dem Stern, der das Sonnensystem mit Energie versorgt, sondern betrifft auch weit entfernte Planeten wie unsere Erde.
Trifft eine Sonneneruption auf die Erdatmosphäre, so kann dies zu Störungen bei technischen Geräten führen. Besonders die Telekommunikation und auch die Satellitentechnik können dadurch empfindlich gestört werden. Flares bzw. Sonneneruptionen hängen eng mit den Sonnenwinden zusammen.
Wenn die Sonnenwinde besondere Aktivität zeigen, deutet dies meist auch auf die Möglichkeit stärkerer Sonneneruptionen hin. Dieses Wissen ermöglicht es den Forschern, starke Einflüsse vorher zu sagen, wobei die Verlässlichkeit größer ist als beim Wetterbericht, weil man die aktuellen Reaktionen auf der Sonne als Grundlage heranziehen kann.
Die meisten Menschen stellen sich die Oberfläche der Sonne wie einen Ball vor, wie man ihn für das Tischtennis verwendet - glatt und rund. Doch die Oberfläche ist keineswegs eine glatte Fläche und die Sonne ist auch kein fester Körper wie die Felsplaneten. Es gibt verschiedene Prozesse, die auf die Oberfläche, die Photosphäre wirken.
Ein Effekt dieser Prozesse ist der Sonnenfleck. Ein solcher Sonnenfleck wurde erstmals im Jahr 1610 durch den deutschen Astronomen Johannes Fabricius entdeckt. Seither sind viele dieser Sonnenflecken gesichtet worden, die ihren Ursprung in der Temperatur und im Magnetfeld haben.
Die Photosphäre, also die Oberfläche und unterste Schicht der Atmosphäre der Sonne ist normalerweise über 5.500 Grad Celsius heiß. Durch die Einwirkung des Magnetfeldes kann es aber passieren, das es Stellen auf der Oberfläche gibt, die eine deutlich geringere Temperatur aufweisen. Zwar handelt es sich dabei immer noch um 3.000 bis 3.500 Grad Celsius, aber eben nicht mehr um 5.500 Grad.
Als Folge können vom Kern erhitzte Teilchen nicht die Oberfläche erreichen und es entsteht der auf der Erde sichtbare Sonnenfleck. Sonnenflecken weisen zwei Charakteristika auf: sie sind in der Mitte schwarz, wobei dieser Kern auch Umbra genannt wird, und dieser Kern wird durch einen grauen Hof umschlossen. Der Hof wird Penubra bezeichnet.
Die Sonnenflecken folgen einem Zyklus. Man schätzt, dass die Sonnenflecken alle elf Jahre zu sehen sind, ehe sie verschwinden und das hat mit der Aktivität der Sonne selbst zu tun, deren Aktivität zu einem Maximum aufgebaut wird, ehe der Zyklus wieder in das Gegenteil umgewandelt wird. Wenn das Maximum an Sonnenflecken erreicht wird, kann es sein, dass es über 100 Sonnenflecken gibt. Im Gegensatz dazu kann es bei einem Sonnenfleckenminium sein, dass überhaupt keine Sonnenflecken gesichtet werden können.
Bei der Beobachtung der Sonnenflecken ist äußerste Vorsicht geboten. Wenn Hobbyastronomen einfache Geräte wie ein Fernrohr zur Beobachtung der Sonnenflecken nützen, ist Blindheit eine sehr wahrscheinliche Folge!
Neben den Sonnenflecken und den Sonneneruptionen gibt es auch die Sonnenwinde, die schon für viel Gesprächsstoff gesorgt haben. Während die Sonnenflecken ein rein optisches Ereignis auf der Oberfläche der Sonne, der Photosphäre, ist, betreffen die Sonneneruptionen und die Sonnenwinde auch die Planeten im Sonnensystem.
Ein Sonnenwind entsteht dann, wenn sehr stark erhitzte Teilchen in der Lage sind, sich der Schwerkraft der Sonne zu entziehen. Wenn dies der Fall ist, bewegt sich der Teilchenstrom mit Geschwindigkeiten um die 480 Kilometer pro Sekunde durch das Weltall. Würden diese Sonnenwinde direkt auf die Erde treffen, wäre die Wirkung fatal. Aber so wie die meisten Planeten im Sonnensystem hat auch die Erde eine Atmosphäre, die vor den Sonnenwinden schützt. Es kann aber passieren, dass die Sonnenwinde auf das Magnetfeld eines Planeten treffen und dann werden die Teilchen zu den Polen weitergeleitet.
Dort passieren dann optisch beeindruckende Phänomene, wie sie auch auf der Erde zu sehen sind. Denn die von der Sonne mittels Sonnenwind geschickten Teilchen verbinden sich mit den atmosphärischen Gasen und als Folge entstehen Lichtspiele, die es auf vielen Fotos zu sehen gibt. Durch das Ablenken der Energieladungen verändert sich der Winkel und die Einflussnahme des Magnetfeldes als Schutzmantel sorgt zusätzlich dafür, dass die Sonnenwinde sichtbar werden. Es ist ein beeindruckendes Schauspiel, aber eigentlich eine sehr gefährliche Aktion.
Es gibt auch einen direkten Zusammenhang zwischen dem Polarlicht und der Sonne. Man hat festgestellt, dass das Polarlicht dann am häufigsten zu beobachten ist, wenn die Aktivität der Sonne maximal ist. Das ist alle elf Jahre der Fall. Dabei gilt es zu überlegen, dass ohne Magnetfeld die Erde schutzlos den Sonnenwinden ausgeliefert wäre und das wäre für das Leben fatal. Dabei entstehen diese Energieladungen 150 Millionen Kilometer entfernt.
Das zeigt auch, mit welcher Wucht sich die Partikel von der Sonne lösen müssen, um überhaupt das Weltall bereisen zu können und zusätzlich welche Energie notwendig ist, um auf solche Geschwindigkeiten beschleunigen zu können.
Nachstehend gibt es eine Übersicht über die Fakten rund um die Sonne - Größe, Temperatur und vieles mehr. Interessant ist zum Beispiel, dass trotz der gigantischen Ausmaße eines Jupiters die Sonne über 98% der gesamten Masse des Sonnensystems auf sich vereinigt.
Die Sonne ist älter als die Planeten des Sonnensystems. Die Planeten (Erde, Jupiter & Co.) werden auf 4,6 bis 4,7 Milliarden Jahre geschätzt. Wie alt die Sonne wirklich ist, weiß man noch nicht genau.
Die minimale Entfernung zwischen unserem Heimatplaneten Erde und der Sonne beträgt 147 Millionen Kilometer, die maximalste Entfernung 152 Millionen Kilometer.
Der Durchmesser beträgt 1.390.400 Kilometer. Zum Vergleich: die Erde hat einen Durchmesser von 12.756 Kilometer und würde demnach 109mal auf die Sonnenscheibe passen.
Der Umfang beträgt 4.379.000 Kilometer. Auch hier der Vergleich zur Erde, die einen Umfang von 40.075 Kilometer hat.
Bei der Fläche wird der Vergleich noch größer. Die Sonne weist eine Fläche von 6.087.799.000.000 km² auf. Die Erde hat eine Fläche von 510.072.000 km² und damit ist festzustellen, dass die Fläche der Sonne das 11.990fache der Erdfläche beträgt.
Auch die Sonne rotiert und ein Tag auf der Sonne dauert 25 Tage, 9 Stunden und 7 Minuten, an den Polen ein
Die Atmosphäre der Sonne besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Letzte Erkenntnisse ermittelten, dass die Sonnenatmosphäre aus 70 Prozent Wasserstoff und 28 Prozent Helium besteht, wobei durch die Aktivitäten im Kern diese Werte einer ständigen Veränderung unterworfen sind.
Im Kern der Sonne gibt es Temperaturen um die 15 Millionen Grad Celsius. Auf der Oberfläche herrschen Temperaturen über 5.500 Grad.
Die Oberflächenschwerkraft der Sonne beträgt 274 m/s². Im Vergleich dazu beträgt die Schwerkraft auf der Erde 9,8 m/s². Das bedeutet, dass ein Mensch, der auf der Erde 100 Kilogramm wiegt, auf der Sonne 2.822 kg wiegen würde.
Die Masse der Sonne beträgt 1,99 x 1030 Kilogramm. Damit hat die Sonne das 333.400fache an Masse im Vergleich zu Erde. Außerdem weist die Sonne 99,86 Prozent der Masse des ganzen Sonnensystems auf. Das ist insofern auch erstaunlich, als der Jupiter oder der Saturn auch nicht gerade klein sind und das zeigt die Dimensionen der Sonne.
Die Entstehung des Sonnensystems wird durch Theorien sehr gut erklärt, obwohl niemand dabei war. Doch es ist noch gar nicht so lange her, dass man den Pluto entdeckt hat, also lernt man ständig dazu.
Fix ist, dass die Sonne im Zentrum steht und ihre Energie zum Leben auf der Erde benötigt wird. Es folgen die Felsenplaneten vom Merkur über die Venus bis zu Erde und Mars und somit recht bis sehr kleine Planeten. Dann kommt ein größerer Abstand ohne Planet, in dem sich der Asteroidengürtel befindet. Es folgen die Gasriesen von Jupiter über Saturn bis zu Neptun und Uranus. Ganz draußen, Milliarden Kilometer von der Erde entfernt, gibt es den Pluto wieder als Felsenplanet, der zum Zwergplaneten abgestuft wurde und den Abschluss bildet der Kuipergürtel.
Ein eigenes Thema ist, dass die meisten Planeten eigene Monde haben, die um die Planeten kreisen. Die Erde hat nur ein Stück, aber in Relation zur Größe der Erde ist das sogar ein sehr großer Mond.
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