Albert Einstein: Relativitätstheorie - Persönlichkeiten - Geschichte
Eine Konsequenz dessen, dass sich nichts schneller als Licht bewegen kann, ist die vielleicht berühmteste Formel der Welt: E=mc². Diese Formel zauberte Einstein ...
Sonne
Einstein brauchte noch die mathematischen Werkzeuge, damit diese Theorie auf die Welt kommen konnte. Im Juni 1911 hatte er eine Zahl berechnet. Er überlegte sich: Sterne würden doch in der Nähe der <anchor>Sonne</anchor> zur Sonne hin abgelenkt. Das müsste man doch bei einer Sonnenfinsternis beobachten können. Er errechnete eine Ablenkung von 0,84 Bogensekunden hin zur Sonne. Ein winziger Wert, aber doch messbar.
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Sonne

Weltall

# Sonne

Die Sonne ist das Zentrum unseres Sonnensystems, und sie ist ein riesiger Kernreaktor: In ihrem Inneren entsteht durch die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium Energie – bei Temperaturen um 15 Millionen Grad. Von ihrer Oberfläche strömen Licht und Wärme ins All.

Von Barbara Siemes

## Die Quelle des Lebens auf der Erde

"Die Sonne erhält alles Leben auf der Erde, sie leuchtet uns, erwärmt den Boden, die Meere, die Atmosphäre, sie steuert das Klima, sie bringt Trockenperioden und Eiszeiten, sie treibt den Wind, der über die Erde weht und unser Wetter bestimmt. Ihre Stürme stören Radioverbindungen, verursachen elektrische Entladungen und markieren sogar die Baumringe mit Radioaktivität", schrieb der US-amerikanische Physiker Herbert Friedman in seinem Buch über die Sonne.

Treffender kann man die große Bedeutung der Sonne für die Erde und für das Leben kaum zusammenfassen. Die Sonne ist zwar nur ein Stern unter vielen in unserer Milchstraße. Aber für uns ist sie der bei weitem wichtigste Himmelskörper.

Wildgänse bei Sonnenuntergang über ein Feld bei Pattensen.

Die Sonne ist die Quelle des Lebens

## Das geozentrische Weltbild

Auch die alten Griechen wussten schon um die Bedeutung der Sonne: So schrieb der Philosoph Poseidonius (135 - 51 v. Chr.): "Die Sonne erleuchtet das ganze, fast unendliche Weltall. Durch die Fülle ihrer Kraft haucht sie der Erde Leben ein." Aber obwohl sie ihre überragende Bedeutung für die Welt erkannten, hielten die griechischen Philosophen die Sonne, getreu dem, was sie sahen, nur für einen kleinen Körper.

Sehr lange galt die Sonne weniger als die Erde. Die Erde stand im Mittelpunkt der Welt, umkreist von Körpern am Himmel, die man Planeten nannte. Claudius Ptolemäus (um 75 - 160 nach Christus) hatte versucht, die Bewegung der Planeten in eine komplizierte Theorie zu fassen.

Demnach gab es sieben Planeten – Sonne und Mond wurden mitgezählt – die sich um die Erde bewegten. Die Erde "stand fest" und die Sonne wanderte einmal jährlich rund durch die Fixsternsphäre. Alle Fixsterne schienen an eben dieser Sphäre festgemacht, die sich einmal täglich um die Erde drehte.

Ptolemäus entwickelte noch eine komplizierte "Epizykeltheorie", wonach die Planeten in ganz bestimmten Kreisen und Beikreisen wanderten.

Dieses Bild von der Welt bezeichnet man als geozentrisches System. Bis ins 16. Jahrhundert, also bis zur Zeit des Nikolaus Kopernikus, wurde es als richtig betrachtet.

Geozentrisches Weltbild nach Claudius Ptolemäus

Geozentrisches Weltbild nach Claudius Ptolemäus

## Die Sonne im Zentrum

Nikolaus Kopernikus rückte dann die Sonne ins Zentrum. Er zweifelte die geozentrische Weltsicht an und krempelte sie um: Seiner Meinung nach drehte sich die Erde um die Sonne ( heliozentrisches Weltbild) und nicht umgekehrt. Eine gewagte Theorie, die er 1543 kurz vor seinem Tod veröffentlichte.

Dass sie tatsächlich stimmte, konnte wenig später Johannes Kepler bestätigen: Anhand seiner Mars-Beobachtungen wies er nach, dass sich die Planeten auf Ellipsenbahnen um die Sonne bewegten.

Ein weiteres Keplersches Gesetz besagt, dass die Bahnbewegung der Erde um die Sonne nicht konstant ist. Sie ist schneller, wenn der Abstand zwischen Sonne und Erde kleiner ist. Und sie wird langsamer, wenn sich der Abstand vergrößert.

Das wirkt sich auf die Jahreszeiten aus: Sie sind unterschiedlich lang. Anfang Januar ist der Abstand zwischen Erde und Sonne am geringsten, im Juli ist die Erde am weitesten von der Sonne weg. So beträgt die Zeit zwischen Herbst- und Frühlingsanfang 179 Tage und die Zeit von Frühlings – bis Herbstanfang 186 Tage. Also ist der Sommer sieben Tage länger als der Winter – auch wenn es sich manchmal anders anfühlt.

## Unser Sonnensystem als Teil der Milchstraße

Es war also ein langer Weg, bis der Menschheit klar wurde: Nicht die Erde ist das Zentrum der Welt, noch nicht einmal die Sonne ist es. Heute wissen wir: Die Sonne ist wohl das Zentrum unseres Sonnensystems, aber nur ein Stern unter ganz vielen in unserer Galaxis, der Milchstraße.

Und die Milchstraße wiederum ist nur eine Galaxie unter vielen in den unendlichen Weiten des Alls. Ungefähr 100 Milliarden Sterne befinden sich innerhalb der Milchstraße, einem flachen, scheibenähnlichen Gebilde. Die Struktur der Milchstraße ist spiralförmig, die Masse konzentriert sich zum Zentrum und die gesamte Milchstraße rotiert um dieses Zentrum.

Auch unser Sonnensystem, das eher im Randbereich der Milchstraße liegt, wandert um dieses Zentrum herum. Das dauert ein bisschen: Für einen Umlauf um das galaktische Zentrum der Milchstraße braucht die Sonne 240 Millionen Jahre.

Die Spiralarme der Milchstraße stoßen die Sterne von ihren Geburtsorten weg - auch die Sonne ist davon betroffen.

Unser Sonnensystem ist nur ein kleiner Teil der Milchstraße

## Ein gigantischer Glutofen

Das kommt auf den Blickwinkel an. Für uns ist die Sonne etwas besonderes, immerhin hängt unser Leben und Überleben von ihr ab. Aber im Weltall ist sie nur ein Stern unter vielen. Sie leuchtet nicht mal heller als andere.

Ihre Größe ist eher Durchschnitt: Die Leuchtkraft der hellsten Sterne ist etwa 10.000 mal höher als die der Sonne, die der schwächsten etwa 10.000 mal kleiner.

Und auch, was die Oberflächentemperatur angeht, ist die Sonne ein ganz normaler Stern. Sehr heiße Sterne haben eine Temperatur von ungefähr 30.000 Kelvin, sehr kühle von etwa 3000 K. Auf der Sonnenoberfläche herrschen Temperaturen von rund 5800 Grad Kelvin (etwa 5500 Grad Celsius).

Selbst mit ihrem Durchmesser liegt die Sonne im Normbereich. Es gibt Riesensterne, deren Radius 500 mal größer, und Winzlinge, deren Radius 100 mal kleiner ist. Kurzum: Die Sonne ist ein "Standardstern".

Sonne mit Protuberanzen

Die Sonne – nur ein Standardstern im All

## Der "Dampfkochtopf" im Inneren der Sonne

Trotzdem: Sie hat beachtliche Eigenschaften. Hätte man zur Zeit der Pharaonen einen Berg Kohle so groß wie die Sonne entzündet, dann wäre der schon längst abgebrannt.

Erst im 20. Jahrhundert lernten die Menschen zu verstehen, was die Sonne so beständig leuchten lässt: Sie ist ein verlässlicher Kernfusionsreaktor, der der Erde noch für etwa fünf Milliarden Jahre Energie liefern wird.

Die Sonne ist eine Kugel, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium besteht. In Kernreaktionen in ihrem Innern verschmilzt Wasserstoff zu Helium, dabei werden riesige Energiemengen frei. Die im Sonneninnern entstandene braucht 100.000 Jahre um an die Oberfläche zu gelangen.

Die Sonne ist heiß – für uns unvorstellbar heiß. In ihrem Innern herrschen Temperaturen von rund 15 Millionen Grad, an der Oberfläche rund 5500 Grad Celsius und in der Korona, das ist die äußerste Gashülle der Sonne, über eine Million Grad. Die Korona ist nur bei einer Sonnenfinsternis sichtbar.

## Das Grauen früherer Zeiten – die Sonnenfinsternis

Bei einer totalen Sonnenfinsternis schiebt sich der Mond zwischen Sonne und Erde und verdeckt damit die Sonne. Dabei fällt sein Schatten auf die Erde, dann leuchten bei Tag die Sterne, es wird kühl, die Tiere werden still.

Pest, Tod, Teufel, Weltuntergang – alles Mögliche dichteten die Menschen dieser "schwarzen Sonne" an.

Heute verstehen wir dieses Schauspiel. Es ist so beeindruckend, dass manche Menschen sogar durch die ganze Welt reisen, um die Finsternisse zu erleben. 1905 zum Beispiel rate der Kernschatten einer Sonnenfinsternis vom Winnipeg-See in Kanada über Labrador, den Atlantik, Spanien, die Balearen, Algerien, Tunesien, Ägypten bis nach Saudi-Arabien.

Eine große Expedition der Hamburger Sternwarte machte sich auf nach Nord-Algerien, mit 130 Kisten und einem Fernrohr von 20 Metern Länge. Vier Forscher reisten mit. Nach spannender Anreise und heftigen Gewittern hatten die Herren Glück:

"Der Eindruck war überwältigend. Am graugrünlichen Himmel stand die tiefschwarze Mondscheibe, gleichmäßig rings umgeben von dem silberweißen Strahlenkreuze der Korona... Wundervoll war auch die Färbung des Horizonts, an dem ringsum die prachtvollsten Dämmerungserscheinungen sichtbar waren, die sich scharf gegen den dunklen Himmel abhoben."

Sonnenfinsternis in Yokohama, nahe Tokyo im Jahr 2012

Sonnenfinsternisse machten den Menschen lange Angst

## Ein ganz besonderer Stern

Mehr als 90 Prozent der Sonnenstrahlung besteht aus sichtbarem Licht, infraroter und ultravioletter Strahlung.

Sonnenstrahlen speisen den Energiehaushalt der Erde. Sie treffen auf die Erdoberfläche und erwärmen diese. Die von der warmen Oberfläche abgegebene – wenn das nicht die Atmosphäre verhindern würde. Sie wirkt wie das Glasdach eines Treibhauses. Dieser natürliche Treibhauseffekt erwärmt die Erde auf lebensfreundliche Temperaturen. Ohne diesen wäre auf der Erde Dauerfrost angesagt: minus 18 Grad und eine dicke Eisschicht.

Die Sonne spuckt eine Menge Energie auf spektakuläre Art und Weise aus. Es gibt Magnetstürme, die sich bis zur Erde auswirken, spektakuläre Eruptionen, Lichtbögen von gigantischen Ausmaßen.

Ausschnitt der Sonne mit Protuberanz.

Heftige Materieströme auf der Sonnenoberfläche

Auch das Ende der Sonne wird spektakulär sein, obwohl sie zu klein ist, um sich in einer Supernova-Explosion zu zerstören. Sie wird sich stattdessen gegen Ende ihrer Lebenszeit mehrfach zu einem Riesenstern aufblähen, ungeheure Materiemengen abstoßen und schließlich als unscheinbarer Zwergstern auskühlen.

Beruhigend ist: Unsere Sonne wird noch etwa fünf Milliarden Jahre scheinen. Allerdings wird es gegen Ende dieser Zeit nicht mehr so mollig warm auf der Erde sein, sondern kochend heiß. Dann ist die Sonne endgültig lebensfeindlich. Bis dahin könnten die Menschen ihre Wohltaten noch nutzen.

(Erstveröffentlichung 2003. Letzte Aktualisierung 17.01.2018)

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Quelle: WDR

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