Bildmontage aus SDO-Daten (NASA)
 

Interessantes und Wissenswertes über die Sonne

Wie alt ist die Sonne, warum leuchtet sie und was ist der Sonnenwind? Diese und andere Fragen beantworten wir dir hier. Das Bild ist übrigens eine Kombination aus mehreren Aufnahmen des Satelliten SDO, der die Sonne rund um die Uhr beobachtet. Bildmontage aus SDO-Daten (NASA)
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Die Sonne ist ein Stern wie Milliarden andere. Alle Sterne, die du nachts am Himmel siehst, sind Sonnen wie unsere – manche sogar deutlich größer. Sie erscheinen uns nur so winzig, weil sie so weit weg sind. Hier haben wir einige interessante Infos zur Sonne für dich zusammengestellt. Wusstest du zum Beispiel, dass die Sonne in jeder Sekunde mehr als 4 Millionen Tonnen Masse verliert?  Oder dass der Sonnenwind Navis und sogar Kraftwerke außer Betrieb setzen kann?

Der Satellit SDO umkreist die Erde, blickt aber permanent zur Sonne. Hier eine Zusammenstellung faszinierender Bilder. Quelle: NASA

Wie ist die Sonne entstanden?

Das Sonnensystem. Bei dieser Darstellung wurden Aufnahmen verschiedener Sonden zu einem Bild kombiniert. Natürlich stimmen die Abstände nicht (in Wirklichkeit müssten die Planeten bei der hier gezeigten Größe viel weiter voneinander entfernt sein). Bild: NASA/JPL
Das Sonnensystem. Bei dieser Darstellung wurden Aufnahmen verschiedener Sonden zu einem Bild kombiniert. Natürlich stimmen die Abstände nicht (in Wirklichkeit müssten die Planeten bei der hier gezeigten Größe viel weiter voneinander entfernt sein). Bild: NASA/JPL

Vor ca. 4,6 Milliarden Jahren ist die Sonne – und mit ihr das Sonnensystem mit den Planeten, Monden und anderen Himmelskörpern – entstanden. Und zwar aus einer kosmischen Wolke aus Gas- und Staubteilchen. Vielleicht ist in der Nähe ein anderer Stern explodiert und die Druckwelle gab den Anstoß. Jedenfalls verdichtete sich diese „Wolke“, die Partikel stießen zusammen, blieben aneinander haften und zogen immer weitere Teilchen an. Im Zentrum konzentrierte sich die meiste Masse – und unter dem enormen Druck, der im Inneren dieser „Gas-Kugel“ herrschte,  begann sie zu „brennen“. Ein Stern wurde „geboren“: die Sonne. In größerem Abstand von diesem jungen Stern gab es weniger Materie: Daraus formten sich die Planeten sowie die Monde, Asteroiden und Kometen. Der junge Stern strahlte anfangs weniger stark als heute (die Sonne hatte zunächst nur etwa ein Drittel der heutigen Leuchtkraft).

Warum leuchtet die Sonne?

Die Sonne besteht aus Wasserstoff und Helium. Im Innern der Sonne herrscht ein enormer Druck. Er ist so gewaltig, dass er die Kerne der Wasserstoff-Atome gegeneinander drückt (obwohl sie sich sonst eigentlich abstoßen, da sie positiv geladen sind und sich gleiche Ladungen abstoßen). Die Kerne der Wasserstoff-Atome verschmelzen und verwandeln sich dadurch in Helium-Kerne: Immer vier Wasserstoff-Kerne ergeben einen Helium-Kern. Da dieser Helium-Kern aber etwas leichter als die vier Wasserstoff-Kerne ist, geht dabei etwas Masse „verloren“: Pro Sekunde verliert die Sonne 4,2 Millionen Tonnen Masse! Wohin „verschwindet“ aber diese Masse? Sie wird in Energie verwandelt. Das Prinzip, das diesem Prozess zugrunde liegt,  hat der Physiker Albert Einstein herausgefunden und mit seiner berühmten Formel E=mc² beschrieben. Die überzählige Masse wird also in Form von Strahlung abgegeben. Dieser Prozess dauert nun schon knapp 5 Milliarden Jahre – und er wird sich auch noch einmal weitere 5 Milliarden Jahre so fortsetzen. Dann hat die Sonne allen Wasserstoff in Helium verwandelt und ihr geht quasi der Brennstoff aus.

Wie groß ist die Sonne?

Hier ein faszinierendes Video: Es zeigt in Zeitraffer die Sonne über einen Zeitraum von fünf Jahren. Für den Film wurden viele Einzelbilder aneinander gereiht, die der Satellit SDO aufgenommen hat – und zwar in unterschiedlichen Wellenlängen. Jede Wellenlänge sehen wir in anderen Farben.  Quelle: NASA

Die Sonne hat am Äquator einen Durchmesser von 1,4 Millionen Kilometern. Man könnte die Erde also 109 Mal nebeneinander aufreihen. Übrigens dreht sich die Sonne – ähnlich wie die Erde und alle anderen Planeten – um ihre eigene Achse: Am Äquator (also gewissermaßen in der Mitte, wo die Sonne am „dicksten“ ist) rotiert sie in etwa 25 Tagen einmal um sich selbst. In Richtung der Pole (also weiter oben und unten) sind es über 30 Tage, die die Sonne für eine Umdrehung braucht. Das hängt damit zusammen, dass die Sonne keine starre „Kugel“ ist. Sie ist in den äußeren Schichten so etwas wie ein gigantischer „Gas-Ball“ und besteht darunter aus einem zähen Brei. Und diese Rotation bewirkt, dass die Sonne durch die Zentrifugalkraft am Äquator etwas breiter ist, als wenn man ihren Durchmesser von Pol zu Pol misst.

Wie weit ist die Sonne von uns entfernt?

Die Sonne ist etwa 150 Millionen Kilometer von uns entfernt. Zum Vergleich: Der Mond ist „nur“ 400.000 Kilometer weit weg. Zur Sonne ist es also etwa 400 Mal weiter als bis zum Mond. Die genaue Entfernung zur Sonne schwankt etwas, weil die  Bahn der Erde um die Sonne keinen exakten Kreis beschreibt, sondern eine leichte Ellipse. Die Distanz verändert sich also im Laufe eines Jahres etwas: zwischen 147 am nächsten Punkt und 152 Millionen Kilometern am entferntesten Punkt der Erdbahn um die Sonne. Die Entfernung zur Sonne ist einer der entscheidenden Gründe, warum es auf der Erde Leben gibt: Denn hier kann Wasser – das für Leben eine Grundvoraussetzung ist – in flüssiger Form existieren. Näher an der Sonne – wie auf Merkur und Venus – ist es viel zu heiß (400 Grad Celsius und mehr) und Wasser würde dort sofort verdampfen. Weiter außen im Sonnensystem, wo man die Sonne nur noch als hellen Stern sehen würde, herrschen extrem niedrige Temperaturen (bis zu -170 Grad und teils noch kälter).

Hier eine Grafik, die die Entfernung von Sonne, Erde und Mond zeigt – bei maßstabsgerechter Größe dieser Himmelskörper. Auf dieser Darstellung ist ganz links die Sonne zu sehen und in entsprechender Entfernung rechts am Bildrand die Erde mit dem Mond (ebenfalls in der entsprechenden Distanz).

Was ist der Sonnenwind?

Bei manchen Sonneneruptionen wird Sonnenmaterie in die nähere Umgebung der Sonne geschleudert – wie auf diesem Foto des Satelliten SDO, der die Sonne rund um die Uhr überwacht. Für uns auf der Erde ist das harmlos. Es kann aber auch passieren, dass ein ganzer „Sturm“ geladener Teilchen ausgestoßen wird. Wenn das genau in Richtung Erde geschieht, muss unser Magnetfeld „Schwerstarbeit“ verrichten: Es schützt uns weitgehend vor diesem „Sonnenwind“. Bild: NASA, SDO
Bei manchen Sonneneruptionen wird Sonnenmaterie in die nähere Umgebung der Sonne geschleudert – wie auf diesem Foto des Satelliten SDO, der die Sonne rund um die Uhr überwacht. Für uns auf der Erde ist das harmlos. Es kann aber auch passieren, dass ein ganzer „Sturm“ geladener Teilchen ausgestoßen wird. Wenn das genau in Richtung Erde geschieht, muss unser Magnetfeld „Schwerstarbeit“ verrichten: Es schützt uns weitgehend vor diesem „Sonnenwind“. Bild: NASA, SDO

Die Sonne sendet verschiedene Arten von Strahlung aus – nicht nur das Licht, das wir sehen und die Wärme, die wir spüren können. Der Sonnenwind besteht aus elektrisch geladenen Teilchen (Protonen und Elektronen). Er wird andauernd von der Sonne abgegeben. Das Magnetfeld der Erde schirmt uns vor dieser Teilchenstrahlung ab. Nur wenn der Sonnenwind nach einer Eruption besonders stark wird, dringen die geladenen Teilchen bis in die Lufthülle der Erde vor. Dort reagieren sie mit den Atomen der oberen Atmosphäre und regen sie zum Leuchten an: Das sind dann die Polarlichter, die man vor allem weit im Norden und Süden der Erde sieht. Denn in diesen Polargebieten ist unser Magnetfeld nicht so hoch wie über der restlichen Erdkugel.

Ein starker Sonnenwind kann Satelliten gefährden, weil die elektrisch geladenen Teilchen die Sensoren beschädigen können. Astronauten, die in der Umlaufbahn um die Erde weniger geschützt sind als wir hier unten, dürfen in solchen Situationen nicht die Raumstation verlassen: Spacewalks verboten! Auch Navigationsgeräte können dadurch ausfallen, weshalb Piloten an solchen Tagen nicht die nördlichen Flugrouten von Europa nach Nordamerika benutzen. Selbst Kraftwerke wurden schon durch sehr starken Sonnenwind außer Betrieb gesetzt. Daher ist es wichtig, dass Satelliten die Sonne rund um die Uhr überwachen, um notfalls rechtzeitig warnen zu können.

Wie weit ist es bis zum nächsten Stern?

Der nächste Stern heißt Proxima Centauri. Er ist etwa 4,2 Lichtjahre von uns entfernt. Ein Lichtjahr ist die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Dazu muss man wissen: Licht bewegt sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit – eben der Lichtgeschwindigkeit. Sie beträgt 300.000 Kilometer in der Sekunde. Würde also ein Astronaut mit einer super-starken Taschenlampe einen Lichtstrahl vom Mond (etwa 400.000 Kilometer weit von uns weg) zur Erde schicken, wäre dieser Lichtstrahl etwas mehr als eine Sekunde unterwegs, bis wir ihn sehen. Das Licht der Sonne (150 Millionen Kilometer entfernt) ist rund 8 Minuten zu uns unterwegs. Ein Lichtjahr entspricht umgerechnet etwa 10 Billionen Kilometern. Und bis zu Proxima Centauri ist es mehr als 4 Mal so weit. Da das unvorstellbare Entfernungen sind, hier ein Vergleich – bei dem wir die Sonne und die Erde auf eine winzige Größe schrumpfen lassen: Wenn die Sonne eine kleine Erbse in nur 1 Meter Entfernung wäre – dann wäre Proxima Centauri rund 300 Kilometer weit. Und wie gesagt: Proxima Centauri ist der nächste Stern in unserer Umgebung! Andere Sterne, die wir am Himmel sehen, sind Hunderte oder Tausende von Lichtjahren weit weg! Und selbst sie sind uns noch vergleichsweise nah: Denn sie befinden sich alle innerhalb unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße. Andere Galaxien wir die Andromeda-Galaxie sind mehrere Millionen Lichtjahre entfernt.