Warum scheint die Sonne?
Ein Bild der Sonne, aufgenommen vom Satelliten SDO. Rechts haben wir zum Größenvergleich ein Bild der Erde einkopiert. Du siehst, wie groß die Sonne ist und wie klein dagegen die Erde ist. Bild: NASA, SDO
Bei der Sonne kümmern wir uns hier vor allem um die Frage, warum sie eigentlich scheint. Aber fangen wir erst einmal mit der Größe der Sonne an. Verglichen mit der Erde ist sie gewaltig! Mehr als 100 Mal könnte man die Erde nebeneinander aufreihen wie auf einer Perlenkette – das wäre ungefähr der Durchmesser der Sonne. Nur ganz nebenbei: Vergleicht man die Sonne mit anderen Sternen, dann gibt es da wahre „Riesen“, die Hunderte oder sogar Tausende Male größer sind. So gesehen ist die Sonne also ein ziemlich durchschnittlicher Stern.
Doch ob groß oder klein oder mittel wie unsere Sonne – alle Sterne haben etwas gemeinsam: Sie strahlen. Aber wieso strahlt die Sonne überhaupt? Warum scheint sie so hell? Einfache Frage, aber komplizierte Sache, die wir dir hier mal ganz stark vereinfacht erklären.
Wie bei allen Sternen spielt sich im Inneren der Sonne ein Prozess ab, der Kernfusion genannt wird. Dazu muss man wissen: Alle Materie – egal ob fest wie ein Stein oder flüssig wie Wasser oder gasförmig wie Luft – besteht aus winzigen Teilchen, den Atomen. Und die Atome setzen sich aus einem winzigen Kern und anderen noch winzigeren Teilchen zusammen, die wir hier mal Minimini-Teilchen nennen. Die Sonne besteht zu einem großen Teil aus einem Gas, das Wasserstoff heißt. Stell dir den Kern eines Wasserstoff-Atoms mal wie einen Tischtennisball vor. Außerdem gibt es in der Sonne auch noch ein anderes Gas namens Helium – da kannst du dir den Atomkern so vorstellen, als ob er aus vier Tischtennisbällen bestehen würde, die ganz eng aneinanderkleben. Im Inneren der Sonne herrscht nun ein so gewaltiger Druck, dass die Atome und ihre Kerne regelrecht zusammengequetscht werden. Jetzt stell dir das mal bildlich vor: Die Wasserstoff-Tischtennisbälle geraten in diesem Gedränge ganz eng aneinander, werden feste zusammengedrückt und bilden dadurch Helium-Atomkerne. Das passiert in der Sonne andauern, sodass pausenlos Wasserstoff in Helium verwandelt wird.
Was das damit zu tun hat, dass die Sonne scheint? Bei diesem Prozess, bei dem die Atomkerne verschmelzen, werden einige der Minimini-Teilchen, aus denen Atome bestehen, freigesetzt. Sagen wir mal, das neue Helium-Atom, das aus vier Wasserstoff-Atomen entstanden ist, braucht einige der Minimini-Teilchen nicht mehr und schickt sie fort. Diese freigesetzten Teilchen werden daher als Strahlung abgegeben und deshalb scheint die Sonne. Übrigens: Weil die Sonne auf diese Weise andauernd Minimini-Teilchen freisetzt und abgibt, verliert sie auch andauernd an Masse. Jedes dieser Teilchen wiegt zwar nur ganz, ganz wenig. Aber insgesamt ergibt das eine ziemliche Menge! In jeder Sekunde verliert die Sonne 4 Millionen Tonnen an Gewicht! Das ist so viel wie 4 Millionen Autos! Nanu? Ist dann irgendwann Schluss damit? Tja, tatsächlich wird die Sonne eines Tages aufhören zu strahlen. Aber das dauert noch eine ganze Weile. Um genau zu sein: Die Sonne gibt es seit 5 Milliarden Jahren und sie wird noch weitere 5 Milliarden Jahre „leben“.
So, jetzt weißt du also, warum die Sonne so hell strahlt. Allerdings müssen wir da noch etwas ergänzen: Denn die Sonne strahlt nicht nur Licht aus. Es gibt nämlich auch andere Arten von Strahlung. Das spürst du ja schon, wenn du an einem sonnigen Tag draußen bist und es warm oder sogar heiß ist. Das liegt an der Wärmestrahlung. Außerdem sendet die Sonne auch noch andere Strahlungsarten aus – zum Beispiel die ultraviolette Strahlung. Die kennst du sicher auch: Das ist die Strahlung, die die Haut braun werden lässt und manchmal auch zu einem Sonnenbrand führt. All diese Arten von Strahlung können wir anders als das sichtbare Licht nicht mit unseren Augen sehen.
Das ist auch bei einer weiteren Strahlungsart so, die wir noch kurz erwähnen müssen. Die Rede ist vom Sonnenwind. Dabei geht es um Folgendes: Auf der Sonnenoberfläche bilden sich manchmal Sonnenflecken. Und in diesen Regionen – immer stark vereinfacht gesagt – dringt dann manchmal Materie und besonders starke Strahlung nach außen. Die Materie, die dabei ins All geschleudert wird, fällt anschließend wieder auf die Sonne zurück. Aber die Strahlung, die bei diesen Ausbrüchen ausgesandt wird, kann sogar weit hinaus bis zur Erde gelangen. Ein wenig von diesem Sonnenwind gibt es immer und im Normalfall schützt uns auf der Erde das Magnetfeld unseres Planeten davor. Wie ein unsichtbarer Schutzschirm hält es den Sonnenwind ab. Aber wenn der Sonnenwind besonders stark ist, kann es passieren, dass er den Schutzschirm durchbricht. Das kann dazu führen, dass die Satellitennavigation und der Funkverkehr gestört werden. Ohne sichere Navigation und Funk müssen dann Flugzeuge am Boden bleiben. Außerdem können durch den Sonnenwind, der aus elektrisch geladenen Teilchen besteht, auch Kraftwerke überlastet werden. Damit dann die Stromleitungen keinen Schaden nehmen und durchschmoren, müssen die Kraftwerke rechtzeitig vom Netz genommen werden. Woher man weiß, wann all diese Vorsichtsmaßnahmen nötig sind? Es gibt Satelliten, die die Sonne rund um die Uhr beobachten und im Ernstfall vor einem starken geomagnetischen Sturm – so nennt man solche Ereignisse mit starkem Sonnenwind – warnen. Hier siehst du ein kurzes Video des Satelliten SDO, der die Sonne permanent überwacht.
Dieses kurze Video zeigt im Zeitraffer eine gewaltige Eruption auf der Sonne – aufgenommen vom Satelliten SDO. Quelle: NASA