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Das Sonnensystem - Teil 1: Von der Sonne bis zur Erde by karlstiefel - 14th March 2013 18:18 [Sonne] 2 3 4 » |
Wir befinden uns auf einem riesengroßen Felsbrocken, der um eine Kugel aus brennendem Gas rotiert. Dieser Felsen - unsere Erde - ist nur einer der zahlreichen Planeten in unserem Sonnensystem. Unsere “Heimat” steckt voller erstaunlicher Phänomene. Schauen wir uns die unterschiedlichen Himmelskörper also etwas genauer an.
Wenn sich ein Sonnensystem bildet, geschieht das in Gaswolken von galaktischen Ausmaßen. Dieser “Sternenstaub” hat seinen Ursprung in verschiedenen Quellen. Manche Partikel wurden von den ersten Sonnen des Universums erzeugt und sind Milliarden von Jahren alt. Andere hat es von der letzten Supernova im gleichen Spiralarm der Galaxie in die Wolke katapultiert. In diesen gigantischen Gaswolken kann sich etwas bilden, was man im ersten Moment nicht vermutet: Schwerkraft. Die Wechselwirkung zwischen den einzelnen Atomen sorgt immer wieder für den Zusammenschluss zu Molekülen und nach langer Zeit sogar zu kleinen Brocken aus gefrorenen Gasen. Solche Brocken und andere in der Gaswolke befindliche Objekte ziehen aufgrund ihrer Masse kleinere und leichtere Teilchen an. Aus dieser Dynamik entwickelt sich eine Kettenreaktion - aus Kieselsteinen werden Felsbrocken, die bald Berge in den Schatten stellen. Da nicht nur ein einzelnes Objekt dieser Größe gebildet wird, konkurrieren die Giganten bald darum, wer mehr Masse aufnehmen kann. Je nachdem, wo diese Riesen sich befinden, erwartet sie entweder ein späteres Dasein als Gasplanet oder der Zusammenprall mit einem Konkurrenten. In diesem Fall wird nicht nur ein noch massiverer Brocken gebildet, das Verschmelzen sorgt auch für Hitze. Bald (im astronomischen Sinne) ist die Gaswolke ausgedünnt und - vorausgesetzt, das zu diesem Zeitpunkt noch instabile System fällt nicht auseinander - mehrere kleinere Objekte beginnen, um die zukünftige Mitte des Sternensystems zu kreisen. Sobald diese genug Masse hat, wird die Schwerkraft so stark, dass in dem Herz der Sonne durch Druck eine Fusion erzeugt wird. Eine Sonne ist geboren.Sonne Etwa 150 Millionen Kilometer von uns entfernt wird es heiß - richtig heiß. Über 5700 Grad Kelvin, das sind etwa 5500 Grad Celsius, hat die äußere Sphäre der Sonne. Dort, wo solare Stürme Eruptionen hervor bringen, die um ein Vielfaches größer sind als unser eigener Planet, befindet sich die Korona. Diese kann man als “Atmosphäre” der Sonne bezeichnen, obwohl dieser Begriff hier etwas fehlplatziert ist. Viel eher handelt es sich um den Übergang von dem Inneren des Sternes zu dem Weltall. Im Gegensatz zu Planeten, wo es wirklich Atmosphären gibt, ist der Übergang hier fließend. Die tatsächliche Oberfläche ist mehrere Tausend Kilometer dick und zwischen 4000 und 10.000 Kelvin heiß - dies lässt sich durch die dunklen und hellen Flecken erkennen. Witziges Phänomen: Der Äquator der Sonne dreht sich schneller als die Pole - außerdem liegt auf diesen kein Schnee.
Innerhalb des Sternes nimmt die Dichte drastisch zu - und damit auch die stattfindende Kernfusion. Etwa die Hälfte des Gewichtes der Sonne (1,989 mal 10 hoch 30 Kilogramm oder stark vereinfacht “eine Sonnenmasse”) findet sich im inneren Viertel. Hier wird quasi sämtliche Energie erzeugt: Jede Sekunde werden mehr als vier Millionen Tonnen Materie fusioniert, was einen Energieausstoß von 385 Yottawatt zur Folge hat. Könnten wir die gesamte Energie einer einzigen Sonnensekunde für uns nutzbar machen, hätten wir für die kommenden 25 Billionen Jahre keine Energieprobleme mehr. Aktuell sind wir allerdings noch auf fotovoltaische Solarenergie angewiesen, die nicht ganz so effektiv ist. Wie aus einem Science-Fiction-Roman klingt das Konzept einer Dyson-Sphäre - eine Kugel, die einen Stern teilweise oder komplett umschließt, um dessen Energie zu nutzen. Diese würde in etwa eine astronomische Einheit (149,6 Millionen Kilometer, durchschnittlicher Abstand zwischen Sonne und Erde) von dem Himmelskörper angebracht werden und somit drei der Planeten - inklusive unserer Heimat - umschließen. Während diese gigantische Solaranlage in Star Trek längst Realität ist, fehlen uns noch die Mittel für eine solche Konstruktion.
 In einer Gaswolke formt sich ein Protostern.
Von Anbeginn der Menschheit an galt unsere Sonne als etwas Besonderes. Quelle des Lichts und somit der Sicherheit, Lebensspenderin und Kraft hinter Wachstum der Pflanzenwelt. Kein Wunder, dass sie von unzähligen Kulturen als Gottheit verehrt wurde. Am wichtigsten war sie für Völker, die ihr Nomadenleben aufgaben und sesshaft wurden - schließlich waren sie von da an von der Ernte abhängig, welche wiederum in warmen Sommern mit viel Sonnenlicht gut ausfiel. Davor waren viele Stämme Jäger und Sammler, die eher den Mond verehrten. Ein uraltes Monument kennzeichnet den Wendepunkt eines europäischen Volkes zwischen Kindern des Mondes und Verehrer der Sonne. Stonehenge wird von vielen Archäologen als eine Art Kalender der damals in England ansässigen Druiden gesehen. Dort wurden bestimmte Konstellationen der Sonne und des Mondes gefeiert. Generell wurden viele Fixpunkte der Sonne am Himmel über uns bald ein fixer Bestandteil vieler Kulturen - unsere ist da keine Ausnahme. Kaum verwunderlich ist es, dass Weihnachten recht nahe an einer Sonnenwende liegt - mit der Geburt des Messias der christlichen Religion werden die Tage wieder länger, wärmer und angenehmer.
 Sonnenstürme reichen tausende Kilometer weit ins All.
Aktuell ist unsere Sonne etwa bei der Hälfte ihrer Lebensdauer angelangt. Vor 4,6 Milliarden Jahren entstand sie - es dauerte jedoch weitere 50 Millionen Jahre, bis der Protostern die heutige Form angenommen hatte. Aktuell ist sie ein Stern der “Hauptreihe” - das heißt, sie ist stabil, stößt Materie ab und entwickelt stets komplexere Fusionen in ihrem Kern. Aktuell sind das noch Wasserstoff und Helium, die einen Hauptteil des Kernes ausmachen, doch diese “leichten Elemente” werden zunehmend abgestoßen. Mit etwa 11 Milliarden Jahren wird sogar Kohlenstoff durch Fusion erzeugt, da sich das noch vorhandene Helium mehr und mehr verdichtet. Zunächst schrumpft der Stern, während er eine dunklere Farbe annimmt. Ab einem kritischen Punkt kehrt sich diese Entwicklung um: Das, was wir einst als unsere Sonne kannten, wird zu einem Roten Riesen, der sich konstant ausdehnt und noch dunkler wird. Der zu diesem Zeitpunkt orange Stern liegt im Sterben. Merkur und Venus werden von ihm verschluckt, die Erde wird brennend heiß und gleißend hell sein. Leben in jeglicher Form ist zu diesem Zeitpunkt auf unserem einstigen Planeten nicht mehr möglich - schließlich wird die Erdkruste nur noch aus Lava-Seen bestehen, während die Atmosphäre von den solaren Winden regelrecht weggeblasen wird. Irgendwann beginnt die Fusion im extrem dichten Kern zu stagnieren, was eine Kettenreaktion zur Folge hat. Ein Großteil der Restenergie wird freigesetzt, man spricht vom “Helium-Blitz”, welcher ein Zehntel so hell ist wie unsere gesamte Galaxie. Der Blitz bläst nun den außen befindlichen Wasserstoff weg vom Kern. Dieser Vorgang dauert 100.000 Jahre, dabei wird die Erde endgültig vernichtet. Was übrig bleibt, ist ein vor sich hin glühender weißer Zwerg. Die hohe Dichte und die nun vorhandenen Elemente (Kohlenstoff und Sauerstoff) sorgen für eine enorme Leuchtkraft bis hin in den ultravioletten Bereich. Dadurch wird die abgestoßene Gaswolke zum Leuchten gebracht. Vor dem endgültigen Ende ist die Sonne etwa so groß wie die Erde, welche einst um sie kreiste. Jeder Kubikzentimeter des weißen Zwerges wiegt mehr als eine Tonne - trotz der hohen Dichte finden kaum noch Fusions-Reaktionen statt. Dieser Zustand kann länger dauern als das eigentliche Leben der Sonne.
Darüber, was danach folgt, können Astronomen nur spekulieren. Von einem “schwarzen Zwerg” ist die Rede - ein komplett ausgekühlter Himmelskörper. Weder Wärme noch Licht werden abgestrahlt. Optisch ist ein solches Objekt also nicht sichtbar. Dass ein solcher schwarzer Zwerg noch nicht gefunden wurde, hat einen einfachen Grund: Das Universum ist noch nicht alt genug. Keine Sonne, so früh sie auch entstanden sein mag, hat es bisher über den Status eines weißen Zwerges hinaus geschafft. | |
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