Astrophysik

©2010 Autor: Michael Köchling
 



Unser Stern die Sonne.

Obwohl wir schon sehr gute Kenntnisse über unseren Stern haben, können wir dennoch viele seine Eigenschaften und inneren Vorgänge nicht beschreiben. Besonders die Entstehungen seiner Fleckenaktivitäten, welche periodisch auftreten, sind eines seiner großen Rätsel. Oder gar die Beschaffenheit seines Kernbereiches und den dortigen Bedingungen. Gerade dieser Bereich bleibt uns weitgehend verschlossen. Aber von den Bedingungen im Kernbereich ist das gesamte Erscheinungsbild, sowie die Energieerzeugung unseres Sternes abhängig. Meine Recherchen ergaben, dass man über die Zusammensetzung und den Eigenschaften des Kernbereichs nur unzulängliche Informationen hat. Also habe ich versucht, etwas mehr darüber zu erfahren.
Wir wissen, dass unsere Sonne einem Stern späterer Sternengenerationen entspricht, weil sie etwa 1% schwere Elemente enthält. Dieses eine % stammt von anderen Sternen, die am Ende ihres Daseins ihre Materie durch eine Super - Novae im Weltall verstreut hatten. Zusammen mit der Urmaterie aus Wasserstoff, Helium und Lithium ist daraus unser Stern entstanden. Dies eine % schwere Elemente hört sich recht wenig an, doch sind es bei einer Gesamtmasse von 2 x 1030 kg immerhin noch 2 x 1028 kg. Bestimmt man nun die Dichte im Kernbereich, so erhält man in der Sonnenmitte aufgrund des dort herrschenden Druckes den Wert von 160 kg / dm3 . Diese hohe Dichte nimmt jedoch nach außen mit immer größer werdendem Radius ab, sodass wir diesen Wert nicht vollständig auf die Kernmasse anwenden können. Es ergibt sich hierbei in etwa ein mittlerer Wert der Dichte von 140 kg / dm3 . Mit diesem Wert als Basis ergibt sich für den Kernbereich ein Radius von etwa 35.000 km.
Hier wären also die schweren Elemente versammelt, denn diese konzentrieren sich unweigerlich im Zentrum eines jeden Sterns. Doch damit nicht genug! Es kommt ein weiterer Bereich hinzu, indem wegen des dort herrschenden hohen Druckes die Gase metallischen Charakter besitzen. Dies bedeutet, dass sie sich so zäh verhalten wie Metalle und dies über einen Bereich von weiteren 35.000 km Radius. Allerdings wird dabei nicht gesagt, ob sich die Metallizität dabei verhält wie bei flüssigen oder gar festen Metallen. Wenn man jedoch die mittlere Dichte berücksichtigt, so ist diese 7,25 mal dichter als bei Gold. Damit kann angenommen werden, dass die Konsistenz wesentlich zäher als bei flüssigem Metall ist. Wir müssen daher von einem sehr zähen Brei ausgehen, welcher sich unter dem allseits herrschenden Druck kaum bewegen kann.
Damit haben wir einen Zentralbereich mit 140.000 km Durchmesser, welcher 10% des Sonnendurchmessers einnimmt und so gut wie keine Durchmischung erlaubt. Wir können daher einen weitgehend starren Mittelkörper annehmen. Erst darüber beginnt mit zunehmendem Abstand die Konvektionszone, in der warme Materie aufsteigt und kühle Materie absinkt. Aus diesem Grund ist davon auszugehen, dass erst ab dieser Grenze die Fusionsprozesse zur Energieerzeugung beginnen können, weil im Kernbereich wegen der dicht gepackten Materie kaum Bewegungen möglich sind und der Wasserstoff nicht hingelangen kann. In diesem Bereich hat sich nämlich überwiegend schon das Helium gesammelt, welches 25% der Gesamtmasse stellt. Der Beginn der unteren Konvektionszone wird sogar erst bei zirka 500.000 km Radius angenommen, wobei man sich hierbei über den wahren Wert sehr uneins ist und man auf Schätzungen ausweicht.
Doch reicht für Fusionen die dort vorhandene Temperatur und der Druck aus? In der Sonnenmitte sollen 15,5 Millionen Kelvin herrschen, bei einem Druck von 2,5 x 1016 Pascal (entspricht 247 Milliarden bar, Angaben in ABC Lexikon Astronomie).



Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung ©ESA / NASA, Aufnahme von SOHO


Quantenmechanisch sind bei diesen Bedingungen keine Fusionen möglich, weil damit die elektrostatische gegenseitige Abstoßung der Protonen nicht überwunden werden kann. Zumal oberhalb des Radius von 70.000 km nur noch eine Temperatur von zirka 13 Millionen Kelvin vorhanden ist und der Druck auch schon geringer wurde. Sodann wird die Umgebungstemperatur mit zunehmendem Radius immer niedriger und beträgt bei 500.000 km Radius nur noch knapp 6 Millionen K. Dies ist entschieden zu wenig für Fusionen.
Gerade aber weil es wegen der viel zu niedrigen Temperatur nicht zu spontanen Fusionen kommen kann, kommt es nicht zu einer explosionsartigen Entfaltung, welcher wie bei einer Wasserstoffbombe die Sonne sprengen würde. Hinzu kommt nämlich noch ein kühlender Effekt durch die neu entstehenden Heliumkerne. Diese unterbrechen wie Moderatoren die Fusionen. Wir kennen diesen Effekt aus unseren Fusionsreaktoren. In den Reaktoren kühlen die entstehenden Heliumkerne (auch als Heliumasche bezeichnet) das heiße Plasma und wenn es zu viele werden, können sie weitere Fusionen unterdrücken.
Doch soll es sozusagen eine Hintertür geben und dies ist der Tunneleffekt. Er soll bewirken, dass ab und zu die Barriere der Abstoßung überwunden werden kann und es somit zu vereinzelten Fusionen kommt. Nun muss man sich allerdings die ungeheure Anzahl an vorhandenen Protonen vorstellen, die sich dort dichtgedrängt aufhalten. Aufgrund dieser Menge kommt eine stattliche Anzahl Fusionen zustande. Aber es dürften weitaus weniger sein, als bisher angenommen wurde.
Auch ohne diese Beschreibung ist bei unserer Sonne ein so genanntes Energiedefizit bekannt. Danach finden viel zu wenig Fusionen statt, um die abgegebene Energiemenge erklären zu können. Es muss daher ein weiterer Energie bildender Vorgang vorhanden sein, welcher die abgegebene Energiemenge erklären kann.
Sodann existiert noch ein weiteres Rätsel! Während ihrer normalen Tätigkeit emittiert die Sonne den Sonnenwind. Dieser besteht aus elektromagnetischen Wellen, sowie Elektronen und Ionen. Dabei werden pro Sekunde etwa 5 Millionen Tonnen in Wellen gewandelt und zusätzlich 2 Millionen Tonnen als Ionen abgegeben. Und trotz dieses ständigen Masseverlustes soll die Sonne an Masse zunehmen. Von außen kommt aber nicht genug Materie in Form von Staub, Meteoriten und Kometen. Zumal der Staub die Sonne gar nicht erreichen kann. Wie wir an Kometen erfahren konnten, wird der Staub durch den Sonnenwind teils gekräckt. Es entstehen dabei Radikale (Bruchstücke von Molekülen), oder sogar neue Kerne durch Spaltung, und gleichzeitig wird der Staub elektrisch geladen, weil ihm Elektronen entrissen werden. Hat der Staub aber erst einmal die gleiche Ladung wie der Sonnenwind, so wird er hinaus in das Weltall getrieben. All dies konnten wir am Beispiel von Kometen erfahren, deren Plasmaschweif, und der Staubschweif stets von der Sonne weg gerichtet sind. Und dies vollkommen unabhängig davon, ob sich ein Komet der Sonne nähert, oder sich von ihr entfernt.



Bildnachweis: Stefan Dylus / Komet Hale Bopp




Bildnachweis: Stefan Dylus / Komet 17P Holmes


So gesehen ist es also schwer nachvollziehbar, weshalb die Sonne im Laufe der Zeit schwerer wird. Aber es gibt eine Kraft, welche beständig auf alle Massen im Universum einwirkt und dies ist die Gravitation. Sie wird nicht durch den Sonnenwind beeinflusst und strömt beständig in die Sonne hinein. Da sie allein diese Eigenschaft besitzt, kann nur sie für die Massenzunahme verantwortlich sein. Damit wäre gleichzeitig der Beweis erbracht, dass die Gravitation neutrale Masse besitzt, und dass es sich um eine Partikelform handelt. Somit stellt die Gravitation eine rein mechanische Kraft dar, welche mit der normalen Materie in Wechselwirkung steht. Dies bezeugt die Gravitationsstärke, welche in Abhängigkeit der jeweiligen Masse zunimmt.
Doch möchte ich Ihnen noch eine besondere Auswirkung unserer Sonne präsentieren, die ich schon in der vorigen Weltallkunde in dem Artikel „Immense Helligkeitsausbrüche auf Roten- und Braunen Zwergsternen“ angesprochen hatte. Darin hatte ich darauf hingewiesen, dass unser Stern Sonne ein langzeitveränderlicher Stern ist. Und wie Ihnen sicher bekannt ist, war die Aktivität der Sonne in den vergangenen Jahren so stark wie in den letzten 8000 Jahren nicht mehr. Nun haben Wissenschaftler nochmals geprüft, welch messbarer Unterschied sich daraus ergibt. Bisher wurde nämlich angenommen, dass sich dies zu maximal 0,5 % auswirkt. Dabei ist mir nicht bekannt, was da im einzelnen berücksichtigt wurde.
Die neue Forschergruppe konnte die Aktivitäten der vergangenen 20 Jahre direkt in Relation zu der jetzigen Situation setzen, denn wir haben seit 2007 ein Fleckenminimum. Die Auswirkung davon ist, dass es seitdem zu einer Abkühlung der mittleren Temperatur kommt. Und siehe da! Es ergab sich ein vollkommen anderer Wert, weil man nun nicht nur das sichtbare Licht + UV berücksichtigte, sondern alle Spektren, zu denen auch Röntgen-, Gamma- und ganz besonders die Partikelstrahlung gehört. Also alles, was der Sonnenwind beinhaltet. Und wer hätte es gedacht?

Nun ergaben sich bis zu 5 % Unterschied der Strahlungsmenge!

Damit haben wir einen 10 - fach höheren Wert als bisher angenommen wurde. Ein derart hoher Wert von 5 % Unterschied hat ganz erhebliche Auswirkungen auf das Klima unserer Erde. Dies sehen wir an den jetzigen Temperaturen und den riesigen Schneemengen die derzeit die nördliche Erdhälfte beeinflussen. Ich hoffe nur, dass nun nicht einige Wetterpropheten eine neue Eiszeit voraussagen werden, was wieder einmal mehr, vollkommen unangebracht wäre.



Bildnachweis: mit freundlicher Genehmigung ©ESA / NASA, Aufnahme von SOHO


Wenn es also wirklich Eiszeiten gegeben haben sollte, so lag dies mit großer Wahrscheinlichkeit an Verschiebungen der Rotationsachse unserer Erde, wodurch die Pole verlagert wurden. Zudem hatte ich gezeigt, dass aufgrund des Platonischen Jahres und in Abhängigkeit der Bahnexentrizität der Erde, sich das Klima im Rhythmus von 12.500 Jahren ändert. Damit ergeben sich lokal gesehen große Unterschiede und das Klima ändert sich dadurch langsam aber ständig. Hiermit möchte ich nicht behaupten, dass wir keinen Einfluss nehmen, aber gegen die Naturgewalten sind wir doch sehr kleine Lichter!

In diesem Zusammenhang möchte ich Ihnen folgende Internetseiten empfehlen:
http://survival.4u.org/sonne/bericht.htm
http://www.eike-klima-energie.eu/


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