https://bodybydarwin.com
Slider Image

Warum ist die Sonne noch nicht ausgebrannt?

2021

Unsere Sonne ist ein ziemlich durchschnittlicher Stern in der Milchstraße - nicht der hellste, nicht der größte und nur 4, 5 Milliarden Jahre alt. Es ist nur insofern einzigartig, als sein Licht und seine Wärme das ganze Leben auf dem einzigen bewohnten Planeten, den wir im Universum kennen, erhalten. Zum Glück ist es nicht ausgebrannt, bevor wir vor ein paar hunderttausend Jahren aufgetaucht sind. Aber wie konnte es so viel Treibstoff haben? Warum wurde es nicht wie eine Kerze oder ein Lagerfeuer gelöscht? Und wann brennt es endlich aus?

Dies war eine dringende Frage im 19. Jahrhundert, sagt Catherine Pilachowski, Astronomieprofessorin an der Indiana University. Zu dieser Zeit verstand der Mensch nur zwei Möglichkeiten, wie die Sonne Energie erzeugen konnte: Entweder erzeugte sie Wärme und Licht durch Gravitationskontraktionen - zog sich in den Mittelpunkt und strahlte Energie aus (in Form von Wärme, die wir auf der Erde fühlen) mit der Zeit kleiner zu werden - oder es brannte buchstäblich, wie die chemische Reaktion, die wir auf der Erde sehen, wenn wir ein Streichholz anzünden oder ein Lagerfeuer machen. Nach der Annahme, dass beide Methoden der Modus Operandi der Sonne gewesen sein könnten, berechneten die Wissenschaftler zu diesem Zeitpunkt genau, wie lange die Sonne mit beiden Methoden hätte existieren können. Aber keines der Ergebnisse stimmte mit dem überein, was wir als Alter des Sonnensystems kannten - 4, 5 Milliarden Jahre. Wenn sich die Sonne zusammengezogen hätte oder brannte, wäre ihr der Treibstoff ausgegangen, lange bevor wir vorbeikamen. Offensichtlich war etwas anderes los.

Ein paar Jahrzehnte später schlugen britische Astronomen vor, die Sonne wandle ihre Masse in Energie um, und bewaffneten sich mit Einsteins berühmtem E = mc2, das bestätigte, dass alles, was Masse hat, eine äquivalente Energiemenge haben muss. Anstelle eines Ofens, der Holz und Kohle in Asche und geschwärzten Kohlenstoff umwandelt (und dabei Licht und Wärme abgibt), ähnelt der Sonnenmittelpunkt eher einem gigantischen Atomkraftwerk.

Die Sonne enthält eine enorme Anzahl von Wasserstoffatomen. Typischerweise enthält ein neutrales Wasserstoffatom ein positiv geladenes Proton und ein negativ geladenes Elektron, das es umkreist. Wenn dieses Atom auf eines seiner Wasserstoffkollegen trifft, stoßen sich die äußeren Elektronen wie Leibwächter magnetisch ab. Dies verhindert, dass sich eines der Protonen trifft. Aber der Kern der Sonne ist so heiß und unter Druck, dass Atome mit so viel kinetischer Energie herumflitzen, dass sie die Kraft überwinden, die sie zusammenhält und Elektronen von ihren Protonen trennen. Dies bedeutet, dass sich die Protonen, die normalerweise im Kern des Wasserstoffatoms stecken, tatsächlich berühren können und sich zu einem Prozess verbinden, der als thermonukleare Fusion bezeichnet wird.

Genau wie in einem Kernreaktor schlagen Atome im Inneren des Sonnenkerns jede Sekunde ineinander. Meist verschmelzen vier Wasserstoffprotonen zu einem Heliumatom. Unterwegs geht ein winziger Teil der Masse dieser vier winzigen Protonen "verloren". aber da das Universum Materie konserviert, kann es nicht einfach verschwinden. Vielmehr wird diese Masse jede Sekunde in eine dramatische Menge an Energie umgewandelt. Die Sonne strahlt eine Leistung von 3, 9 x 10 26 Watt aus. (Dies ist eine so große Energiemenge, dass es ehrlich gesagt keine erdzentrierte Analogie gibt. Vielleicht lässt sich diese Zahl so kontextualisieren: Diese Menge an Watt ist weitaus mehr als die gesamte Elektrizität, die die ganze Welt derzeit verbrauchen würde.) über mehrere hunderttausend Jahrhunderte.)

Die Effizienz der Kernfusion ist einer der Hauptgründe, warum die Sonne so lange Wärme abgestrahlt hat - die Energie, die durch die Umwandlung von nur einem Kilogramm Wasserstoff in Helium freigesetzt wird, entspricht der Verbrennung von 20.000 Tonnen Kohle. Weil die Sonne so massiv und relativ jung ist, haben die Wissenschaftler geschätzt, dass sie nur etwa die Hälfte ihres energieerzeugenden Wasserstoffs verbraucht hat.

Schließlich wandelt der Sonnenkern seinen gesamten Wasserstoff im Inneren in Helium um, und der Stern stirbt ab. Aber schwitzen Sie nicht. Das wird noch etwa 5 Milliarden Jahre dauern.

Haben Sie eine wissenschaftliche Frage, die Sie beantworten möchten? Mailen Sie uns unter, twittern Sie uns mit #AskPopSci oder teilen Sie uns dies auf Facebook mit. Und wir werden es untersuchen.

Stephen Hawking glaubt zu wissen, was vor Beginn der Zeit passiert ist

Stephen Hawking glaubt zu wissen, was vor Beginn der Zeit passiert ist

Elektroflugzeuge könnten bald zum Industriestandard werden

Elektroflugzeuge könnten bald zum Industriestandard werden

Es ist Zeit, die schmutzigen Filter zu reinigen, die Sie vermieden haben

Es ist Zeit, die schmutzigen Filter zu reinigen, die Sie vermieden haben