Einsteins Erben - Physikartikel: Unser Sonnensystem

Die Sonne, prominentestes Mitglied unseres Sonnensystems, war in vielen Mythologien heißbegehrtes Objekt der Verehrung. Die Griechen verehrten sie unter dem Namen Helios, die Römer nannten sie Sol und im alten Ägypten betete man zum Sonnengott Ra. Im Laufe der Jahrhunderte stellte sich trotz heftigen Widerstands der Kirche heraus, dass sich der Mensch auf seiner Heimatkugel nicht im Zentrum des Universums befindet, nicht einmal im Zentrum unseres Sonnensystems. Die Milchstraße, unsere Heimatgalaxie, in der sich irgendwo unsere Sonne herumtummelt, ist genauso wie viele andere Sternensysteme nichts weiter als die Ansammlung einiger Explosionskrümel des Urknalls, der Geburtsstunde unseres Universums. Die Erkenntnis, dass sich die Planeten um die Sonne bewegen und die Erde keine Scheibe ist, hat Kirch‘ sei Dank vielen schlauen Köpfen in der Vergangenheit, die das Gegenteil behaupteten, denselben gekostet. Unsere Sonne wird von neun Planeten (inklusive deren Planetenmonde) und Weltraumbrocken wie Kometen (erkennt man an ihrem Schweif), Asteroiden (planetenähnliche Himmelskörper) und Meteoriten („Asteroidensplitter“) umkreist. Einige aus der Bahn geratene Weltraumbrocken verursachen alle jubelmillionen Jahre auf der Erde gewaltige Katastrophen, die das Leben neu sortieren. Da die neun Planeten unseres Sonnensystems für Kreuzworträtselfragen von großem Interesse sind, hier eine nette Eselsbrücke, um sie in der richtigen Reihenfolge, vom sonnennächsten an beginnend, ins Gedächtnis zu brennen.

Es war schon immer eine aufregende Frage, mehr über unsere kugeligen Nachbarn in Erfahrung zu bringen, z.B., ob irgendwo in der Nachbarschaft unserer Erde auch (oder vielmehr überhaupt ?) intelligentes Leben existiert. In der folgenden Artikelserie werde ich in jeder Ausgabe einen neuen unserer neun Planeten vorstellen. Doch zunächst beschäftigen wir uns noch etwas näher mit unserer Sonne. Die Sonne vereinigt knapp 99 % der Masse unseres Sonnensystems. Der Rest verteilt sich auf die Planeten, ihre Trabanten, Weltraumgestein, Sternenstaub und mittlerweile auch schon Weltraummüll, wie klapprige Satelliten und Raketenreste. Sterne, wie unsere Sonne, sind der Ursprung jeden uns bekannten Lebens. Nicht nur deshalb, weil Energie Grundvoraussetzung für Leben schlecht hin ist, sondern auch, weil nur Sterne dazu in der Lage sind, die notwendigen schweren chemische Elemente, aus denen sich organisches Leben aufbauen lässt, aus leichteren „zusammenzubacken“. Die Energie der Sonne entsteht durch die Fusion (Zusammenfügung) von vier Wasserstoffkernen zu einem Heliumkern (der umgekehrte Prozess, die Spaltung schwerer Kerne wie Uran, führt auch zu einem Energiegewinn, siehe Kernkraftwerke). Tut man die Ausgangsmaterie der Fusion (vier Protonen) auf eine Waage und vergleicht sie mit der Masse des Endprodukts, dem Heliumkern, so stellt man fest, dass der Heliumkern um 0,7 % leichter ist, als die vier Protonen. Die Massendifferenz wurde in Form purer Energie freigesetzt. Physikgroßmeister Einstein zeigte uns, wie man diese frei gewordene Energie berechnen kann, und zwar nach E = mc² (Energie gleich Massendifferenz mal Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat).

Wie die meisten Sterne besteht die Sonne vor allem aus Wasserstoff, ihrem „Brennstoff“. In jeder Sekunde verschmelzen 650 Millionen Tonnen Wasserstoff zu „Heliumasche“. Die dabei freigesetzte Energie entspricht einer Energiemenge, wie sie bei der Explosion von Hundertmilliarden 1-Megatonnen-Wasserstoffbomben entstünde, oder einfacher gesagt: eine unvorstellbar große Energiemenge. Nur, wann ist der Ofen aus? Physikalische Modelle bescheinigen der Sonne noch ca. 4,5 Milliarden heiße Jahre, genauso lange, wie sie schon brennt. Danach wird sie sich zu einem Roten Riesen aufblähen, bis hin zur Erdumlaufbahn oder sogar darüber hinaus und schließlich zu einem weißen Zwerg kollabieren, dem finalen Endprodukt eines Durchschnittssterns wie unsere Sonne. Spätestens in ein paar Milliarden Jahren sollte der Mensch also die Koffer gepackt haben. Doch woher bekommt man Informationen über die Sonne, z.B. über die chemische Zusammensetzung, ohne sich dabei die Finger zu verbrennen? Die Antwort ist furchtbar einfach. Das Licht der Sonne selbst verrät uns viele ihrer Geheimnisse. Ähnlich wie in einem Tuschkasten die Farben gemischt werden können, ist das weiße Licht der Sonne eine Mixtur aus bestimmten Lichtfarben (Wellenlängen). Jedes chemische Element besitzt seinen persönlichen Lichtfingerabdruck, verrät sich also bei einer genaueren Analyse des uns erreichenden Sonnenlichtes.

Unsere neun Planeten bewegen sich auf elliptischen (kreisähnlichen) Bahnen um die Sonne. Auf diesen Bahnen werden die Sonnenumrunder durch zwei Kräfte gehalten. Die eine Kraft ist die Gravitationskraft der Sonne, die ständig versucht, die Planeten an sich heranzuziehen. Zu verhindern weiß dies glücklicherweise die Zentrifugalkraft, die nichts weiter im Sinn hat, als die Planeten ins kalte All zu schleudern. Das Gleichgewicht beider Kräfte sorgt für eine stabile Umlaufbahn. Der Planet, der sich am dichtesten an die Sonne heranwagt, ist der Merkur, unser nächster Interviewpartner. Er erlangte im vergangenen Jahrhundert weltweite Berühmtheit (nicht wegen seiner Entdeckung!), warum werden wir in der nächsten Ausgabe sehen.

Technische Daten der Sonne (ca.-Werte):