Im Kern befinden sich etwa ca. ein Viertel der Sonnenmasse: extremer
Druck und Temperaturen von über 10 Mio. Kelvin, daher Kernfusion.
Strahlungszone 320 000 km
dick
Ab ca. 25% des Sonnenradius’.
Energietransport durch Strahlung. Dabei findet laufend ein Emittieren,
Streuen, Absorbieren und wieder Emittieren der Photonen entlang von
zufälligen Pfaden statt. Transportdauer der Energie zur Oberfläche daher
größer 10 000 a.
Konvektionszone 230 000 km
dick
Beginn ab ca. 71% des Sonnenradius’.
Energietransport durch Konvektion, meist ca. 10 m/s. Erst kurz vor der
der Oberfläche bis über 1 000 m/s.
Sonnenoberfläche
Photosphäre 200 km dick
Quelle der Kontinuumsstrahlung. Auch entstehen hier die
fraunhoferschen Linien. Sonnenflecken (wg. starken Magnetfeldern,
s.u.).
Chromosphäre 2 000 km dick
H2 und He. Geringe Dichte, kaum Strahlung, u.a.
Eruptionen, Protuberanzen.
Korona 1-2 Mio. km
(wechselnd)
Niedrige Dichte, sehr hohe Temperatur von Mio Kelvin. Quelle des
Sonnenwinds.
Oberflächenphänomene,
Sonnenwind
Protuberanzen
Materieströme, die Materie ins All an den Magnetfeldlinien der Sonne
entlang schleudern
Flare
Kleines Gebiet mit mehreren Millionen Grad Celsius
Sonnenflecken
entstehen an Orten mit dem stärksten B-Feld, da das die
Konvektionsströme lenkt → vergleichweise kältere Orte → dunkler
in Gruppen mit entgegengesetzter magn. Ausrichtung
Häufigkeit ist zyklisch (ca. 11 Jahre)
beginnt mit insgesamt geringer Anzahl und meist bis zu 30° vom
Äquator entfernt
Ort der hohen Auftrittswahrscheinlichkeit wandert dann zum Äquator
hin mit steigender Gesamtzahl
Dauerhafter, aber variabler Teilchenstrom radial von der Sonne ins
All.
Hauptsächlich Protonen, Elektronen, Alphateilchen und Spuren von
Atomkernen weiterer Elemente.
Bis zu 750km/s bei der Erde.
Wird bei starker Sonnenaktivität (s.o.) verstärkt.
Beeinflusst das Magnetfeld der Erde (“Weltraumwetter”).
weitere Phänomene
gibt es in hoher Zahl, die aber für den Unterricht nicht gefordert
sind, z.B. Regelung der Fusionsleistung, Schwingungen im Sonneninneren,
Druck- und Temperaturgradienten usw.
Übungen zur Fusion
Elektronenvolt
1eV ist eine Energieeinheit: \[
\bbox[lightyellow,12px] {
\begin{align}
1eV = 1e \cdot V
= 1,6 \cdot 10^{-19} As \cdot V
= 1,6 \cdot 10^{-19} J
\end{align} }\]
Massendefekt
Ein Kernprozess verändert die Masse! Summe der Eduktmassen > Summe
der Produktmassen. Die Differenz wird gemäß \(\Delta E=\Delta m\cdot c^2\) als Energie
frei.
Siehe auch FS zu \(u\cdot c^2\)
Abi 1996
In der Sonne wird durch Fusion von Wasserstoff Helium erzeugt. Ein
He-Kern entsteht aus vier Protonen und zwei Elektronen über mehrere
Zwischenstufen, die hier außer acht gelassen werden.
Berechne die Energieausbeute bei der Fusion von Protonen zu 1kg
Helium. [zur Kontrolle: \(6 \cdot
{10^{14}}\,{\rm{J}}\)]
Die Masse der Sonne beträgt \(2 \cdot
{10^{30}}\,{\rm{kg}}\), ihr Alter rund 5 Milliarden Jahre. Sie
strahlt jährlich eine Energie von \(1{,}2
\cdot {10^{34}}\,{\rm{J}}\) ab. Schätze ab, wie viel Prozent der
Sonnenmasse seit “Geburt” der Sonne in Helium verwandelt
wurden.
Paarvernichtung
Ein Elektron und ein Positron (entsteht z.B. bei der Fusion)
zerstrahlen, sobald sie einander begegnen, zu meist 2
Gammaquanten (Impulserhaltung). Dabei wird ihre Gesamtmasse in
Energie umgesetzt.
