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Wie heiß ist die Sonne?

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Die Temperatur der Sonnenoberfläche ist ungefähr 5785K (5511,85oC).

Antworten, auf wie heiß die Sonne ist, liefert die Spektroskopie. Das ist eine physikalische Disziplin, die in seine farblichen Bestandteile zerlegtes Licht (nach Wellenlängen sortiert) analysiert und daraus Rückschlüsse über die physikalischen Eigenschaften der Quelle gewinnt. Wie der Name vermuten lässt, ist ein Spektrograph das Instrument der Spektroskopiker. Ein einfacher Spektrograph ist der gewöhnliche (einfache) Regenbogen. Das Licht von der Sonne wird in den Regentropfen gebrochen, und zwar nicht gleichmässig für alle Farben, sondern um so stärker, je kürzer die Wellenlänge ist. Also blaues Licht wird stärker abgelenkt als rotes Licht. Darum ist der Regenbogen innen blau und aussen rot (beim allfälligen zweiten ist es umgekehrt, weil in diesem Fall der Lichtstrahl im Regenbogen zweimal gebrochen wird). Die Spektroskopie wurde im 19. Jahrhundert massgeblich entwickelt. In der Frühphase hat vor allem der Teleskopbauer und Optiker Joseph Fraunhofer mit Prismen experimentiert und damit im Sonnenlicht dunkle Striche entdeckt. Diese Striche nennt man Absorptionslinien, da das Licht aus den tieferen Schichten der Sonnen in den kühleren äusseren Schichten "verschluckt" oder eben absorbiert wird. Fraunhofer wusste mit diesen Linien erst noch nicht viel anzufangen, und hat sie erst einmal beschrieben und mit Buchstaben A, B, C, ...durchnummeriert. (Das hat uns heute noch Namen für bestimmte Linien wie die D-Linien des Natrium und die H- und K-Linien des einfach ionisierten Kalziums beschert). Die Deutung der Linien gelang Bunsen und Kirchhoff. Sie konnten nachweisen, dass jedes chemische Element unter bestimmten Umständen ein charakteristisches Linienmuster erzeugt, eine Art atomaren Fingerabdrucks.
Die physikalische Theorie dazu, die Quantenmechanik, wurde vor allem in den zwanziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts entwickelt, von Leuten wie Max Planck, Nils Bohr, Arnold Sommerfeld, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg und Wolfgang Pauli. Und einige anderen.
Mit einem Spektrum der Sonne kann man eine qualitative Analyse der in der Sonne enthaltenen chemischen Elemente durchführen. Dabei vergleicht man die beobachteten Absorptionslinien mit im Labor erzeugten. Eine quantitative Analyse ist viel schwieriger, aber heute gut möglich. Als Ergebnis der Elementhäufigkeiten der äusseren Schichten der Sonne erhält man zu fast 75 % Wasserstoff, und fast der ganze Rest ist Helium mit etwa 24 % Anteil. Den Rest teilen sich alle anderen Elemente.
Aus der Spektroskopie bekommt man auch die Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung. Daraus kann man mit dem Planckschen Gesetz die Temperatur auf der Sonnenoberfläche bestimmen. Man erhält dann die Temperatur der Sonnenoberfläche ist ungefähr 5785K (5511,85oC). Man kann die Temparatur auch aus der Strahlungsleistung und mit dem Gesetz von Stefan und Boltzmann die Temperatur berechnen, was das gleiches Ergebnis zeitigt. Man kann sich als Faustregel 6000 K merken. Kelvin (Symbol K) ist die physikalische Temperaturskala. Sie ist wie die Celsius-Skala unterteilt, beginnt aber am absoluten Nullpunkt: somit sind 0oC = 273.15 K.
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