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Sonneninneres Die Sonne als Plasmakugel Die Strahlungsgesetze ergeben für die Sonnenoberfläche
eine Temperatur von 6000 K. Das Sonnenspektrum zeigt die Existenz von Atomen und
Ionen durch Auftreten entsprechender Absorptionslinien. Unter der Sonnenoberfläche
aber können bei hohen Temperaturen, wie sie für den Prozess der Kernfusion
erforderlich sind, keine Atome existieren. Die Materie ist zum Zentrum hin
(fast) vollständig ionisiert, d.h. hier besteht Materie in Form eines Plasmas
aus Elektronen, Protonen (Wasserstoffkernen), Heliumkernen und anderen Teilchen,
auch schon schwereren Kernen. Man nimmt an, dass dieses Plasma sich als ideales
Gas verhält, und kann daher mit Hilfe der Gasgesetze, insbesondere der
allgemeinen Gasgleichung auf Dichte, Druck und Temperatur im Zentrum der Sonne
schließen. Abschätzung des Drucks
Unser Atmosphärendruck beträgt ca.1000 hPa, der
Druck in der Sonne stellt also den über Milliardenfachen Wert dar. Abschätzung
der Temperatur Die allgemeine Gasgleichung pV =NkT erlaubt eine
Abschätzung der Temperatur des Plasmas. Das Volumen V ergibt sich aus dem
bekannten Radius, der Druck wurde bereits abgeschätzt. k ist die
Boltzmannkonstante. Die Teilchenzahl N erhält man aus der Masse der Sonne und
der mittleren Masse eines Teilchens. Nimmt man an, dass nur Protonen und
Elektronen (wegen der elektrischen Neutralität) in gleicher Anzahl existieren,
ist die mittlere Teilchenmasse der Mittelwert aus Proton- und Elektronmasse. So
erhält man eine Temperatur von 7 Millionen Kelvin. Dies stellt aber nur einen
Mittelwert zwischen Zentrum und Oberfläche dar, zudem existieren auch schwerere
Teilchen. Die Zentrumstemperatur wird auf 15 Millionen Kelvin geschätzt. Abschätzung
der Dichte Ebenfalls aus Gesetzen der Thermodynamik erhält
man r=160 kg/dm3
für die Dichte im Zentrum, das ist immerhin die vierzehnfache Dichte von Blei.
Die Abbildung zeigt den Verlauf von Temperatur und
Druck vom Zentrum zur Oberfläche. Die Bedingungen für Kernfusion liegen nur im
Kern vor. |
Disclaimer Eugen und Maria Fornoff 94405 Landau November 2011 |