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Sonnenenergie
aus Kernprozessen Man weiß, dass die Erde, und damit die Sonne seit
über 4,5 Milliarden Jahren besteht. Man nahm noch vor 150 Jahren an, dass die
Sonne ein riesiger Ofen sei. Die Annahme, dass hier Steinkohle verbrannt wird,
also chemische Energie freigesetzt wird, kann aber die gemessene
Energieabstrahlung nur für etwa 5000
Jahre erklären. Die Sonne entstand aus einer Gas- und Staubwolke durch
Kontraktion wegen Gravitation. Dabei wird tatsächlich Gravitationsenergie
frei. Auch diese Energie kann die Leuchtkraft der Sonne nicht für Milliarden
Jahre gewährleisten. Jedoch ist dieser Effekt bei der Entstehung von Sternen
wichtig und interessant. Durch die frei werdende Energie erhöht sich die
Temperatur im Zentrum der Kontraktion, also in einem Vorstadium eines Sterns auf
Millionen Grad. Dadurch kommt es zu Kernfusionen, die heute die einzige Erklärung
für die Leuchtkraft der Sonne und der Sterne geben. Kernfusionen sind Millionen
mal ergiebiger als alle anderen denkbaren Prozesse. Die
Energiebilanz
und Reaktionsgleichung der p-p-Kette
Der Massendefekt Dm führt zur pro Prozess freiwerdenden Energie: Dm = 4mp
- mHe - 2me = 0,0265 u DE = Dm c2
= 4,0.10-12 J = 25 MeV Diese Energie ist in Bewegungsenergie und g-Strahlung
vorhanden. Bei einer chemischen Knallgasreaktion werden pro
Prozess nur 3 eV frei! Ein weiterer Prozess ist der Bethe-Weizsäcker-Zyklus, auch Kohlenstoff-Stickstoff-Zyklus genannt, der bei höherer Zentraltemperatur (10-15 Millionen Kelvin) an Bedeutung gewinnt. Hier werden ebenfalls 4 Protonen zu einem Heliumkern verschmolzen. Die verschiedenen
Zyklen dauern sehr lange. So
vergehen im Mittel etwa 300 Millionen Jahre, bis ein Zyklus des Bethe-Weizsäcker-Prozesses
durchlaufen ist. Insgesamt verwandelt unsere Sonne pro Sekunde 4,2 Millionen
Tonnen Masse in Energie, das sind in 4,5 Milliarden Jahren gerade 3 Promille der
Gesamtmasse. Die entstehenden Neutrinos dringen, im Gegensatz zur Energie
selbst, sofort an die Sonneoberfläche und erreichen nach wenigen Minuten die
Erde. Sie geben Auskunft über die tatsächlich ablaufenden Prozesse und können
die angenommenen Prozesse bestätigen oder zu neuen Denkansätzen führen. |
disclaimer Eugen und Marita Fornoff 94405 Landau, Oktober 2016 |