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sisi84
Anmeldungsdatum: 10.01.2016
Beiträge: 21
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 sisi84 Verfasst am: 25. März 2017 22:41 Titel: Sonnenphysik |
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Hi Leute,
ich beschäftige mich gerade in bisschen mit den Grundlagen der Sonnenphysik und bin dabei auf einige Verständnisprobleme gestoßen.
Zunächst einmal zur Lichterzeugung in der Sonne: An welcher Stelle genau wird da eigentlich Licht erzeugt? Es ist ja ein offenes Geheimnis, dass im Sonnenkern Kernfusion stattfindet und dabei der Großteil der Energie durch die pp1-Kette erzeugt wird. Bei einer solchen Fusionskette findet ja ein Massenverlust statt, der nach E=m*c^2 letztlich in Energie umgewandelt wird. Aber es gibt ja verschiedene Formen von Energie - warum genau wird dabei Licht erzeugt? Die Leuchtkraft der Sonne ist ja letztlich auch nur durch Energie pro Zeit gegeben, aber warum quasi Energie leuchtet, erschließt sich mir nicht ganz. Okay, es scheint thermische Energie zu sein, die als Wärmestrahlung abgegeben wird. Andererseits ist Licht doch letztlich auch ein Teilchen - wie werden die Photonen "erzeugt"?
Darüber hinaus habe ich gehört, dass die Photonen angeblich mehrere Tausend Jahre benötigen, um aus dem Sonneninneren herauszukommen, weil sie in irgendeiner Sonnenschicht wohl nur sehr schleppend vorankommen. Stimmt das? Gibt es dafür eine genauere Größenordnung?
Schließlich die letzte Frage: Man geht davon aus, dass die Sonne vor etwa 5 Milliarden Jahren entstanden ist. Nun habe ich aber an mehreren Stellen gelesen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Wasserstoff-Protonen fusionieren (erster Schritt der pp1-Kette), extrem gering sein soll - ein einzelnes Proton soll wohl 10^10 Jahre warten müssen:
"Die Lebensdauer von Protonen gegen die pp-Reaktion betr¨agt bei T = 1.5·107 K
etwa 10^10 Jahre" (Quelle: http://wwwmpa.mpa-garching.mpg.de/~weiss/Nukleosynthese_12/Brennphasen.pdf )
Sobald dann Deuterium erzeugt wurde, dauert die Reaktion wohl nur noch ein paar Sekunden, doch der erste Schritte dauert laut dieser Angabe 10 Milliarden Jahre - länger als die Sonne überhaupt existiert. Dann müsste ja jetzt eigentlich noch alles dunkel sein. Woher kommt der Widerspruch bzw. habe ich da etwas falsch verstanden?
Vielen Dank für Eure Hilfe!
Sisi |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 26. März 2017 03:00 Titel: Re: Sonnenphysik |
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| sisi84 hat Folgendes geschrieben: | | Es ist ja ein offenes Geheimnis, dass im Sonnenkern Kernfusion stattfindet |
Hier kann man was lernen...
| Zitat: |
Aber es gibt ja verschiedene Formen von Energie - warum genau wird dabei Licht erzeugt? Die Leuchtkraft der Sonne ist ja letztlich auch nur durch Energie pro Zeit gegeben, aber warum quasi Energie leuchtet, erschließt sich mir nicht ganz. Okay, es scheint thermische Energie zu sein, die als Wärmestrahlung abgegeben wird. Andererseits ist Licht doch letztlich auch ein Teilchen - wie werden die Photonen "erzeugt"?
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Warum leuchtet eine Glühlampe und wird nicht einfach nur warm?
| Zitat: |
Darüber hinaus habe ich gehört, dass die Photonen angeblich mehrere Tausend Jahre benötigen, um aus dem Sonneninneren herauszukommen, weil sie in irgendeiner Sonnenschicht wohl nur sehr schleppend vorankommen. Stimmt das? Gibt es dafür eine genauere Größenordnung?
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10000 - 170000 Jahre ist so die Größenordnung.
https://sunearthday.nasa.gov/2007/locations/ttt_sunlight.php
| Zitat: |
Sobald dann Deuterium erzeugt wurde, dauert die Reaktion wohl nur noch ein paar Sekunden, doch der erste Schritte dauert laut dieser Angabe 10 Milliarden Jahre - länger als die Sonne überhaupt existiert. Dann müsste ja jetzt eigentlich noch alles dunkel sein. Woher kommt der Widerspruch bzw. habe ich da etwas falsch verstanden?
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Da befinden sich mehr als zwei Protonen in der Sonne... |
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sisi84
Anmeldungsdatum: 10.01.2016
Beiträge: 21
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| sisi84 Verfasst am: 26. März 2017 16:31 Titel: Re: Sonnenphysik |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: |
Warum leuchtet eine Glühlampe und wird nicht einfach nur warm?
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Genau das war im Prinzip die Frage. Ich habe es jetzt so verstanden, dass durch die erhöhte thermische Energie die Elektronen ein höheres Energieniveau annehmen, dann aber nach sehr kurzer Zeit zurück in den Ausgangszustand springen. Beim Übergang vom höheren zum niedrigeren Energieniveau wird Energie in Form von Photonen abgegeben. Ist das richtig?
Was die Protonen angeht: Also im Prinzip handelt es sich bei der Zeitskala 10^10 lediglich um den Mittelwert? Manche trifft es schon nach ein paar Sekunden, andere müssen noch viel länger warten? So gesehen hieße die Aussage korrekt: Im Schnitt muss ein Proton 10^10 Jahre warten? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 26. März 2017 17:04 Titel: Re: Sonnenphysik |
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| sisi84 hat Folgendes geschrieben: | | jh8979 hat Folgendes geschrieben: |
Warum leuchtet eine Glühlampe und wird nicht einfach nur warm?
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Genau das war im Prinzip die Frage. Ich habe es jetzt so verstanden, dass durch die erhöhte thermische Energie die Elektronen ein höheres Energieniveau annehmen, dann aber nach sehr kurzer Zeit zurück in den Ausgangszustand springen. Beim Übergang vom höheren zum niedrigeren Energieniveau wird Energie in Form von Photonen abgegeben. Ist das richtig?
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Ja.
(Modulo Details, was dann mit den Photonen passiert, wie es zur Schwarzkörperstrahlung kommt, etc.)
| Zitat: |
Was die Protonen angeht: Also im Prinzip handelt es sich bei der Zeitskala 10^10 lediglich um den Mittelwert? Manche trifft es schon nach ein paar Sekunden, andere müssen noch viel länger warten? So gesehen hieße die Aussage korrekt: Im Schnitt muss ein Proton 10^10 Jahre warten? |
Richtig. |
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