Die Sonne ist der Stern im Zentrum unseres Sonnensystems. Es gibt Wärme und Licht ab, was die Erde und andere Planeten erwärmt. Aber wie macht es das?
In diesem Beitrag behandeln wir:
- 1 Sonnenstrahlung
- 2 Energieübertragung durch Vakuum und physikalische Medien
- 3 Absorption der Sonnenstrahlung durch die Erde
- 4 Abstrahlende Hitze
- 5 Welche Temperatur erreicht die Sonne?
- 6 Die Wärme und Energie der Sonne
- 7 Die wohlige Temperatur der Sonne
- 8 Die Energiequelle der Sonne: Proton-Proton-Kette
- 9 Die glänzenden Strahlen der Sonne
- 10 Die Sonne ist ein Stern vom Typ G
- 11 Zusammenfassung
Sonnenstrahlung
Was ist Sonnenstrahlung?
Sonnenstrahlung ist die Energie, die von der Sonne kommt und die Erde erwärmt. Es entsteht durch Kernfusionsreaktionen im Kern der Sonne, wodurch es eine große Menge elektromagnetischer Strahlung emittiert, hauptsächlich in Form von sichtbarem Licht.
Wie viel Sonnenstrahlung erreicht die Erde?
Die Sonnenoberfläche gibt etwa 63 Millionen Watt Energie pro Quadratmeter ab, aber bis sie uns erreicht, nachdem sie 93 Millionen Kilometer zurückgelegt hat, sind es an der Spitze der Atmosphäre nur 1,370 Watt pro Quadratmeter. Das ist viel Energie, aber noch nicht genug, um uns alle ins Schwitzen zu bringen!
Fun Facts über Sonnenstrahlung
- Sonnenstrahlung ist die einzige Möglichkeit, sich zu bräunen, ohne an den Strand gehen zu müssen!
- Sonneneinstrahlung ist eine großartige Möglichkeit, Ihre Gadgets und Gizmos mit Strom zu versorgen, ohne sie anschließen zu müssen.
- Die Sonnenstrahlung kann genutzt werden, um köstliche S'mores zuzubereiten, ohne ein Lagerfeuer machen zu müssen.
Energieübertragung durch Vakuum und physikalische Medien
Elektromagnetische Strahlung
- Elektromagnetische Strahlung kann wie sichtbares Licht, Infrarotstrahlung, ultraviolettes Licht und Röntgenstrahlen wie ein Geist durch das Vakuum des Weltraums reisen.
- Andere Energieformen benötigen ein physisches Medium, um sich zu bewegen, so wie Schallenergie Luft oder eine andere Substanz benötigt, um übertragen zu werden, und die Wellenenergie der Ozeane Wasser benötigt.
- Aber Sonnenenergie ist etwas Besonderes, sie kann von der Sonne zur Erde reisen, ohne dass eine physische Substanz zur Übertragung der Energie benötigt wird. Diese Eigenschaft der elektromagnetischen Energie ermöglicht es der Erde, die gesamte Sonnenenergie, einschließlich Wärme, zu erhalten, die sie benötigt.
Schall Energie
- Schallenergie benötigt Luft oder eine andere Substanz, um übertragen zu werden, wie ein Flüstern im Wind.
- Die Wellenenergie der Ozeane benötigt Wasser, um sich zu bewegen, wie eine Welle in einem Teich.
- Aber Sonnenenergie ist anders, sie kann von der Sonne zur Erde reisen, ohne dass eine physische Substanz zur Übertragung der Energie benötigt wird. Diese Eigenschaft der elektromagnetischen Energie ermöglicht es der Erde, die gesamte Sonnenenergie, einschließlich Wärme, zu erhalten, die sie benötigt.
Absorption der Sonnenstrahlung durch die Erde
Das Geschenk der Sonne
Also sagt die Sonne: „Hey Erde, ich habe etwas für dich!“ und die Erde sagt: "Was ist das, Sonne?" und die Sonne sagt: „Das ist ein ganzer Haufen Energie! Es wird großartig!" Die Sonne sendet also all diese Energie in Form von Wärme, Licht und UV-Strahlen nach unten, und die Erde sagt: „Oh wow, danke Sonne!“
Wo geht es hin?
Die Energie ist also überall und es ist wie: „Wohin gehe ich? Was kann ich tun?" und die Erde sagt: „Mach dir keine Sorgen, ich hab’s geschafft!“ Die Energie wird also von der Luft, dem Wasser, den Felsen, Gebäuden, dem Bürgersteig und den Lebewesen absorbiert, und es ist wie: „Oh cool, ich bin jetzt Teil von etwas!“
Ungleichmäßige Erwärmung
Einige Teile der Erde erhalten also mehr Energie als andere, und es ist wie: „Hey, warum ist das so?“ und die Erde sagt: „So ist es eben, Kumpel!“ Die Energieunterschiede bewirken also, dass sich Winde und Meeresströmungen über den ganzen Planeten bewegen, und es ist wie: „Woah, das ist ziemlich cool!“
Abstrahlende Hitze
Was würde ohne sie passieren?
- Wenn die Sonne weiter auf uns herabstrahlen würde, ohne die Hitze loszuwerden, wären wir geröstet!
- Glücklicherweise hat die Erde eine Möglichkeit, sich abzukühlen – sie strahlt Wärme zurück in den Weltraum.
- Die Menge an Wärme, die zurückgestrahlt wird, hängt von der Art der Gase in der Atmosphäre ab. Einige Gase absorbieren Wärme besser als andere und können den Rückstrahlungsprozess stören.
- Eines dieser Gase ist Kohlendioxid, das den „Treibhauseffekt“ verursachen kann. Wenn die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre zunimmt, wird mehr Wärme in der Atmosphäre gespeichert und weniger Wärme abgestrahlt.
Was bedeutet das für uns?
- Wenn wir die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre nicht im Auge behalten, wird die Erde viel heißer!
- Wir müssen sicherstellen, dass wir die Erde kühl halten, indem wir die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre kontrollieren.
- Das bedeutet, unseren Verbrauch fossiler Brennstoffe zu reduzieren, mehr Bäume zu pflanzen und generell mehr auf unsere Auswirkungen auf die Umwelt zu achten.
Welche Temperatur erreicht die Sonne?
Oberflächentemperatur
Sie fragen sich also, wie heiß die Sonne ist? Nun, lassen Sie mich Ihnen sagen, es ist heiß! Heißer als ein Tag am Strand, heißer als eine Wanderung im Sommer und sogar heißer als Ihr Haus am heißesten Tag des Jahres, wenn die Klimaanlage kaputt ist. Wir sprechen von Temperaturen von 90 °C bis 100 °C (32 °F bis 38 °F). Aber das ist nichts im Vergleich zu der heißesten Temperatur, die jemals auf der Erde gemessen wurde – 134 °C (56.7 °F) im kalifornischen Death Valley am 10. Juli 1913.
Der Kern der Sonne
Die Sonne, der Stern im Zentrum unseres Sonnensystems, ist viel heißer als alles, was wir uns vorstellen können. Die Oberfläche der Sonne brennt, aber der Kern? Nun, das ist eine ganz andere Stufe der Hitze! Hier sind ein paar Dinge, die Sie im Kern der Sonne erwarten können:
- Temperaturen bis zu 27 Millionen Grad Fahrenheit (15 Millionen Grad Celsius)
- Ein Druck, der so stark ist, dass er 250 Milliarden Mal größer ist als der Druck auf Meereshöhe
- Kernfusionsreaktionen, die Energie und Licht erzeugen
Zusammenfassung
Da haben Sie es also. Die Sonne ist heiß. Wie, wirklich heiß. Heißer als alles, was Sie sich vorstellen können. Wenn Sie also das nächste Mal in die Sonne gehen, denken Sie daran – es ist heißer als Sie denken!
Die Wärme und Energie der Sonne
Temperaturen
- Im Weltraum werden sonnenferne Moleküle allein durch das Licht erwärmt, das vom Urknall übrig geblieben ist. Der absolute Nullpunkt ist -273.15 °C, -459.67 °F oder 0 K.
- Das Gas zwischen den Sternen kann eine Temperatur von nur etwa 3 K erreichen.
- Die Sonnenoberfläche oder Photosphäre hat eine durchschnittliche Temperatur von etwa 6000 K.
- Sonnenflecken sind kühler, bei etwa 4500K.
- Wasser gefriert bei 273 K (0 °C oder 32 °F) und siedet bei 373 K (100 °C oder 212 °F).
Energiequelle
- Tief im Inneren der Sonne, wo die Temperatur 15 Millionen Kelvin beträgt, schwirren Wasserstoffatome herum und kollidieren oft.
- Ihre Energien sind so hoch, dass eine Kollision die Elektronen des Atoms abstreift.
- Wasserstoff, der einfach ein Proton ist, verbindet sich mit anderen Protonen zu Helium.
- Dieser Prozess, der als Proton-Proton-Kette bezeichnet wird, setzt Energie in Form von Gammastrahlen frei.
- Die Gammastrahlen werden auf ihrem Weg aus der Sonne in Wärme und Licht umgewandelt.
Light
- Spezielle Teleskope auf der Erde und im Weltraum können uns die Sonnenoberfläche in außergewöhnlichen Details zeigen.
- Die fast unsichtbare Chromosphäre direkt über der Photosphäre ist mit einer Temperatur von etwa 20,000 K etwas heißer als die Oberfläche.
- Oberhalb der Chromosphäre wird die Korona zu einem dünnen Gaswind, der durch das Sonnensystem nach außen strömt.
- Die Korona ist bemerkenswert heißer als die Oberfläche der Sonne, mit Temperaturen, die 2,000,000 K erreichen.
- Während einer Sonnenfinsternis, wenn der Mond das Licht der Photosphäre blockiert, ist das weiße Leuchten der Korona für das Auge sichtbar.
Spektrum
- Die Sonne ist ein Stern vom Typ G, was bedeutet, dass sie ein Lichtspektrum aussendet, das von gelbgrünem Licht dominiert wird.
- Das Sonnenspektrum zeigt die Zusammensetzung der Sonne, wobei Elemente wie Wasserstoff, Helium und Sauerstoff am häufigsten vorkommen.
- Kostenlose Sonnenenergie steht uns in Form von Sonnenlicht zur Verfügung, mit dem Haushalte und Unternehmen mit Strom versorgt werden können.
- Das Segeln im Weltraum mit Sonnenlicht ist möglich, da Raumfahrzeuge die Energie der Sonne nutzen können, um sich selbst anzutreiben.
- Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne emittiert wird und das Klima der Erde beeinflussen kann.
Die wohlige Temperatur der Sonne
Die Grundlagen
- Der absolute Nullpunkt liegt bei frostigen -273.15 °C, -459.67 °F oder 0 K.
- Die Erde wird durch Energie, die bei ihrer Entstehung übrig bleibt, Energie, die durch radioaktiven Zerfall freigesetzt wird, und Energie, die sie von der Sonne erhält, warm gehalten.
- Die Sonnenoberfläche oder Photosphäre hat eine durchschnittliche Temperatur von etwa 6000 K.
- Sonnenflecken sind mit etwa 4500 K kühler, da ein starkes lokales Magnetfeld den Energiefluss blockiert.
- Wasser gefriert bei 273 K (0 °C oder 32 °F) und siedet bei 373 K (100 °C oder 212 °F).
Die unsichtbaren Teile
- Die fast unsichtbare Chromosphäre direkt über der Photosphäre ist mit einer Temperatur von 20,000 K etwas heißer als die Oberfläche.
- Oberhalb der Chromosphäre ist die Korona ein Wind aus dünnem Gas, der durch das Sonnensystem nach außen strömt.
- Die Korona ist viel heißer als die Oberfläche der Sonne, mit Temperaturen, die 2,000,000 K erreichen.
Der Inside Scoop
- Die durchschnittliche Dichte der Sonne beträgt etwa 1.4 Gramm pro Kubikzentimeter.
- Das Zentrum der Sonne liegt bei 15,000,000 K und hat eine Dichte von 150 Gramm pro Kubikzentimeter.
- Energie aus dem Zentrum der Sonne erreicht die Oberfläche in etwa 1,000,000 Jahren und braucht 8 Minuten, um die Erde zu erreichen.
Die Energiequelle der Sonne: Proton-Proton-Kette
Was ist los?
- Im Inneren der Sonne ist es so heiß (15 Millionen Kelvin!), dass Wasserstoffatome herumhüpfen und oft zusammenstoßen.
- Diese Kollision streift die Elektronen ab und hinterlässt nur Protonen und Elektronen.
- Die Protonen haben genug Energie, um ihre Abstoßung zu überwinden und miteinander zu verschmelzen, wodurch Deuterium entsteht, dann leichtes Helium und schließlich das Helium, das wir auf der Erde finden.
- Jedes Mal, wenn dieser Prozess auftritt, werden 4 Wasserstoffatome zu 1 Heliumatom.
Was ist die große Sache?
- Wenn das Helium hergestellt wird, ist ein Teil der Masse verschwunden.
- Diese fehlende Masse wurde in Energie umgewandelt, in Form von Gammastrahlen (100,000 mal energiereicher als sichtbares Licht!).
- Die Sonne wandelt also Wasserstoff in Helium und Energie um!
Die glänzenden Strahlen der Sonne
Was sind Gammastrahlen?
Gammastrahlen sind wie winzige kleine Partytiere, sie werden von Atomen absorbiert, dann werden sie ganz aufgeregt und beginnen herumzutanzen, wobei sie ihre Wellenlänge entsprechend dem Energieniveau der Elektronen in den Atomen und der Temperatur der Atome ändern.
Was ist das Endergebnis?
Wenn diese kleinen Partytiere die Sonnenoberfläche erreichen, haben sie sich größtenteils verändert in:
- Sichtbares Licht (Typ G Stern)
- Ultraviolettes Licht
- Infrarotlicht
- Kleine Mengen an Röntgenstrahlen
- Mikrowellen
- Radiowellen
All dies sind Formen elektromagnetischer Strahlung, die im Grunde nur Licht ist, das aus Photonen besteht.
Die Sonne ist ein Stern vom Typ G
Was ist ein G-Typ-Stern?
- G-Typ-Sterne sind mittelgroße Sterne, die hauptsächlich sichtbares Licht aussenden, mit ein wenig Röntgen-, Ultraviolett-, Infrarot-, Mikrowellen- und Radiowellen als Zugabe.
- Sie sind wie die Goldlöckchen der Sterne – nicht zu heiß, nicht zu kalt, aber genau richtig!
- Diese Sterne werden basierend auf dem von ihnen emittierten Licht klassifiziert, und diejenigen, die der Sonne ähnlich sind, werden als Typ „G“ bezeichnet.
Was bedeutet das für uns?
- Wir haben Glück, dass die Sonne ein G-Typ-Stern ist, denn ihre elektromagnetische Strahlung besteht hauptsächlich aus sichtbarem Licht, das für uns Menschen ungefährlich ist.
- Die Erdatmosphäre absorbiert die gefährlicheren Röntgenstrahlen, und die Ozonschicht blockiert das ultraviolette Licht.
- Das Infrarotlicht wird als Wärme empfunden, und die Mikrowellen und Radiowellen tragen Musik durch den Weltraum.
Warum ist der Himmel blau?
- Die Sonne ist ein G2-Stern, was bedeutet, dass sie eine durchschnittliche Oberflächentemperatur von 5,780 K hat, was ihr eine weißliche Farbe verleiht.
- Die Erdatmosphäre streut das kürzerwellige violette und blaue Licht, wodurch der Himmel blau erscheint.
- Das verbleibende Licht lässt die Sonne gelb erscheinen.
Andere Arten von Sternen
- Sterne vom Typ O sind die größten und heißesten Sterne und emittieren hauptsächlich ultraviolettes Licht.
- Sterne vom Typ M sind die kleinsten und kühlsten Sterne und strahlen hauptsächlich infrarotes Licht aus.
- Proxima Centauri ist ein Stern vom Typ M und der sonnennächste Stern, der 4 Lichtjahre entfernt liegt.
- Durch die Analyse des Lichts, das von einem Stern ausgestrahlt wird, können wir viel darüber lernen.
Zusammenfassung
Zusammenfassend ist die Sonne eine unglaubliche Energiequelle, die uns wärmt und uns mit Licht versorgt. Es ist erstaunlich, sich vorzustellen, dass die gleiche Energie, die das Death Valley auf 134 °C aufheizt, uns auch eine sanfte Wärme spenden kann, die wir genießen können. Um die Energie der Sonne optimal zu nutzen, denken Sie daran, Sonnencreme zu tragen, ausreichend Flüssigkeit zu sich zu nehmen und die Natur zu genießen! Und vergessen Sie nicht die wichtigste Regel von allen: Schauen Sie niemals direkt in die Sonne, sonst sehen Sie Sterne!
