Wie heiß (und warum) brennt die Sonne?

Dieses Bild der Sonne wurde von einem Teleskop aufgenommen, das Röntgenstrahlung sichtbar machen kann. Dadurch ist die Farbe der Sonne verfälscht. Dafür kann man sehr gut die „Korona“ erkennen, die wie ein Nebel erscheint, der die Sonne ungleichmäßig umgibt. Foto: NASA

(hp) So heiß wie ihr vielleicht denkt, ist unsere Sonne gar nicht – zumindest nicht auf ihrer „Oberfläche“: Nur etwa 5.500 Grad Celsius messen die Wissenschaftler dort. Das ist in etwa „nur“ so heiß, wie im Inneren unserer Erde.

Aber hier treffen wir schon auf das erste Problem bei der Erforschung der Sonne: Denn eine feste Sonnenoberfläche, vergleichbar mit der festen Oberfläche unserer Erde, gibt es nämlich nicht. Das, was wir als scharfen Rand der gleißend hellen Sonne wahrnehmen und daher so wirkt wie eine Oberfläche, ist in Wirklichkeit die sogenannte „Photosphäre“: die nur etwa 300 Kilometer dicke, unterste Schicht der Sonnenatmosphäre. 

Diese vergleichsweise dünne Schicht nehmen wir Menschen deshalb als so scharf abgegrenzt wahr, da ausschließlich von ihr das für uns sichtbare Sonnenlicht ausgeht.
Über der Photosphäre liegt die etwa 10.000 Kilometer dicke „Chromosphäre“ der Sonne. Für menschliche Augen ist sie fast unsichtbar, da sie nur ein Millionstel so hell wie die Photosphäre ist. In ihr steigt die Temperatur mit zunehmender Höhe bis auf 10.000 Grad Celsius an.

Über der „Chromosphäre“ beginnt die oberste Schicht der Sonnenatmosphäre – die Korona. In ihr steigt die Temperatur fast schlagartig um 1 bis 2 Millionen Grad Celsius an. Trotzdem sie so heiß ist, wird auch die Korona vom viel helleren Licht der Photosphäre überstrahlt. Das liegt daran, dass sie nur wenig Licht im für Menschen sichtbaren Bereich aussendet – dafür aber weit mehr an Röntgenstrahlen.
Wie es sein kann, dass sich die Temperatur von der „nur“ 5.500 Grad heißen Photosphäre der Sonne bis auf 2 Millionen Grad in der Korona aufheizen kann, das haben die Wissenschaftler noch nicht verstanden. Daran wird weiterhin geforscht. Vermutlich sind elektrische Ströme, Magnetfelder oder sogenannte Stoßwellen für die Übertragung von Energie aus dem noch viel heißeren Sonnen­inneren auf die Korona verantwortlich.
Verstanden haben die Wissenschaftler aber, wie Energie tief im Inneren der Sonne entsteht: Im Zentrum der Sonne herrscht ein schier unglaublicher Druck und eine Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, dass die Kerne von Atomen miteinander verschmelzen – man sagt, sie „fusionieren“.

Vereinfacht gesagt verschmelzen in mehreren Zwischenschritten jeweils vier Wasserstoffatome miteinander und bilden gemeinsam ein neues Heliumatom.
Nun muss man wissen, dass ein einzelnes Heliumatom eine etwas geringere Masse hat, also leichter ist, als die vier ursprünglichen Wasserstoffatome – nicht viel, nur um etwa 0,7 Prozent ist es leichter. Aber irgendwo muss die Differenz ja bleiben – schließlich kann sich Masse nicht in Nichts auflösen. Dafür aber in Energie: So verwandeln sich diese 0,7 Prozent Differenz bei der Fusion in Licht und Hitze – in schiere Energie. Wenn man weiß, dass bei der Fusion von nur 1 Gramm Wasserstoff so viel Energie frei wird, wie beim Verbrennen von 11.000 Kilo Steinkohle, dann ahnt man, wie viel Energie tatsächlich in diesem winzigen Unterschied von 0,7 Prozent verborgen ist.