Farbtemperatur der Sonne

Oberflächentemperatur der Sonne beträgt gut 5.600 Grad Celsius

Ist die grelle Sonne schuld an heißen Sommern? Diese Frage beantwortet Astrophysiker Prof. Dr. Jürgen Stutzki von der Universität zu Köln.

Die Antwort des Astrophysikers ist ganz klar: Nein, die Sonnenstrahlung ändert sich auf Zeitskalen von Jahrmillionen nur unmerklich. Als sogenannter Hauptreihenstern ist die Sonne in einer extrem stabilen Phase: Über einen Zeitraum von knapp neun Milliarden Jahren bezieht sie ihre Energie aus der im Sonnenkern stattfindenden Kernfusion. Dabei verschmelzen jeweils vier Wasserstoff- Atomkerne zu einem Helium-Atomkern und setzen dabei enorme Mengen Energie frei. Die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt dabei sehr konstant knapp 5.800 Kelvin. »Kelvin« gibt die Temperatur auf der absoluten Temperaturskala an, auf der alltäglich verwendeten »Celsius« Skala sind das gut 5.600 Grad Celsius.

Erst wenn der Kernbrennstoff im Inneren erschöpft ist, wenn also der Wasserstoff im Sonnenkern weitgehend in Helium umgewandelt ist, tritt die Sonne in eine Entwicklungsphase ein, in der sie sich erheblich ausdehnen und auf der Oberfläche abkühlen wird. Nach und nach verschluckt sie dann die inneren Planeten inklusive der Erde – das sogenannte »Rote Riesen« Stadium. Schließlich wird sie einen großen Teil ihrer äußeren Schichten abblasen. Der Kernbereich fällt zu einem sehr heißen und kompakten Stern zusammen – einem sogenannten »Weißen Zwerg«, der nicht mehr durch Kernfusion im Inneren stabilisiert wird, sondern durch den Druck des entarteten Elektronengases.

Bis diese dramatische Entwicklung einsetzt, haben wir aber noch gut vier Milliarden Jahre Zeit. Genug Zeit, um uns darum zu kümmern, unsere irdischen Probleme der Menschheit zu lösen und – wenn unsere Zivilisation bis dahin überstanden hat – gegebenenfalls rechtzeitig in ein anderes Sonnensystem umzusiedeln.

Die irdischen Jahreszeiten entstehen, weil die Rotationsachse der Erde zur Umlaufbahn der Erde um die Sonne um knapp 20° verkippt ist. Dadurch werden im Laufe eines Jahres, also eines Umlaufs der Erde um die Sonne, abwechselnd die Nord- und die Südhalbkugel stärker von der Sonne beschienen. Im Sommer steht die Sonne also mittags höher am Himmel, im Winter niedriger. Entsprechend legt sie einen kürzeren oder längeren Weg durch die Erdatmosphäre zurück. Die Streuung des Sonnenlichts in der Erdatmosphäre ist für die verschiedenen Farbanteile des Sonnenlichts verschieden stark: blaues Licht wird stärker gestreut, dieses Streulicht sehen wir als blauen Himmel: Rotes Licht wird weniger gestreut, sodass wir die Sonne am Horizont, wenn die Sonnenstrahlen morgens oder abends einen langen Weg durch die Erdatmosphäre haben, stark rot verfärbt ist. Im Sommer ist die Sonne deshalb hoch am Himmel tatsächlich etwas »greller« als im Winter.

Maßgeblich für das Klima auf der Erde ist vor allem die Energie der Sonnenstrahlung, die den Boden tagsüber aufwärmt. Auf den Ozeanen führt sie zur Verdampfung des Wassers und treibt damit den für das Leben auf der Erde essenziellen Wasserkreislauf. Die Erdoberfläche hat dabei eine Temperatur im Bereich von grob -20 bis +30 Grad Celsius, also um 300 Kelvin herum, abhängig vom Sonnenstand, von der Bodenbeschaffenheit (feuchter Boden, trockene Steine, Schnee/Eis, Vegetation). In der Nacht kühlt die Erdoberfläche ab und die Strahlungsenergie wird in den unteren Atmosphärenschichten von Gasen wie Kohlendioxid, Methan, und Wasserdampf mehr oder weniger stark absorbiert. Der physikalische Prozess ist ähnlich, wie wir ihn beim Treibhaus nutzen: die Sonnenstrahlung dringt im sichtbaren Spektralbereich ungehindert durch das »durchsichtige« Glas in das Treibhaus ein und erwärmt den Boden. Diese Wärmeenergie bleibt aber im Treibhaus gefangen, weil das Glas im Bereich der Wärmestrahlung »undurchsichtig« ist. Das führt zu einer Erwärmung, die im Treibhaus erwünscht ist. Auf der Erde führt der Prozess jedoch zur nicht erwünschten globalen Erwärmung.

Die komplexen Zusammenhänge zwischen der Strahlungsbilanz und den atmosphärischen Eigenschaften hängt beispielsweise mit dem Kohlendioxid-Gehalt in den unteren Schichten der Erdatmosphäre zusammen. Er wird beeinflusst durch die Vegetation und die Verbrennung von fossilen Energieträgern (Öl, Kohle, Gas, Holz) und den meteorologischen Phänomenen wie Niederschlag und Vereisung. Die Klimaveränderungen sind dokumentiert, der Einfluss des Menschen darauf steht für die überwältigende Mehrzahl der Wissenschaftler fest. Die Sonne selbst ist auf den hierbei relevanten Zeitskalen von Jahrzehnten oder Jahrhunderten völlig verlässlich und stabil, spielt also keine Rolle in den Veränderungen im Klimageschehen.

Vollständige Quelle: Uni Köln