Unser Leser Eckart Wiegräbe fragt uns: „Die Schwerebeschleunigung der Erde hat nach Wikipedia ihr Maximum auf der Erdoberfläche und nimmt dann (abhängig vom Aufbau) bis zum Erdmittelpunkt auf Null ab. Ebenso müsste es sich ja auf der Sonne verhalten – also im Mittelpunkt eine Schwerebeschleunigung von Null. Dennoch lese ich immer wieder: »Im Kern der Sonne sind Druck und Temperatur so hoch, dass die Materie dort die Form von Plasma hat. Nur hier, im tiefsten Inneren der Sonne findet die Kernschmelze statt.« Das verstehe ich nicht: Es müsste sich doch eigentlich eine Art Schalenstruktur aus unterschiedlichen Dichten ergeben – aber nicht mit der größten Dichte im Kern… . Können Sie mir erklären, wo mein Denkfehler liegt – und wieso die Kernschmelze (Kernfusion, die Red.) dennoch nur im Kern der Sonne stattfindet?“
15 Millionen Grand Celsius im inneren der Sonne
Dr. Andreas Müller: „Es ist richtig, dass die Schwerebeschleunigung abnimmt, je näher man dem Zentrum der kugelförmigen Masse kommt. Nicht vergessen dürfen wir aber die Masse der vielen darüber liegenden Schichten, die auf dem Zentrum lastet. Den Luftdruck auf der Erdoberfläche verdanken wir ja zu einem Großteil der Luftsäule, die sich über unseren Köpfen auftürmt. Der Druck ergibt sich dann aus der Gewichtskraft der Luftsäule pro Fläche. Wenn Sie in ein tiefes Schwimmbecken hinabtauchen, können Sie direkt den zunehmenden Druck aus Luft- und Wassersäule in den Ohren spüren. Gleiches gilt für das Zentrum von Sternen, auf dem der Druck der Plasmaschichten lastet. Das ist der Gravitationsdruck. Er ist im Zentrum der Sonne 200 Milliarden Mal höher als in der Erdatmosphäre.
Mit der Druckzunahme steigt auch die Temperatur (sofern die Anzahl der Teilchen gleich bleibt), wie man sich an der Gleichung eines idealen Gases leicht klar machen kann. Die Kernfusion oder Verschmelzung von Atomkernen (bitte nicht mit der Kernschmelze, dem Unfall bei Kernreaktoren verwechseln) hängt entscheidend von der Temperatur ab. Je höher die Temperatur, desto schwerer können die Atomkerne sein, die miteinander fusionieren. Die Sonne erreicht 15 Mio. Grad und fusioniert Wasserstoff (Ordnungszahl 1).
In schweren Sternen geht das weiter bis zu das Element Silizium (Ordnungszahl 14) miteinander fusioniert (»Siliziumbrennen«). Daraus entsteht nämlich Eisen (Ordnungszahl 26), aus dessen Fusion keine Energie mehr frei wird. Bei schwereren Atomkernen als Eisen, ist es günstiger Energie aus deren Spaltung (Fission) zu gewinnen. Das geschieht gerade in herkömmlichen Kernkraftwerken, in denen Uran gespalten wird.“
Dr. Andreas Müller ist Astrophysiker und gehört zum Experten-Beirat von Abenteuer Astronomie.
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