Wie produziert die Sonne Hitze?

Die Sonne, unser lebensspendender Stern, erzeugt ihre enorme Hitze und Energie durch einen Prozess namens Kernfusion. Genauer gesagt handelt es sich um die Proton-Proton-Reaktion, die im extrem dichten und heißen Sonnenkern stattfindet. Dort herrschen Temperaturen von etwa 15 Millionen Grad Celsius und ein Druck, der millionenfach höher ist als der Atmosphärendruck der Erde.

Unter diesen extremen Bedingungen überwinden Protonen, die positiv geladenen Atomkerne des Wasserstoffs, ihre natürliche elektrostatische Abstoßung und verschmelzen miteinander. Dieser Prozess läuft in mehreren Schritten ab:

1. Zwei Protonen fusionieren zu einem Deuteriumkern: Dabei entsteht ein Positron (ein Antiteilchen des Elektrons) und ein Elektronneutrino. Das Positron annihiliert sofort mit einem Elektron, wobei Gammastrahlung freigesetzt wird.

2. Ein Deuteriumkern fusioniert mit einem weiteren Proton: Dies führt zur Bildung eines Helium-3-Kerns (zwei Protonen und ein Neutron) und weiterer Gammastrahlung.

3. Zwei Helium-3-Kerne fusionieren: Dabei entstehen ein Helium-4-Kern (zwei Protonen und zwei Neutronen) und zwei Protonen, die den Kreislauf von neuem beginnen lassen.

Die bei der Fusion freiwerdende Energie wird in Form von Gammastrahlung, Neutrinos und kinetischer Energie der entstandenen Teilchen abgegeben. Die Gammastrahlung interagiert mit dem dichten Plasma im Sonneninneren und wird dabei ständig absorbiert und re-emittiert, wobei ihre Wellenlänge zunimmt und ihre Energie abnimmt. Dieser Prozess dauert Tausende bis Millionen von Jahren, bis die Energie schließlich die Sonnenoberfläche erreicht und als sichtbares Licht, Infrarotstrahlung und andere Formen elektromagnetischer Strahlung ins All abgestrahlt wird. Die Neutrinos hingegen interagieren kaum mit Materie und verlassen die Sonne nahezu ungehindert.

Die Masse des entstandenen Helium-4-Kerns ist geringfügig kleiner als die Masse der vier ursprünglichen Protonen. Diese Massendifferenz wird gemäß Einsteins berühmter Gleichung E=mc² in Energie umgewandelt. Diese enorme Energiemenge ist die Quelle der Sonnenwärme und des Sonnenlichts, die das Leben auf der Erde ermöglichen.

Es ist wichtig zu betonen, dass die Sonne kein “Feuerball” im herkömmlichen Sinne ist. Verbrennung, eine chemische Reaktion, könnte die langanhaltende Energieabgabe der Sonne nicht erklären. Die Kernfusion ist ein weitaus effizienterer Prozess, der die Sonne seit Milliarden von Jahren und noch für Milliarden weitere Jahre mit Energie versorgen wird.