Wie wird die Sonne gewogen?

Wie wird die Sonne gewogen?

Die Bestimmung der Sonnenmasse stellte eine komplexe wissenschaftliche Aufgabe dar, die präzise Messungen der Erdmasse und die Anwendung von Gravitationsgesetzen erforderte.

1. Bestimmung der Erdmasse

Die Grundlage für die Sonnenmassenbestimmung war die Bestimmung der Erdmasse. Dies wurde durch Experimente zur Messung der Gravitationskraft zwischen zwei Objekten bekannter Masse erreicht. Das bekannteste Experiment wurde von Henry Cavendish im Jahr 1798 durchgeführt und verwendete eine Torsionswaage, die die anziehende Kraft zwischen zwei großen Bleikugeln maß.

2. Messung der Gravitationskraft

Um die Gravitationskraft zwischen der Erde und der Sonne zu bestimmen, nutzten Astronomen die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Die Umlaufzeit der Erde (1 Jahr) und ihr Abstand zur Sonne (1 Astronomische Einheit) sind bekannt. Nach dem dritten Keplerschen Gesetz ist das Verhältnis zwischen dieser Umlaufzeit und dem Abstand zur Sonne vom Verhältnis der Massen der Erde und der Sonne abhängig:

T² / r³ = m_S / m_E

wobei:

• T die Umlaufzeit der Erde ist
• r der Abstand zur Sonne ist
• m_S die Masse der Sonne ist
• m_E die Masse der Erde ist

3. Bestimmung der Gravitationskonstante

Ein entscheidender Faktor bei der Berechnung der Sonnenmasse war die Bestimmung der Gravitationskonstante (G), die die Stärke der Gravitationskraft zwischen zwei Objekten quantifiziert. Cavendishs Experiment ermöglichte auch die Bestimmung von G.

4. Berechnung der Sonnenmasse

Mit den bekannten Werten für die Erdmasse, die Umlaufzeit der Erde und die Gravitationskonstante konnte die Sonnenmasse unter Verwendung der obigen Formel berechnet werden:

m_S = m_E * (T² / r³) / G

Moderne Schätzungen der Sonnenmasse basieren auf hochpräzisen Messungen der Erdmasse, der Erdumlaufbahn und der Gravitationskonstante. Die derzeit akzeptierte Sonnenmasse beträgt etwa:

1,9891 x 10^30 kg

Diese präzisen Messungen haben es Astronomen ermöglicht, die Masse der Sonne und ihre Bedeutung für unser Sonnensystem zu verstehen.