Woher wissen wir, wie heiß die Sonne ist?

0:00 Abgespaced, Weltraumschlau in 15 Minuten, ein Kinder-Podcast der Stiftung Planetarium Berlin und Radio Teddy. Hallo, mein Name ist Christine und ich arbeite in den Berliner Planetarien und Sternwarten. Besser bekannt als die Stiftung Planetarium Berlin. Wir sind heute in der Archenhold-Sternwarte, der ältesten Volkssternwarte Deutschlands.

0:22 Und wir wollen heute herausfinden, woher wir eigentlich wissen, wie heiß die Sonne ist. Dazu habe ich natürlich Verstärkung dabei. Stellt euch doch einmal vor. Ich bin Kai und bin zwölf Jahre alt. Ich bin Veit und bin sieben Jahre alt. Ich bin Alexandra und bin elf Jahre alt. Herzlich willkommen zusammen. Und unsere Spacey, die ist auch dabei.

0:44 Und ich glaube, Alexandra, du weißt auch schon, wer Spacey ist, oder? Spacey ist eine künstliche Intelligenz, die manchmal unhöflich ist und überschlau und immer denkt, sie ist die Klügste. Und manchmal auch neue Daten speichert. Und manchmal, wenn man zum Beispiel sagt, Kuh wie Quatsch, macht sie plötzlich Quatsch.

1:04 Quatsch mit Soße. Spacey denkt nicht nur, sie sei die Klügste, sie ist die Klügste. Natürlich bist du das, Spacey. Und das ist auch gut so. Denn das heißt, du kannst uns helfen, herauszufinden, woher wir wissen, wie heiß die Sonne ist. Aber was wisst ihr denn eigentlich schon über die Sonne? Dass die Sonne ein großer Feuerball ist und ist beim Urknall entstanden durch ganz viel Staub, was sich zusammengesammelt hat und dann fest wurde.

1:33 Die Sonne ist sehr, sehr heiß und da wärmt unsere Erde, auch wenn sie sehr viele Kilometer von uns entfernt ist. Also ich weiß, dass sie auf jeden Fall keine feste Oberfläche hat. Sie besteht aus Gas. Und die Sonne ist auch ziemlich wichtig für alle Pflanzen. Die betreiben ja Photosynthese. Und ohne das Sonnenlicht würde das eben gar nicht klappen.

1:53 Photosynthese ist die Umwandlung von CO2 in Sauerstoff. Pflanzen sind in Verbindung mit dem Sonnenlicht sehr wichtig für unser Klima. Stimmt, Spacey. Und welche Infos kannst du uns noch über die Sonne geben? Lagen wir denn richtig? Die Sonne ist ein Stern und besteht hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium.

2:13 Würde man die Erde 109 Mal in einer Linie aneinander rein, ergibt das den Durchmesser der Sonne. Von unserer Erde ist die Sonne ca. 150 Millionen Kilometer entfernt. Wow, 150 Millionen Kilometer. Das klingt so weit, das kann ich mir gar nicht mehr vorstellen. Ok Leute, angenommen wir fahren jetzt alle gemeinsam mit dem Auto zur Sonne. Was glaubt ihr, wie lange brauchen wir dahin?

2:38 30 Stunden, aber geht gar nicht, wenn man verbrennt. Da hast du natürlich Recht, Veit. Ich meine ja auch nur theoretisch. Sagen wir, das Auto ist extrem hitzebeständig und feuerfest. Alexandra, Kai, was glaubt ihr? Ich sag mal, ein paar Tage. So fünf? Ich weiß ja, dass die Sonne ziemlich weit entfernt ist, deswegen hätte ich jetzt 200 Jahre gesagt.

2:58 Spacey, jetzt sind wir aber gespannt. Kannst du uns ausrechnen, wie lange wir mit dem Auto zur Sonne unterwegs wären? Bei einer durchschnittlichen Sonnenentfernung von ca. 150 Millionen Kilometern wäre man bei einer Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Stunde ungefähr 171 Jahre unterwegs. Und obwohl die Sonne so weit weg ist, kann sie uns ganz schön ins Schwitzen bringen. Da muss sie ja wirklich sehr heiß sein.

3:25 Die vorherrschende Temperatur an der Oberfläche beträgt… Stopp, Stopp, Spacey, das wollen wir doch selbst herausfinden. Wir sind heute ja nicht ohne Grund an der Archenholz-Sternwarte in Berlin. Habt ihr Lust, die Sonne mal aus der Nähe anzuschauen und besser kennenzulernen? Auf jeden Fall. Ja, ich würde sehr gerne jetzt einfach die Sonne sehen, das wäre so cool.

3:43 Danger, niemals ohne speziellen Schutz in die Sonne schauen. Das schädigt die Netzhaut unserer Augen. Da hast du Recht, Spacey, aber das tun wir natürlich auch nicht. Kommt mal mit raus. So, wir sind jetzt hier in unserem Sonnenteleskop und treffen jetzt gleich Dr. Felix Lüning. Er ist Astronom bei der Stiftung Planetarium Berlin und er wird uns jetzt das Sonnenteleskop erklären.

4:08 Hi alle, dann kommt mal mit. Also man sieht hier ein riesiges Teleskop, was größtenteils weiß ist und was direkt senkrecht nach oben in den Himmel guckt. Man sieht hier verschiedene Knöpfe, Rädchen und vor allen Dingen sieht man auch ein paar Innenteile der Technik. Unser Sonnenfernrohr, über 2,50 Meter hoch, ich komme gar nicht ran, aber unten kann man ganz bequem reingucken und man kann das Ding natürlich auch in jede Richtung drehen. Dreh mal, siehst du?

4:37 Was glaubt ihr denn, was das hier ist? Das ist so ein Rad wie ein Lenkrad, das man dreht und dann glaube ich bewegt sich hier die Decke. Damit das Fernrohr überhaupt aus der Kuppel rausgucken kann, muss ich das Ganze da natürlich auch auf die Sonne drehen. Hi, das ist schwer das Ding. Hilf mal mit. Super.

4:57 Wir haben die Dachluke geöffnet. Wenn es jetzt regnen würde, dann wäre es sehr doof. Und damit wir uns nicht die Augen verletzen, hat das Fernrohr was ganz Besonderes. Jetzt zieh mal den Deckel ab. Und wenn ihr jetzt reinguckt, was siehst du denn? Einen Spiegel. Richtig. Der spiegelt das meiste Sonnenlicht weg.

5:16 Das ist ein Filter. Deswegen können wir ohne Gefahr da hinten reingucken und dann gibt es noch etwas. Die Sonne am Himmel wandert. Jeden Morgen geht sie auf und im Westen, abends geht sie unter. Das heißt, das Fernrohr muss mit der Sonne mitwandern. Dafür haben wir einen Motor. Was macht man eigentlich mit dem Teleskop so alles? Also was kann man mit dem so alles erforschen?

5:35 Also mit dem Fernrohr können wir die Sonne beobachten. Wir können die Sonnenflecken zählen und gucken, was da so los ist. Das ist sehr spannend. Wenn ihr Sonne beobachtet, nur mit Filter oder am besten kommt ihr gleich zu uns, dann habt ihr gar keine Gefahr. So, nun mal gucken. Ich bin sehr aufgeregt. Oh. Siehst du jetzt? Okay, ich will das auch mal sehen.

5:57 Oh, das ist echt krass irgendwie. Das sieht ein bisschen aus wie eine Mandarine. Man denkt einfach, man kann das einfach nehmen oder einbeißen. Köstlich. Veit, was siehst du denn? Ich sehe einen runden Ball, aus dem aber an den Seiten irgendwie Laser geschossen kommt. Was glaubt ihr denn, woraus die Sonne ist?

6:19 Ich glaube, sie ist so flüssig. Für mich ist es so wie Lava, die jeder Sekunde einmal explodiert. Auf jeden Fall sieht es so aus, als ob da ziemlich viel los wäre, weil an der Seite auch immer so eine riesigen Flammen rausgeschossen kommen. Felix, jetzt klären Sie doch mal auf. Aus was ist die Sonne denn wirklich? Ist die Sonne aus Lava?

6:39 Nie, das haben die Menschen früher geglaubt. Die Sonne ist aus Gas. Ein riesiger, glühend heißer Gasball. Außen ziemlich heiß und innen noch viel heißer. Das Gas ist Wasserstoff und tatsächlich könnte man sagen, ist die Sonne eine kontinuierlich explodierende Wasserstoffbombe, die nur durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten wird.

6:59 Also wir haben jetzt noch ein bisschen näher rangezoomt und da sehen wir eben so ein Würbel oder die Oberfläche und die sieht ein bisschen aus wie so Fell oder wie so ein Teppich, sage ich mal. Und da sind auch einige Flecken, die viel dunkler sind und daher denke ich auch, dass die vielleicht kälter sind, weil sie eben doch dunkler sind.

7:16 Das sind Sonnenflecken. Erstmals entdeckt von Galileo Galilei. Sie sind kühler als die übrige Sonnenoberfläche und sind eigentlich rot-orange und nicht schwarz. Galileo Galilei hat ja vor 400 Jahren gelebt. Und wie hat er sich die Sonne angeguckt, ohne sich die Augen zu verbrennen? Natürlich hat Galileo Galilei gewusst, dass er sich die Augen verbrennen würde und deswegen hat er das Fernrohr wie einen Videoprojektor genommen und hat das Licht der Sonne auf ein großes Stück Papier projiziert.

7:47 Und dann konnten alle neben ihm auch gleichzeitig zugucken und das ist die gefahrlosste Art, die Sonne zu beobachten. Und wer hat nun zum ersten Mal die Temperatur der Sonne gemessen? Was meint ihr? Wie lange könnte das her sein? Ich schätze vielleicht vor 100 Jahren. Ich denke so vor 90, 80 Jahren, dann braucht man schon ein Stückchen mehr Technik.

8:08 Was denkt ihr? Welche Temperatur wurde da gemessen? Vielleicht zu 200 Grad. Also ich denke mal, dass man schon oft probiert hat, die Sonnenoberfläche auch schon viel früher zu messen. Ich denke mal, so die ersten Präzisen waren vielleicht vor 70 Jahren oder so vielleicht. Und das ist ja dann auch nochmal deutlich schwerer, auch innere Temperaturen zum Beispiel aus dem Kern zu messen.

8:29 Spacey, hilf uns doch mal. Wer war der erste Wissenschaftler, der die Sonnentemperatur gemessen hat? Einen Augenblick bitte, ich starte die Zeitreise-App. Zeitreise-App ist bereit. Claude Pouillet, Professor für Physik. Ich starte die Zeitreise. Paris, 1838. Ventimulare Wärmekapazität bei konstantem Druck? Mon Dieu, die Sonne brennt. Ist das Eis heute?

9:06 Wie heiß ist eigentlich die Sonne, Papa? Eine sehr gute Frage, Marie. Ich sage es nur ungern, Cherie, aber ich weiß es nicht. Ich habe eine Idee. Allez, allez, bereilung, die Wissenschaft ruft. Da sind wir auch schon. Physikalisches Forschungskabinett Universität Sarbonne, Professor Claude Pouillet. Ah, das bist doch du, Papa.

9:34 Oui, oui, das bin ich. Hier sind aber viele Messgeräte und Apparate. Und jetzt bauen wir noch einen Apparat und messen nach, wie heiß die Sonne ist. Wie soll das denn gehen? Wo war nur die Dose aus Silberblech? Silberblech leitet besonders gut die Wärme. Ah, da ist sie ja. Daraus bauen wir ein Kalorimeter. Damit können wir die Wärmemenge messen.

10:00 Aus dem Deckel machen wir einen Wärmeempfänger und schwarzen ihn mit dem Ruß von dieser Kerze, denn das Schwarz nimmt alle Wärme auf. Ich mach das, Papa. Aber Vorsicht, Marie, nicht verbrennen. Ihr, nimm eine Zange und halte den Deckel über die Flamme. So ist gut. Ich suche unterdessen einen Thermometer. Ah, hier ist es ja. Das lange Kolbenthermometer. Genau das wollte ich.

10:25 Fertig, Papa. Der Deckel der Dose ist jetzt schwarz. Formidable, wunderbar. Nun müssen wir ein Loch in die Dose bohren und den Thermometerkolben hineinstecken. Bevor wir die Dose verschließen, kommt noch Wasser hinein. 100 Milliliter. Fertig ist unser Kalorimeter. Und das bauen wir jetzt noch auf einen Ständer.

10:48 Und ans Thermometerende ein Handrädchen zum Durchmischen des Wassers. Fertig ist unser Messgerät. Es sieht aus wie ein Fernrohr mit einer Dose obendrauf. Stimmt. Wir stellen es auf ein Fensterbrett und lassen die Sonne darauf scheinen. Nun beginnt die wissenschaftliche Arbeit. Wie viel Grad beträgt die Wassertemperatur in der Dose zu Beginn unseres Experiments?

11:12 Ganz schön knifflig zu entziffern. Es sind 15 Grad Celsius. Sehr gut. Bitte notieren. Jetzt lassen wir für genau fünf Minuten die Sonne darauf scheinen. Dabei die Dose hinten am Rädchen drehen, um das Wasser zu mischen. Oh, die Temperatur auf dem Thermometer ist gestiegen. Und nun muss ich ausrechnen, wie heiß die Sonne wirklich ist.

11:38 Das kann etwas dauern. Es ist eine komplizierte Rechnung. Ich hab's. Die Sonne hat eine Temperatur von 1700 Grad Celsius. Das ist aber heiß. Papa, wir haben gerade das Sonnenfeuer-Messgerät erfunden. Oui, ma chérie, Marie. Auf Griechisch heißt es übrigens Pyrheliometer. Wow. Danke, Spacey. Da hast du uns ja mal ganz schön weit zurück in die Zeit reisen lassen.

12:12 Und? Was ist euch aufgefallen? Aufgefallen ist mir, dass das alles schon sehr viel früher passiert ist, als wir geschätzt haben. Und die Temperatur aber auch noch recht weit entfernt ist von dem, wie sie eigentlich ist. Meine Frage ist eigentlich, wie lange hat er überhaupt für diese Aufgabe gebraucht?

12:28 Ich vermute mal, dass er da fünf Tage dran gerechnet hat. Die Messung, die brauchte tatsächlich nur fünf Minuten und dann war es natürlich ein Puyet zu berechnen, in welchem Maß nimmt die Temperatur der Sonne zu, wenn wir uns ihr nähern? Und da kam er auf 1700 Grad, aber Puyet kannte die Strahlungsgesetze noch nicht.

12:48 Die wurden erst Anfang des 20. Jahrhunderts gefunden und deswegen kam er auf einen viel zu niedrigen Wert. Man muss ja dafür auch die Entfernung der Sonne kennen und wie hat man das früher berechnet? Die Entfernung der Sonne, das war eine ganz wichtige Größe für die Astronomie und die hat man schon 100 Jahre vor Puyet versucht rauszukriegen, und zwar als der Planet Venus vor der Sonne vorbei wanderte.

13:09 Das konnte man aus verschiedenen Standorten messen und daraus konnte man die Entfernung der Sonne berechnen. Das war noch nicht besonders exakt, etwa 150 Millionen Kilometer. Wie heiß ist denn die Sonne eigentlich nun wirklich? Hat er auch wirklich recht? Puyet hatte leider nicht recht. Er hat die Sonnentemperatur viel zu niedrig angesetzt.

13:25 Das konnte er aber in der Zeit noch nicht besser wissen und heute haben wir natürlich viel bessere Temperaturmessgeräte und können die Sonnentemperatur auf der Oberfläche mit etwa 5500 Grad Celsius angeben. Aber da drinnen ist es natürlich noch viel heißer und ihr könnt euch vorstellen, da kommt keiner hin und stecken Fieberthermometer in die Sonne.

13:43 Sondern wir wissen nur durch Modellrechnungen, die am Computer durchgeführt werden müssen, wie heiß es da drinnen sein muss. Und da kommen wir auf einen Wert von 5-10 Millionen Grad. Wer hat denn eigentlich herausgefunden, dass 15 Millionen Grad sind? Den Namen kann ich leider nicht nennen, aber es sind Rechnungen, die erst in den 80er Jahren, also vor 40 Jahren durchgerechnet wurden, auf den damals modernsten Supercomputern.

14:09 Und wann wurde die Temperatur der Oberfläche genau das erste Mal präzise herausgefunden? Das hat man schon in den 20ern herausgefunden. Man ließ die Sonne auf einen elektrischen Widerstand strahlen und maß die Stromstärke. Und aus der Stromstärke konnte man wieder auf die Temperatur der Sonne sehr genau zurückschließen.

14:28 Warum ist es denn überhaupt so wichtig, dass wir die Sonnentemperatur kennen und was können wir damit auch anstellen? Wir können eine Menge damit anfangen. Wir können zum Beispiel sagen, wie viel Energie die Sonne pro Sekunde auf die Erde liefert. Für welche Technologien wäre das dann nützlich? Energieerzeugung. Solarenergie, das hat man schon vor 100 Jahren versucht.

14:46 Man hat nämlich mit großen Sonnenspiegeln versucht, Dampfkessel zu heizen und Dampfmaschinen damit zu treiben. Und heute macht man so was Ähnliches. Man heizt Dampfkessel und treibt mit dem heißen Dampfturbinen an, die wiederum Generatoren drehen und Strom erzeugen. Das sind Zukunftstechnologien. Und es gibt noch andere sogenannte Sonnenaufwindkraftwerke, wo man versucht, Rotoren wie Windräder zu drehen.

15:08 Das wird in der Zukunft eine riesige Bedeutung bekommen. Wir waren heute mit Alexandra, Veit und Kai an der Archenholz Sternwarte und haben zusammen herausgefunden, woher wir eigentlich wissen, wie heiß die Sonne ist. Und ihr drei? Was nehmt ihr heute an Wisse mit nach Hause? Ich habe über die Sonne gelernt, dass sie aus Gas besteht.

15:28 Ich habe gelernt, dass die Sonne auf wirklich 15 Millionen Grad Celsius heiß ist, weil ich habe geschätzt, dass es so 4000 Grad Celsius sind. Also ich habe auch Neues gelernt, wann man auch und vor allen Dingen, wie man die Temperatur das erste Mal berechnet hat und wie man auch das Pyrheliometer gebaut hat.

15:47 Ich fand es am spannendsten, als wir mit dem Sonnenteleskop in den Himmel geguckt haben. Ich fand cool die Tatsache, dass die Sonne ein riesiger Gasball ist, der durchgehend brennt und die ganze Zeit irgendwelche Flammen austößt. Ganz schön viel Sonnenwissen haben wir heute getankt. Danke an Alexandra, Veit, Kai und natürlich an Dr. Felix Lühning von der Stiftung Planetarium Berlin.

16:11 Damit sind wir auch schon wieder am Ende unserer Folge angekommen. In der nächsten Folge hören wir gemeinsam ganz tief ins Weltall. Wir stellen uns die Frage, sind wir allein im All? Ich freue mich schon jetzt mit euch zusammen, diese spannende Frage zu beantworten. Bis dahin bleibt immer schön abgespacet, eure Christine.

16:31 Abgespacet, Weltraumschlau in 15 Minuten. Ein Kinderpodcast der Stiftung Planetarium Berlin und Radio Teddy. Teddy.