Wie lange "lebt" die Sonne noch?

Fragen zum neuen Astrotreff =>

· FAQ - Liste häufig gestellter Fragen · FAQ - Forum und Diskussionen ·

Hinweis ausblenden =>

  • Hallo Ihr Wissenden,


    ich bin mir nicht sicher, ob dieses Forum der richtige Ansprechpartner für meine Frage ist, aber ein anderes Forum habe ich nicht gefunden. Es geht um Folgendes:


    Mein Enkel (er steht kurz vor dem Abitur) hatte im Internet an diversen Stellen die Angabe gefunden, dass die Sonne noch etwa 4,5 Milliarden Jahre „am Leben bleiben“ wird. Mein Enkel wollte von mir wissen, wie man das ausrechnen kann.


    Ich habe mir dazu zunächst im Internet einige Angaben zusammengesucht:


    · Im Kern der Sonne fusionieren bei hohem Druck und hoher Temperatur je Sekunde 564 × 10^9 kg Wasserstoff zu 560 × 10^9 kg Helium; die Massendifferenz von 4 × 10^9 kg wird dabei gemäß der Formel E = m × c^2 in Energie umgewandelt.


    · Die Masse der Sonne ist 1,989 × 10^30 kg


    · Der Kern der Sonne enthält 50 % ihrer Masse, davon sind derzeit 73 % Wasserstoff.


    Daraus ergibt sich:


    · Für die Fusion stehen derzeit 0,5 × 0,73 × 1,989 × 10^30 kg = 726 × 10^27 kg Wasserstoff zur Verfügung.


    · Bei einem Wasserstoffverbrauch von 564 × 10^9 kg/s reicht der derzeitige Vorrat für (726 × 10^27 kg) : (564 × 10^9 kg/s) = 1287 × 10^15 s.


    · 1 Jahr = 365 × 24 × 60 × 60 = 31,536 × 10^6 s, also ist nach (1287 × 10^15 s) : (31,536 × 10^6 s/Jahr) = 40,81 × 10^9 Jahren = 40,81 Milliarden Jahren der Wasserstoffvorrat im Kern der Sonne verbraucht.


    Das Ergebnis der Rechnung ist etwa das Neunfache des im Internet zu findenden Wertes. Wo liegt der Fehler in meiner Rechnung?


    Gruss Tscheini

  • Kommt hoffentlich bald... Harald Lesch würde auch reichen bestimmt...Die Frage kann ich leider auch nicht beantworten.


    Meine Logik stellt sich die Frage, ob die Kernfusion über die komplette Lebensspanne in der gleichen Geschwindigkeit abläuft. Soweit ich mir das vorstellen kann, ist das nicht der Fall. Ich warte gespannt auf jemanden mit fundamentalen Wissen in Astrophysik ;)


    Wasserstoff -> Helium
    Heliumbrennen -> Kohlenstoff
    Sauerstoff
    schwere Elemente usw


    Daher der Ausspruch: "Wir sind Sternenkinder, wir bestehen aus Sternenstaub"...



    LG Andi

  • Hallo Tscheini,


    ich bin alles andere als ein Experte und mir auch nicht ganz sicher.
    Du gehst davon aus das die Kernfusion immer gleich schnell stattfindet also linear über die Zeit ist. Nach meinen Wissen wird die Fusion aber mit der Zeit größer. Ich meine mal gelesen zu haben das in ca. 1 Milliarde Jahren die Fusion um ca 40% ansteigt. Also mehr Wassemerstoff pro Zeit zu Helium fusioniert.
    Außerdem glaube ich das nicht der gesamte Wasserstoff aufgebraucht sein muss, sondern das die Sonne schon vorher ihr zeitliches segnet.


    So, ich hoffe das ich nicht ganz falsch liege mit meinen Vermutungen ;-).


    Viele Grüße Pascal

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"> Der Kern der Sonne enthält 50 % ihrer Masse, davon sind derzeit 73 % Wasserstoff. <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Mit der Angabe brauch ich kein Abi, sondern Grundschul-Dreisatzrechnung für eine grobe Abschätzung.


    Die Sonne brauchte 4,5 Mrd. Jahre für 100% - 73% = 27%. Wie lange braucht sie für 100%?


    OK, so lange braucht die Katastrophe nicht, denn schon vorher setzen die instabilen Schalenbrand-Prozesse ein. Alles andere macht die Sache kompliziert ... Näheres findest du unter https://de.wikipedia.org/wiki/Sonne#Entwicklung_der_Sonne

  • Hallo Tscheini!


    Um noch bisschen zur eigentlichen Frage beizutragen: Mein obiger Post soll andeuten, dass niemals 100% Wasserstoff waren, denn schon seit dem Urknall gibt es etwa 25% Helium im Universum. Bei solchen Angaben übrigens bitte immer beachten, dass es ein Unterschied ist, ob man von prozentualem Masseanteil oder aber Anteil an Anzahl der Atomkerne spricht(!)


    Der wichtigste Grund aus dem man einen einfachen Überschlag aber nicht machen kann ist, dass G-Zwergsterne wie die Sonne ihre Leuchtkraft und damit ihren Brennstoffverbrauch mit zunehmendem Altern deutlich steigern. Abgesehen davon, auch das wurde oben schon gesagt, schafft es ein Stern nicht, auch nur annähernd 100% seines Brennstoffes zu verfeuern. Leider kann man also die Lebensdauer der Sonne nicht mit Schulmathematik exakt berechnen. Andererseits ist das aber doch auch nicht schlimm! Selbst Dein überschlagener Wert von ~40 Milliarden Jahren ist doch nur einen Faktor weniger als 10 "falsch", und das ist echt nicht viel, wenn man bedenkt dass es noch vor 100 Jahren völlig unvorstellbar war wie ein Stern selbst eine Milliarde Jahre lang leuchten könnte! Ich finde es prima, wie ihr euch durch Überlegungen dieser Frage nähert, und es ist keine Schande, keinen exakten Wert mit einem Stift und Blatt Papier finden zu können. Könnte ich auch nicht, und auch kein anderer Astronom ;-)


    Viele Grüsse,
    Dominik

  • Hallo Tscheini, Hallo Gemeinde,


    du musst dabei berücksichtigen, dass beim "Aufstieg" der Sonne ---&gt; Riesenast ---&gt; Horizontalast, die Fusions-Reaktionsrate steigt. Beim Heliumbrennen im Kern, steigt die Fusionsrate und die Temperatur rapide an. Hat sich beispielsweise die Temperatur um lediglich 10%, also von z.B. 100 Millionen auf 110 Millionen Kelvin erhöht (realistische Werte), so ist die Fusionsrate bereits 40 mal höher als bei 100 Millionen Kelvin. Da wird ein Dreisatz kaum weiterhelfen ;-) Wenn die ganzen Fusionsprozesse zum erliegen kommen, kühlt die Sonne aus. Mit dem elektronenentartetem Kohlenstoff/Sauerstoffkern ist denke ich das Leben der Sonne zu Ende.

  • Hi,


    alles nach dem Wasserstoff-Kernbrennen ist aber so wie so nur eine ziemlich kurze Zeitspanne, typischerweise höchstens 10% der Zeit die das Wasserstoff-Kernbrennen ausmacht, und oft noch deutlich weniger...


    Viele Grüsse,
    Dominik

  • Hallo Gemeinde,


    danke Euch Allen für Eure Antworten! Dir, Dominik, besonderen Dank für Deine trostreichen Worte ("... ist doch nur einen Faktor weniger als 10 "falsch", und das ist echt nicht viel ..."). Ich werde mich also damit zufrieden geben, dass ich das Problem nicht lösen kann.


    Gruß Tscheini

  • Wenn man sich vorstellt wie lange die Sonne schon existiert und noch "weiterlebt", ist es der Wahnsinn dass in jeder Sekunde einige Sonnen im Universum neu geboren werden die eine ähnliche Lebensdauer haben. Und früher oder später auch wieder sterben.

  • Hallo!
    Ich habe in diesem Zusammenhang noch eine ziemliche elementare Frage die ich nicht wirklich verstehe und mich schon seit vielen Jahren beschäftigt (entschuldigt bitte wenn diese etwas laienhaft rüberkommt).


    Also, prinzipiell bin ich mir bewusst wie das generell funktioniert:
    Alle Sterne im Universum (und dazu gehört auch unsere Sonne), verbrennen ja bzw. fusionieren unter sehr hohem Druck in einem "regelmäßigen" Prozess Wasserstoff zu Helium. Je nach Größe des Sterns (große schneller, kleine langsamer) ist dieser "Vorrat" an Wasserstoff unterschiedlich schnell verbraucht. Am Ende ihrer Lebenszeit fusioniert die Sonne auch die übrigen Elemente weiter, bis spätestens bei Eisen Schluss ist. Durch die enormen Kräfte einer Supernova fusionieren wiederum auch alle übrigen schweren Elemente wie Eisen zu noch schwereren (unter anderem Gold und Silber bei Neutronenstern-Explosionen) bis schlussendlich die Elemente bei einer Explosion als "Sternenstaub" weggeschleudert und dem interstellaren Medium zurückgegeben werden, woraus durch das Klumpen dieser Teile unter der eigenen Schwerkraft (und einigen anderen Voraussetzungen) wiederum neue Planeten entstehen können. Gaswolken mit Helium und Wasserstoff fallen durch ihr Eigengewicht zusammen, umschließen den Wasserstoff und zünden neue Sonnen und der Kreislauf beginnt von vorn..


    Lange Rede kurzer Sinn, was ich mich jetzt aber Frage ist, wieso nicht sofort der komplette Wasserstoff im Stern zu Helium verbrennt wird und wieso es eine gewisse Zeit dauert? Wie harrt der Wasserstoff seiner Dinge ohne fusionieren zu wollen/können? Die Atome stellen sich ja nicht hinter einer Schlange an oder ziehen eine Nummer und warten bis sie dran sind...
    In einem sehr heißen Ofen z.B. brennt Holz ja auch gleichzeitig bzw. im Gegenteil immer schneller ab je mehr Material vorhanden ist (gut, Sauerstoff spielt auch eine Rolle).


    Also wie schaffen es diese übrigen Wasserstoff-Atome so ruhig zu bleiben und "abzuwarten" bis sie dran sind und fusionieren dürfen?


    Oder liegt es daran, dass Aufgrund des hohen Drucks und der Dichte nicht mehrere Atome gleichzeitig fusionieren können, weil sie keinen Platz haben? Erstaunlich trotzdem, wie lange die Wasserstoff-Atome scheinbar unversehrt unter dieser ständigen Druck und der Hitze unversehrt bleiben.


    Vielleicht könnt ihr einem Unwissenden da auf die Sprünge helfen.
    Vielen Dank und sorry für den langen Text #128522;
    VG, stormfire

  • Dieses Rätsel ist eigentlich nganz leicht zu lösen, du mußt nur ein wenig genauer hinschauen. Was passiert bei der Kernfusion im Sterninneren? Aufgrund der hohen Dichte und der enormen Temoeraturen liegen die Elemente nicht mehr als neutrale Atome vor und wir haben es mit Atomkernen, für Wasserstoff also Protonen, und Elektronen zu tun. Die sollen miteinander fusionieren, will heißen sie müssen einander so nahe kommen, daß sie sich berühren. Nur dann wirkt die Kernkraft, die die Atomkerne zusammenhält. Um aber die elektriche Abstoßung zwischen zwei der positiv geladenen Protonen überwinden zu können, müßten sie sich mit sehr großer Geschwindigkeit aufeinanderzubewegen. Sind sie zu langsam, gewinnt die Abstoßung und die beiden fliegen wieder auseinander. Auf Elementarteilchenebene entspricht die Verteillung der Geschwindigkeiten, mit denen sich die Partikel bewegen, direkt einer Temperatur, je heißer desto schneller.


    Jetzt kann man ausrechnen, wie heiß die Sternmaterie sein müßte (bei entsprechender Dichte bzw. Druck), damit das mit dem Berühren und damit dem Fusionieren klappt. Heraus kommen mehr als 100 Millionen Grad - im Sonneninneren herrschen aber nur 15 Millionen Grad. Demnach gäbe es also eigentlich praktisch keine Teilchen, die ausreichend schnell sind. Daß trotzdem, aber dafür mit viel geringerer Rate Fusionsreaktionen stattfinden, verdanken wir der Quantenmechanik, genauergesagt dem sogenannten Tunneleffekt. Er erlaubt es, basierend auf der Heisenbergschen Unschärferelation, daß ein winziger Bruchteil der Protonen sich im richtigen Moment doch berührt, obwohl ihre Geschwindigkeit eigentlich ncht ausreicht.


    Auf jeden Fall können wir froh sein, daß es so abläuft, denn würden tatsächlich alle Protonen auf einmal zu Heliumkernen fusionieren (was tatsächlich der Fall wäre, hätten wir die entsprechend hohen Temperaturen), dann wäre der entsprechende Stern eine gewaltige Wasserstoffbombe...


    Viele Grüße
    Caro

Participate now!

Don’t have an account yet? Register yourself now and be a part of our community!