Die Sonne als Energieträger

Die Sonne gibt den Lebensrhythmus auf der Erde vor: Der Tag- und Nachtwechsel und die Jahreszeiten werden von der Erdrotation sowie vom Umlauf der Erde um unser Zentralgestirn bestimmt. Ohne die Strahlungsenergie der Sonne wäre unser Planet ein kalter, lebloser Himmelskörper.

Die Sonne ist ein Stern, das heißt ein massereicher, selbstleuchtender Himmelskörper, der aus sehr heißem Gas oder Plasma besteht. Seit den 1930er Jahren ist bekannt, dass die Kernfusion, das Verschmelzen von Wasserstoff zu Helium, die Quelle der Sonnenstrahlung ist.

Über die elektromagnetische Sonnenstrahlung erreicht die Sonnenenergie die Erde. Daneben emittiert die Sonne auch Teilchenstrahlung (geladene Teilchen des Sonnenwindes und Neutrinos) ins All und damit auch auf unseren Planeten.

Sonne: Licht und Wärme für die Erde

Die elektromagnetische Sonnenstrahlung umfasst ein breites Spektrum, von harter Röntgenstrahlung (< 0,1 nm) bis hin zu langen Radiowellen. Die größte Intensität der Strahlung liegt im Bereich des sichtbaren Lichts, ihr Maximum bei ca. 500 nm.

Abhängig von ihrer Wellenlänge wird die Sonnenstrahlung mehr oder weniger stark in der Erdatmosphäre absorbiert. Als atmosphärisches Fensters wird der Wellenlängenbereich bezeichnet, für den die Atmosphäre besonders durchlässig ist. Dieser Bereich umfasst das sichtbare Licht und die nahe Infrarotstrahlung. Potentiell lebensgefährliche Strahlung wie die kurzwellige UV-Strahlung wird vor allem von der Ozonschicht praktisch vollständig absorbiert.

Der Erde wird durch die Sonnenstrahlung eine große Wärmeleistung zugeführt, zudem ermöglich das Sonnenlicht die Photosynthese der Pflanzen. Die Leistung der Sonne, die auf der Erde transportiert wird, ist mehr oder weniger konstant, abhängig vom Abstand zwischen Zentralgestirn und Planet. Pro Quadratmeter beträgt die von außen eingetragene Strahlungsleistung zwischen 1.325 und 1.420 Watt pro Quadratmeter. Der von der Weltorganisation für Meteorologie festgelegte Mittelwert von 1.367 Watt pro Quadratmeter für den senkrechten Einfall des Lichtes wird als Solarkonstante bezeichnet.

Wie viel von der Sonnenenergie tatsächlich auf der Erde ankommt, hängt von der Dauer der Einstrahlung und vom Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf der Erdoberfläche ab. Der Einfallswinkel ändert sich mit den Jahreszeiten – im Sommer liegt er in Europa zur Mittagszeit bei ca. 65°, im Winter bei 13 – 18 °. Selbstverständlich haben auch atmosphärische Phänomene wie das Wetter einen Einfluss auf die Strahlungsintensität und damit auf die eintreffende Energie.

Technisch nutzt der Mensch die Strahlungsenergie der Sonne direkt als Wärme (Solarthermie) oder durch Umwandlung in elektrischen Strom (Photovoltaik).

Mehr zur Nutzung der Sonnenenergie

 

Fakten zur Sonne:

  • Abstand zur Erde:  150 Millionen Kilometer bzw. 8 Lichtminuten
  • Masse der Sonne: 10 30 kg
    das ist ca. das 330.000 fache der Erdmasse
  • Radius der Sonne: 696.000 km
    das entspricht 109 Erdradien
  • Alter der Sonne: ca. 4,5 Milliarden Jahre
    wird voraussichtlich ca. 10 Milliarden Jahre existieren
  • Temperatur an der Oberfläche: knapp 6.000 °C
  • Temperatur im Inneren: ca. 15.000 °C
  • Eigenrotation: ca. 2km/sec. (verhältnismäßig langsam im Vergleich mit anderen Sternen)
    benötigt am Äquator 25 Tage für eine vollständige Drehung

Alle Angaben: Wikipedia

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