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31.12.2019

Der Abstand von der Sonne zur Erde

Wissen über die Planeten: Die Sternfreunde erklären, wie Astronomen die Welt der Sterne ausloten

Wie weit draußen im Raum stehen eigentlich die Sterne? Die Sonne, der uns nächstliegende Stern, ist für unsere irdische Vorstellung extrem weit entfernt. Ihr Licht benötigt mit seiner Geschwindigkeit von knapp 300000 Kilometern pro Sekunde für den Weg zu uns um die acht Minuten. Würde die Sonne schlagartig aufhören zu existieren, dann würden wir es nicht sofort merken.

Das die Erde und Sonne 150 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind, haben französische Astronomen erst im 17. Jahrhundert herausgefunden. Sie benutzten den Planeten Mars und die Gesetze der Planetenbewegung. Je genauer sie die Bewegungen der Planeten verfolgen konnten, umso besser konnten sie die Sonnenentfernung bestimmen.

Die Erde bewegt sich nicht genau auf einer Kreisbahn. Deshalb schwankt ihr Abstand zur Sonne im Laufe eines Jahres geringfügig. Im Mittel aber beträgt er 149,5979 Millionen Kilometer.

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Heute haben Raumsonden weite Bereiche des Sonnensystems durchquert, haben Planeten angesteuert oder sind zum vorbestimmten Zeitpunkt auf ihnen gelandet. Das hat die schon vor Jahrhunderten ermittelten Abstände der Planetenbahnen, auch die der Erde, bestens bestätigt. Darüber hinaus gelang es, Radarsignale zu mehreren Planeten und sogar zur Sonne zu senden und die von dort zur Erde zurückgeworfenen Echos zu empfangen.

Da sich Radarwellen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch den Raum bewegen, folgen aus den Eintreffzeiten der Radarechos die Wegstrecken, die sie zurückgelegt haben. Das Ergebnis: Die Entfernungen zwischen den Planetenbahnen, und insbesondere der Abstand Erde–Sonne ist eine der wichtigsten Größen in der Astronomie, denn mit ihm loten die Astronomen auch die Welt der Sterne aus. Deshalb nennen sie diesen Abstand auch Astronomische Einheit, abgekürzt 1 AE. Sie entspricht dem 23000-fachen Durchmesser der Erde.

Die meisten Sterne in unserem Milchstraßensystem stehen so weit beziehungsweise tief im Raum draußen, dass sich sogar die Messsatelliten in der Erdumlaufbahn hart tun, etwas genaues über die Entfernung auszusagen. Die Parallaxenmessung (Entfernungsbestimmung) funktioniert nur ein paar hundert Lichtjahre, aber mit Helligkeitsmessungen kann man der Sache schon etwas näher kommen.

Wir kennen es von der Erde her: Im Licht einer nur wenige Meter entfernten Laterne kann ich Zeitung lesen. Das Licht einer Laterne gleicher Leuchtstärke in einigen Kilometern Abstand nehme ich nur wahr, wenn ich direkt zu ihr blicke. Die Sonne macht den Tag hell. Der Stern Eta im Sternbild der Cassiopeia hat etwa die gleiche Leuchtkraft, trotzdem erscheint er uns nur als ein unscheinbares Lichtpünktchen. Der Grund: Er ist von uns nicht etwa acht Lichtminuten, sondern 19 Lichtjahre entfernt.

So hat man folgendes Gesetz aufgebracht, nachdem sich die Helligkeit einer Lichtquelle mit ihrer Entfernung verringert: Doppelte Entfernung – ein Viertel der Helligkeit; dreifache Entfernung – ein Neuntel der Helligkeit. Anders ausgedrückt kann man sagen, dass die Helligkeit einer Lichtquelle mit dem Quadrat der Entfernung sinkt. Wenn man von einem Stern weiß, dass er die gleiche Leuchtstärke hat wie die Sonne, so kann seine Entfernung bestimmt werden.

Das Leben der Sternengucker wäre sehr viel leichter, wenn die Sterne alle gleich starke Strahler wären. Dann würden alle näheren Sterne hell, die entfernteren schwach erscheinen. Die Astronomen müssten dann nur noch die scheinbare Helligkeit der Sterne messen, um daraus die Entfernung zu bestimmen.

Aber die Sterne leuchten nicht gleich stark. Die Sonne hat eine ungeheure Strahlungsleistung, aber so groß wie sie auch sein mag, es ist nichts besonderes. Deneb, der hellste Stern im Sternbild Schwan, strahlt 70000 mal stärker. Wenn also ein Stern am Himmel hell erscheint, kann er entweder ein schwach strahlender Stern sein, der nahe steht, oder ein stark strahlender in großer Entfernung.

Wer also aus der scheinbaren Helligkeit eines Sterns etwas über seine Entfernung erfahren will, der muss wissen, wie groß seine Strahlungsleistung ist.

Mehr Wissen gibt es unter www.rieser-sternfreunde.de

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