Spektren 5): Das Sonnenspektrum

 Die Photopshäre der Sonne erzeugt ein Absorptionsspektrum, da die Atome der Photosphäre bei bestimmten Wellenlängen das von unten kommende Licht absorbieren.

Die Chromosphäre als heißeres dünnes Gas liefert ein Emissionsspektrum.Die Emissionslinien sehen wir aber nur, wenn wir am Rand der Sonne an der viel helleren Photosphäre vorbeisehen.

Es ist üblich, Spektren nicht nur als farbige Bilder darzustellen, sondern in einem Graphen die Intensitätsverteilung über die Wellenlängen aufzutragen.

Nimmt man das Sonnenspektrum vom Erdboden aus auf, kommen natürlich noch sog. terrestrische Linien dazu, da auch Atome und Moleküle der Erdatmosphäre absorbieren können.

Da die Erdatmosphäter aber deutlich kühler als die Photosphäre ist, haben diese Linien eine andere Form und wir können sie recht gut erkennen.

Auf die Form der Spektrallinien gehen wir bald ein.

Ganz häufig werden Spektren normiert dargestellt, d.h. bei allen Wellenlängen wird das Konitnuum auf die relative Internsität 1 gelegt.

 

  Aber eigentlich ist die Sonne ein sog. thermischer Strahler, d.h. sie leuchtet, weil sie heiß ist.

Näheurngsweise können wir die Sonne damit als sog. Schwarzen Körper beschreiben, d.h. die Energieverteilung im Sonnenspektrum gehorcht einer Planckschen Kurve der Temperatur von 5700 K.

Ein solches Sonnenspektrum sehen wir hier:

Was kann man hier beobachten?

- Die Intensitätsverteilung hat etwa bei 500 nm ein Maximum, zum UV und IR hin fällt die Intensität stark ab. Im Laufe der Evolution haben sich unsere Augen an dieses Maximum angepasst.

- Im IR läuft die Kurve aus, im UV fängt die Kurve bei einer bestimmten Wellenlänge erst an.

  Das ist ein Hinweis auf die Quantennatur des Lichtes.

- Die untere, gezackte Kurve zeigt das Sonnenspektrum so, wie wir es bei blauem Himmel am Erdboden aufnehmen können. Da sieht man die Absorptionsbereiche der Erdatmosphäre, besonders im IR. Dadurch entsteht der Treibhauseffekt.

- Die orange Kurve zeigt das eigentliche Sonnenspektrum.

- Die gelbe Kurve zeigt das theoretische Spektrum, wenn die Sonne sich nach den Gesetzen der Physiker richten würde...wir nennen es ein Schwarzkörperspektrum der Temperatur 5900 K oder eine Plancksche Kurve, weil Max Planck im Dezember 1900 die Formel für diese Kurve zusammengeraten hat und damit die Quantentheorie begründet hat.

Zum Vergleich habe ich mit einem Spektroskop mal ein nichtthermisches Spektrum aufgenommen: Die LED eines Handys ist natürlich möglichst gut an eine für uns gewohnte Energieverteilung angepasst. Aber das kann kein themrmsches Spektrum sein, denn die LED wird natürlich nicht heiß.

Man erkennt auch andere Krümmungen und ein bei Blau liegendes breites Maximum (ein Stern müsste dafür weit über 10 000 K heiß sein, das werden Handy auch bei Akkuschäden nie....).

Im nächsten Post möchte ich etwas näher auf die Form der Spektrallinien eingehen.

Bilder: Baader Planetarium, wikicommon, privat