90 5Kernfusion – Energie aus den Sternen Was geschieht im Lebenszyklus eines Sterns? Alle Sterne entstehen aus einem stellaren Nebel (Sternentstehungsgebiet, Abb. 90.3). Dieser besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, der sich in der Wolke verdichtet. Sind die Temperatur und die Dichte des „Wasserstoff-Balls“ in seinem Inneren groß genug, so beginnt die Kernfusion im Stern. Er wurde „geboren“. Aus dem Rest des Nebels können sich Planeten um den neu entstandenen Stern bilden. In der stabilen Phase wandelt der Stern Wasserstoff zu Helium um. Ist der Wasserstoff zu einem großen Teil verbraucht, so bilden sich auch größere Atomkerne. In dieser Phase bläht sich der Stern zu einem roten Riesen auf. Endet die Kernfusion vollständig, so bildet sich ein planetarischer Nebel aus den äußeren Schichten des Sterns. In seiner Mitte bleibt ein weißer Zwerg übrig. Sterne mit sehr großer Masse enden in einer Explosion – der Supernova. Ihre Reste bestehen aus dicht gepackter Materie. In Neutronensternen haben sich Protonen und Elektronen zu einer extrem dichten Masse aus Neutronen vereinigt. Schwarze Löcher sind noch dichter gepackt. Durch ihre sehr starke Gravitation kann aus ihrem Zentrum nicht einmal Licht entweichen. durchschnittlicher Stern roter Riese planetarischer Nebel weißer Zwerg Neutronenstern stellarer Nebel massereicher Stern roter Überriese Supernova schwarzes Loch 90.3 Der „Lebenszyklus“ von Sternen. Die Sonne ist ein Stern mit durchschnittlicher Masse. Physik im Alltag Woher kommt die Strahlungsenergie der Sonne? Die Sonne ist ein Stern – unser Heimatstern (Abb. 90.1). Die Erde ist einer der 8 Planeten, die durch gegenseitige Gravitationskräfte um sie herum kreisen. Die Strahlungsenergie der Sonne ist die Energiequelle der Erde ( Seite 66). Sterne (und auch die Sonne) bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff (H). Dieses Element ist das häufigste im Weltall. Durch die riesige Masse der Sonne ist die Gravitation in ihrem Inneren sehr groß. Dadurch kommen sich die Atomkerne des Wasserstoffs (Protonen) sehr nahe. Abb. 90.2 zeigt dir, was bei der Kernfusion geschieht: Die Protonen überwinden ihre gegenseitige Abstoßung und verschmelzen miteinander. Dabei wandelt sich ein Proton zu einem Neutron um. Über weitere Fusionsschritte entstehen Helium-Atomkerne (He). Vier einzelne Protonen haben eine größere Masse als ein Heliumkern. Bei der Verschmelzung (Fusion) wird Masse in Strahlungsenergie umgewandelt und freigesetzt. O O O O O Strahlung Strahlung 1H 1H 1H 2H 3He 1H 4He γ γ γ 90.2 Kernfusion in der Sonne: Aus Wasserstoff bildet sich Helium. 90.1 Die Sonne ist ein Stern – unser Heimatstern Die untere Abbildung zeigt den Aufbau der Sonne. Erstellt in Gruppen einen Informationstext über die Vorgänge in der Sonne. Recherchiert unter dem Suchbegriff „Aufbau der Sonne“. A1 Sonnenflecken Sonneneruption Korona Photosphäre Chromosphäre Konvektionszone Kern Strahlungszone Infobox: Die berühmte Gleichung E = m · c2 beschreibt den Zusammenhang von Masse und Energie. Die Sonne wandelt pro Sekunde 564 Mio. t H in 560 Mio. t He um. 4 Mio. t Masse werden dabei in Strahlungsenergie umgesetzt. Recherchiert unter dem Suchbegriff „Leben und Sterben der Sonne“. Erstellt in Gruppen eine etwa 5-minütige Bildschirmpräsentation zu diesem Thema und stellt sie in der Klasse vor. A2 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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