Unsere Sonne — ein rätselhafter Stern?: Erkenntnisse und Spekulationen der Astrophysik PDF
Preview Unsere Sonne — ein rätselhafter Stern?: Erkenntnisse und Spekulationen der Astrophysik
JohnGribbin Unsere Sonne - ein rätselhofter Stern? Erkenntnisse undSpekulationenderAstrophysik AusdemEnglischenvonAnita Ehlers MiteinemVorwortvonJurgenEhlers Springer Basel AG DieOriginalausgabeerschien 1991unterdem Titel «Blindedbythe Light.TheSecret LifeoftheSun»beiBantamBooks,NewYork. ©1991byJohnandMary Gribbin DerVerlagdanktHerrn Dr.MartinEhlers fiirdiewissenschaftlicheBeratungbeider Ubersetzung. DieDeutscheBibliothek- CIP-Einheitsaufnahme Gribbin,John: UnsereSonne- ein ratselhafterStern?:Erkenntnisseund SpekulationenderAstrophysikIJohnGribbin.Ausdem Eng\. von Anita Ehlers.MiteinemVorw.vonJiirgenEhlers.- Basel; Boston; Berlin:Birkhauser, 1992 Einheitssacht.:Blinded bythe light<dt.> ISBN 978-3-0348-6188-5 ISBN 978-3-0348-6187-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-0348-6187-8 DasWerkisturheberrechtlichgeschiitzt. DiedadurchbegriindetenRechte, insbeson dere diedesNachdrucks,der Entnahmevon Abbildungen, der Funksendungen,der WiedergabeaufphotomechanischemoderahnlichemWegeundder Speicherungin Datenverarbeitungsanlagenbleiben,auchbeinurauszugsweiserVerwertung,vorbe halten. DieVergiitungsanspriichegernals§54, Abs.2UrhGwerdendurch die «Ver wertungsgesellschaftWort», Miinchen,wahrgenommen. ©1992 Springer Basel AG _ Urspriinglich erschienen bei Birkhauser Verlag, Basel 1992. Softcover reprint ofthe hardcover Ist edition 1992 Umschlagsgestaltung:AtelierHanjo Schnug,Rosenheim InhaItsverzeichnis VorwortzurdeutschenAusgabe 7 Danksagung 9 Einleitung 11 1Vorgeschichte 13 2OuellegewaltigerEnergien 49 31m Innern derSonne 81 4 Zuwenig Geister 113 5 EinverrilckterGedanke 155 6DieatmendeSonne 181 7 DiezitterndeSonne 209 8 DasGroBeund dasKleine 237 9 DerBeitragderSupernova 253 Nachwort: ZurilckindieZukunft 275 Weiterfuhrende Literatur 279 Index 281 Vorwort zur deutschen Ausgabe Nur wenige Naturgebilde sind so eingehend erforscht worden wie die Sonne, und von keinem Himmelskorperhaben die Astrophysiker ein so genaues und weitgehend mit Beobachtungen ubereinstimmendes Modell konstruiert wie von ihr, der Leben spendenden Energiequelle «unseres» Planetensystems.FastalleDisziplinenderPhysiksindan die ser Konstruktion beteiligt: Newtons Theorie der Schwerkraft, die Maxwell-BoltzmannscheTheoriederGase.MaxwellsTheoriederelek tromagnetischen Krafte und des Lichts. die von vielen Forschern geschaffene Quantentheorie der Atome und Atomkerne und deren WeiterentwicklungzurTeilchenphysik. Und doch gibt die Sonnenoch Ratsel auf- Ratsel, die mit der Kosmologie und insbesondere mit der Bildungvon Sternsystemen verkniipftsind. John Gribbin schildert nicht nur in lebendiger und verstandlicher Weise neue Ergebnisse und offene Probleme der Forschung. sondern gibt einen Einblick in den Prozels der Forschung, in das. was man die Kultur der Naturwissenschaft nennen konnte. Darin gibt es - gele gentlich harten- Wettbewerb, aber das gemeinsame Interesse an der Sache und die Freude an neuer Einsicht auch des Konkurrenten bestimmen iiberwiegend die Atrnosphare wissenschaftlicher Arbeit. Ein anderes Merkmal der Forschung wird an vielen Beispielen deut lich: Wissenschaftliche Erkenntnisse sind keine endgiiltigen Wahr- 7 UNSERESoNNE heiten, sondern stets verbesserungsbediirftlge Versuche, Teilaspekte derunerschopflichenWirklichkeitinBegriffenzuerfassen.InderVer mittlungdieserEinstellungundder darinlebendigenVerbindungvon Rationalitat und Toleranz, einem Ideal der Aufklarung, und in der MitteilunguberraschenderundneuerErgebnissederForschungsehe ich eine wichtige Aufgabe allgemeinverstandlicher wissenschaftli cher Bucher, die mirin diesem Sonnenbuchbesonders gut gelost zu sein scheint. Ein von den USAund Rulsland gemeinsam betriebener Gallium Detektor (SAGE) stehtim Kaukasus, dieandere, von mehrerenwest europaischen Staaten betriebene Anlage (GALLEX) im Alpentunnel desGran Sasso.Vonbeidengibteserste, nochmit relativ grofsenUnsi cherheitenbehaftete Ergebnisse. Danachbetragt die Anzahl der regi strierten energiearmen Neutrinos aus der Proton-Proton-Reaktion etwa zwei Drittel der nach dem Standardmodell erwarteten; folglich bestatigt auch dieses Experiment bisher den von Davis gefundenen Mangel an Sonnen-Neutrinos. Von beiden Experimenten werden nochgenauere Ergebnisse erwartet. JiirgenEhlers 8 Danksagung Die vielen Gesprache, die ich in den letzten Jahren bei mehreren wissenschaftlichen Konferenzen mit zahlreichen Astronomen gefiihrt habe, waren von grolsern Nutzen fur das Buch. Es war vor allern die jugendliche Begeisterung John Faulkners fiir die WIMP Theorie, welche mich aufden Gedanken brachte, diesen Bericht zu schreiben. Auch Jack Eddy, Ron Gilliland und Douglas Gough ver dienen besondere Erwahnung: mein Dank gilt ihrer Bereitwillig keit, Auskunft iiber ihre eigene Arbeit zu erteilen, wann immer ich sie darum bat. Ich verdanke mein Wissen uber die in Kapitel 6 beschriebenen Klimaveranderungen groBtenteils Mick Kelly, Hubert Lamb und Stephan Schneider. DouglasGoughloste vor mehrJahren, alsderErinnerungliebsind, John Faulknerin der undankbaren Aufgabe ab, mich alsForschungs studenten in Cambridge zu betreuen. Ich hoffe,dieses Buch genugt ihren strengen Malsstaben. und ich danke ihnen dafur, daB sie nicht schonIriiherein besseres uberdieses Themageschriebenhaben. John Gribbin, Dezember 1989 9 Einleitung DieSonnehatihrGeheimnisstetsgutbewahrt.Noch vorhundertJah ren wulste niemand auch nur ungefahr, wie die Sonne ihre Warme aufrechterhalt.Voreinem Menschenlebennochwulsteniernand,wor ausdieSonnebesteht.Und esistkaumfiinfzigJahreher,seitdieersten EinzelheitenderKernprozesse,dieinderSonneablaufen,geklartwur den. Wahrend Jahrhunderten haben Astronomen tiber die Vorgange im Sonneninnern nur wenig dazugelernt. und das aus einem Grund, der nichtderIronie entbehrt. Unsere Sonne ist ein Stern wie die anderen Sterne, die wir am Nachthimmel sehen.Sie erscheint uns so hell, weil sie uns so nah ist; wirsind nur 150 Millionen Kilometer vonihrentfernt, und dasist im kosmischen Malsstab ziemlich wenig. Wei!sie so nah ist, und wei! die Temperatur ihrer Oberflache so hoch ist (etwa 6000°C), erscheint sie uns strahlendhell; deshalbkonnenAstronomenleichtdie Oberflache und die Atrnosphare unseres Nachbarsterns erforschen. Aber die Untersuchung des tiefen Inneren - die Arbeit, die ich im folgenden beschreibe- ist naturlich schwieriger. Nicht nurblendetdas Licht vonderSonnenoberflachedie Astrono men. Es kann bei zu langer Einwirkung auch ihre empfindlichen Instrumente nutzlos machen. Gerade weil die Oberflache so hell ist, verbirgt sie die Vorgange in ihrem Inneren; wir konnen daraus nur 11 UNSERESoNNE schlielsen,daBtiefin der Sonne tatsachllch gewaltige Energiemengen erzeugt werden. Die Wegbereiter der Astrophysik - sie erforscht die Zusammensetzung und Wirkungsweise der Sterne - hatten sich nie traumenlassen,dalsmanjeindasHerzderSonne schauenunddiedort herrschenden Bedingungen direkt messen wiirde. In den letztenJah renjedochwurdenzweivolligverschiedeneVerfahrenzurErforschung des Sonneninneren entwickelt.Hilfsmittelsind etwa ein sonderbares, tief in einem Bergwerk vergrabenes Teleskop und aulserordentlich empfindliche Instrumente, dieSchwingungenmessenkonnen,welche zu Verschiebungen von Teilender Sonnenoberflache urn weniger als hundert Meterfilhren.Einigedieser neuen Untersuchungen der Vor gange tiefim Herzen der Sonne konnten uns sogarWichtigesiiber die EntwicklungunddasSchicksaldesWeltallsuberhauptverraten. Seitdem Beginn der neunzigerJahre diesesJahrhunderts sind die Astronomennichtmehrlangervolliggeblendetvom Lichtder Sonne, sondern sie konnen jetzt direkt messen, was sich in deren Innerem abspielt.DiesesBuchberichtetdavon, wiediebahnbrechendenAstro physiker die Geheimnisse der Sonne zu erschlielsen begannen, und weist den Weg,aufdem siein den kommendenJahrenundJahrzehn tendasInnere der Sonne erkundenwerden. 12
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