Wie wirkt Sonnenstrahlung im leeren Raum (Weltraum)? Was würde beispielsweise mit einer Fliege geschehen, die in der Lage wäre, die Erde und ihre Atmosphäre zu verlassen und sich der Sonne zu nähern? Würde sie einfach nur erfrieren oder irgendwann verschmoren?
Im Grunde beides zugleich. Obwohl es im Weltraum sehr kalt ist (-270,43 Grad Celsius), beträgt bei einem Astronauten die Temperatur seines Raumanzugs auf der Seite, die der Sonne zugewandt ist, etwa 120 Grad Celsius. Der Bereich des Raumanzugs, der sich im Schatten befindet, hat hingegen eine Temperatur von -101 Grad Celsius! Nicht anders verhielte es sich bei einer Fliege, die ohne Schutzanzug von der Erde in Richtung Sonne unterwegs wäre: Ihr Kopf würde rauchen, ihr Po einfrieren.
Der Grund dafür ist die elektromagnetische Strahlung der Sonne. In Sternen wird Energie freigesetzt. Dies geschieht hauptsächlich, indem Wasserstoffatomkerne miteinander verschmelzen (fusionieren). Die so entstehenden Heliumatomkerne sind leichter als die Summe der fusionierenden Wasserstoffatomkerne. Die Differenz dieser Massen wird in Energie umgewandelt, gemäß der von Albert Einstein gefundenen Beziehung E = m c², in der m die Massendifferenz ist und c² die Lichtgeschwindigkeit zum Quadrat.
Die Hälfte dieser frei werdenden Energie benötigt der Stern, um der Gravitation entgegenzuwirken. Diese will den Stern am liebsten kollabieren lassen. Sterne sind also stabil, solange der thermische Druck (der den Stern aufblähen möchte), genau so groß ist wie der Gravitationsdruck, der den Stern zusammendrücken möchte. Der überwiegende Teil der jetzt noch verbleibenden Energie wird durch elektromagnetische Strahlung, also durch Licht, in den Weltraum abgestrahlt.
Dort reist dieses Licht so lange, bis es irgendwo im All auf Materie trifft, bei der es seine Energie abladen kann – sei es eine Fliege, ein Astronaut, die Internationale Raumstation oder eine Staubwolke.
Wenn man nun ganz genau sein will, so muss man berücksichtigen, dass der Weltraum nicht wirklich leer ist. Zwischen den Sternen befindet sich die so genannte interstellare Materie. Außerdem gibt es riesengroße Staub- und Molekülwolken. Sie absorbieren das Licht der Sterne und heizen sich dabei etwas auf. Die Verteilung dieser interstellaren Materie schwankt stark. Die Absorption des Sternlichtes hängt folglich auch von der Entfernung ab, das heißt, von der Menge des interstellaren Gases entlang des Lichtlaufweges. Bei den Abständen in unserem Sonnensystem spielt das aber keine Rolle.
Diese Frage beantwortete Prof. Dr. rer. nat. Werner Becker vom Max-Planck Institut für extraterrestrische Physik in München-Garching.
(Redaktion WiD: mba)