Hallo an alle!
Ich habe demnächst Physikprüfung (Diplom-Nebenfach).
In der Fragenliste fand ich ein paar Fragen, die ich mit meinen Büchern nicht ausreichend beantworten konnte. Vielleicht kann mir jemand helfen:
Danke,
Cassandra
- Warum ist die Sonne gelb?
Schluesselwort: Plancksches Strahlungsgesetz
Oder Fragen, die auf dfas selbe hinauslaufen: Warum glueht
z.B. Eisen rot, wenn man es erhitzt, und wieso glueht es
weiss, wenn man es noch mehr erhitzt?
Die Antwort ist, jeder undurchsichtige Koerper mit einer
bestimmten Temperatur strahlt elektromagnetische Wellen
ab. Von der Temperatur haengt es ab, welche Laenge diese
Wellen haben. Betraegt die Temperatur ca. 5800K, wie auf der
Sonne, so sind die Wellenlaengen so bemessen, dass die
Sonne ihr typisches gelbes Antlitz zeigt.
(zur Erinnerung: Licht sind elektromagnetische Wellen)
- Aufbau der Sonne (schwammige Frage, war aber alles)
Hauptbestandteile: Wasserstoff und Helium
Aufbau von innen nach aussen:
Sonnenatmosphaere in Anschluss daran…
MEB
- Warum ist die Sonne gelb?
Schluesselwort: Plancksches Strahlungsgesetz
??? Ich hab immer gelernt die Sonne ist weiss. Abends wird sie gelb/rot, weil der Blauanteil auf dem (nun laengeren) Weg durch die Atmosphaere rausgestreut (oder durch Staub absorbiert) wird. Waere die Sonne richtig gelb, waer hier tagsueber auch alles gelb. Hat sie tatsaechlich ein wahrnehmbares Emissionsmaximum bei xxxnm (gelb)?
Gruss
Thorsten
??? Ich hab immer gelernt die Sonne ist weiss. Abends wird sie
gelb/rot, weil der Blauanteil auf dem (nun laengeren) Weg
durch die Atmosphaere rausgestreut (oder durch Staub
absorbiert) wird. Waere die Sonne richtig gelb, waer hier
tagsueber auch alles gelb. Hat sie tatsaechlich ein
wahrnehmbares Emissionsmaximum bei xxxnm (gelb)?
Ist gelb.
Sterne vom Spektraltyp A nennt man weiss,
deren Oberflaechentemp. liegt bei rund 10000K
MEB
Faust, wie hältst du es mit dem TDE?
Hallo,
aber eine sache sollte man ganz laut sagen:
- Warum ist die Sonne gelb?
Schluesselwort: Plancksches Strahlungsgesetz
Vorsicht:
Du siehst, die antwort auf die scheinbar einfache frage ist ziemlich schwer, in einer nebenfachprüfung eigentlich nicht zuzumuten. Unter uns, die hälfte aller dipl.-phys. wird diese frage falsch beantworten.
Sollte die frage nach der gelben sonne kommen, antworte am besten (Wenn dein hauptfach weit weg von der physik ist):
Oder Fragen, die auf dfas selbe hinauslaufen: Warum glueht
z.B. Eisen rot, wenn man es erhitzt, und wieso glueht es
weiss, wenn man es noch mehr erhitzt?
Die Antwort ist, jeder undurchsichtige Koerper mit einer
bestimmten Temperatur strahlt elektromagnetische Wellen
ab. Von der Temperatur haengt es ab, welche Laenge diese
Wellen haben. Betraegt die Temperatur ca. 5800K, wie auf der
Sonne, so sind die Wellenlaengen so bemessen, dass die
Sonne ihr typisches gelbes Antlitz zeigt.
(zur Erinnerung: Licht sind elektromagnetische Wellen)
(Der falsche satz: „die sonne ist ein schwarzer körper“ sollte nicht über deine lippen kommen. U.u. darfst du sonst in 4 wochen wiederkommen und einen vortrag über plasmaphysik halten.)
Sollte allerdings plasmaphysik für dich mit zum prüfungskanon gehören, kommst du um eine argumentation mit modellatmosphären nicht herum. Auch kommst du dann die korrekte definition der farben und effektivtemperaturen nicht herum. Die frage ist dann nämlich ein einstieg in den harten teil der prüfung. Das geht dann um eine schnell getippte antwort hinaus. Hier kann dir eigentlich nur ein astronomie-lehrbuch helfe (Z.b. der neue kosmos)
Grüße Rossi
*der vor 10 jahren fast wegen der schwarzen sonne im praktikum durchgefallen wäre*
Sehe ich nicht so eng!
Ich habe schon eine Modellsternatmosphaere gerechnet,
Hauptansatzpunkt ist das Plancksche Strahlungsgesetz!
Sicher sind jede Menge Absorptionslinien im Spiel, die
die Energieverteilung vom Schwarz-Koerper-Spektrum
abweichen lassen, doch die Abweichungen werden erst
bei sehr spaeten Spektraltypen (wie M) so krass, dass
man von einer echten Abweichung sprechen kann (Stichwort
Molekuel-Absorptionsbanden).
Ausserdem, zur Berechnung der Leuchtkraft eines Sterns
wird i.a. das Stefan-Boltzmann-Gesetz (basiert auf Planck)
verwendet. Nicht ohne Grund, denn die spektrale Energie-
verteilung eines Stern/Sonne laesst sich (abgesehen von
lokalen Linien) recht gut durch Planck beschreiben).
Und daher kommt auch die Farbe der Sonne.
Stichwort thermisches Gleichgewicht:
Strahlungstransportrechnungen werden linear (Gleichgewicht)
und nichtlinear (Nichtgleichgewicht) geführt. Welcher Code
angewendet wird, haegt davon ab, was man beschreiben will.
Das ganze ist also eine Frage der Eignung zur Erfassung von
spektralen Eigenschaften.
MEB
- Die Sonne ist nicht im thermodynamischen
gleichgewicht (thermodynamical equilibrum TDE).
=> 2) Das Plancksche Strahlungsgestz kann nicht angewendet
werden.
=> 3) Die sonne ist kein schwarzer strahler.
Dann dürfte man die Plancksche Strahlungsformel strenggenommen niemals anwenden, weil es keinen schwarzen Körper gibt und auch kein System, welches sich wirklich im thermodynamischen Gleichgewicht befindet.
Tatsächlich ist es so, daß man das Emissionsspektrum der Sonne mit vernachlässigbaren Abweichungen nach dem Planckschen Strahlungsgesetz berechnen kann indem man die Temperatur der Chronosphäre nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz aus dem Sonnenspektrum bestimmt und dann das Schwarzstrahlerspektrum für diese Temperatur berechnet. Wenn man dann dieses Spektrum dann mit dem Quadrat des Verhältnisses von Sonnen- und Erdbahnrasdius multipliziert, dann erhält man mit ausnahme der fraunhoferschen Linien genau das Pektrum, welches von Sattelliten außerhalb der Erdatmosphäre gemessen wird. Wenn die Sonne sich also grundsäzulich anders verhalten würde, als ein schwarzer Strahler, dann müßte es hier zu erhelblichen Abweichungen kommen.
Richtig ist allerdings, daß es während des Aktivitätsmaximums im Sonnenfeckenzyklus zu deutlichen Abweichungen vom Planckschen Strahlungsgesetz kommt. So steigt beispielsweise die Strahlungsintensität der Sonne, obwohl sich ihre Oberflächentemperatur verringert. Diesem Phänomen ist allerdings auch mit der Plasmaphysik nicht beizukommen, da es auf die Wirkung starker Magnetfelder zurückzuführen ist.
Hallo Ihr beiden,
Ihr habt schon recht. Das posting von MEB enthält auch keine fehler. Nur, einem nichtphysiker ist vielleicht nicht klar, dass der aus den ausführungen naheliegende schluß „sterne schwarzer körper“ böse in die irre führen kann.
Man sollte auch bedenken, dass es hier um die vorbereitung für eine diplom haupt prüfung geht. Zwar nebenfach, aber immerhin. Hier erwarte ich von einem Kandidaten, dass er sich zumindest des problems (Absorbtion respektive lokales thermisches gleichgewicht) bewußt ist. Zugegeben, einem biologen würde ich so eine frage nie stellen, aber von einem chemiker kann man erwarten, dass zumindest die problematik erkannt wird (Durch die Verbindung spektroskopie sonnenspektrum wäre das sehr naheliegend).
Dann dürfte man die Plancksche Strahlungsformel strenggenommen
niemals anwenden, weil es keinen schwarzen Körper gibt und
auch kein System, welches sich wirklich im thermodynamischen
Gleichgewicht befindet.
Richtig. Wenn man in einer DHP ein „sehr gut“ will sollte man das auch sagen.
Tatsächlich ist es so, daß man das Emissionsspektrum der Sonne
mit vernachlässigbaren Abweichungen nach dem Planckschen
Strahlungsgesetz berechnen kann indem man die Temperatur der
Chronosphäre nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz aus dem
Sonnenspektrum bestimmt und dann das Schwarzstrahlerspektrum
für diese Temperatur berechnet. Wenn man dann dieses Spektrum
dann mit dem Quadrat des Verhältnisses von Sonnen- und
Erdbahnrasdius multipliziert, dann erhält man mit ausnahme der
fraunhoferschen Linien genau das Pektrum, welches von
Sattelliten außerhalb der Erdatmosphäre gemessen wird. Wenn
die Sonne sich also grundsäzulich anders verhalten würde, als
ein schwarzer Strahler, dann müßte es hier zu erhelblichen
Abweichungen kommen.
Genau so eine antwort würde ich hören wollen.
Meine nächste frage würde sich dann heißen sternen zuwenden…
Richtig ist allerdings, daß es während des Aktivitätsmaximums
im Sonnenfeckenzyklus zu deutlichen Abweichungen vom
Planckschen Strahlungsgesetz kommt. So steigt beispielsweise
die Strahlungsintensität der Sonne, obwohl sich ihre
Oberflächentemperatur verringert. Diesem Phänomen ist
allerdings auch mit der Plasmaphysik nicht beizukommen, da es
auf die Wirkung starker Magnetfelder zurückzuführen ist.
Gibts in der plasmaphysik keine magnetfelder (mhd) ???
Ciao Rossi
Gibts in der plasmaphysik keine magnetfelder (mhd) ???
Natürlich gibt es sie dort genauso wie es sie in der Chemie gibt. Genau wie die Chemie ist die Plasmaphysik aber nicht geeignet elektromagnetische Felder zu beschreiben. In der Plasmaphysik erscheint lediglich die Wechselwirkung zwischen dem Plasma und den Magnetfeldern, aber nicht die Behandlung der Magnetfelder selbst.
Um beispielsweise zu begründen, warum die Temperatur der Sonnenkorona viel größer ist, als die der Chronosphäre muß man mit Hilfe der Plasmaphysik erklären, wie sie von den Magnetfeldern der Sonnen aufgeheizt wird. Das geht aber nicht ohne die Kenntnis über Beschaffenheit dieser Felder und da ist die Plasmaphysik am Ende.
HiHo
Gibts in der plasmaphysik keine magnetfelder (mhd) ???
Natürlich gibt es sie dort genauso wie es sie in der Chemie
gibt. Genau wie die Chemie ist die Plasmaphysik aber nicht
geeignet elektromagnetische Felder zu beschreiben. In der
Plasmaphysik erscheint lediglich die Wechselwirkung zwischen
dem Plasma und den Magnetfeldern, aber nicht die Behandlung
der Magnetfelder selbst.
natürlich hast du recht, aber eigentlich ist die zeit der schubladen vorbei - dachte ich zumindest.
Damit noch was sinnvolles für Cassandra rauskommt:
Du hast gesehen, die fragen sind nicht so leicht zu beantworten.
Solltest du tatsächlich nach der gelben sonne gefragt werden, ist die antwort von MEB völlig ok. Allerdings solltest du nicht die fassung verlieren, wenn der prüfer daraufhin sagt „ist das wirklich so richtig?“. Manche physiker lieben es, ihre umwelt zu irritieren. Dann kannst du die fraunhofer-linien anbringen. Als Biologin brauchst du dich mit den anderen details, die wir gerade diskutiert haben, nicht belasten (Leider nur meine unverbindliche meinung, möglicherweise sehen das andere leute anders).
Cheers Rossi
PS.: Stammen die fragen wirklich aus einem prüfungskatalog für biologen mit nebenfach physik? Ich kann es fast nicht glauben.
Ich würde mir von dir eher etwas zum green flourescent protein (ein netter einstieg in die spektroskopie), zu Ionenkanälen oder eine andere Geschichte aus der biophysik erzählen lassen, aber astronomie-fragen?
Hi,
Ist gelb.
Sterne vom Spektraltyp A nennt man weiss,
deren Oberflaechentemp. liegt bei rund 10000K
Also mir ist schon klar, dass unsere Sonne gemeinhin als gelb bezeichnet wird … aber wenn man sich das Emissionsspektrum ansieht (oder die Sonne durch ein geeignetes Glas), stellt man dann nicht fest, dass sie weitgehend weiss - vielleicht mit einem leichten Gelbstich - ist? Wie gesagt, wenn sie wirklich gelb waere, waere Sonnenlicht auch gelb, Sonnenlicht ist aber doch nun wirklich (ziemlich) weiss (wobei sich unsere Farbwahrnehmung natuerlich in Abhaengigkeit vom Emissionsspektrum der Sonne entwickelt hat). Hier nun zu sagen zu sagen sie sei gelb, nur weil man sie gemeinhin als gelb bezeichnet, um sie von anderen Sterntypen abzugrenzen, scheint mir ein verzerrtes Bild zu vermitteln.
Gruss
Thorsten
In der
Plasmaphysik erscheint lediglich die Wechselwirkung zwischen
dem Plasma und den Magnetfeldern, aber nicht die Behandlung
der Magnetfelder selbst.
Bewegte Plasmen erzeugen bzw. verstaerken Magnetfelder.
Wird als Dynamoeffekt bezeichnet und ist eine der wesentlichen
Theorien der magnetischen Sonnenaktivitaet. Man kann einerseits
die Effekte von vorhandenen Magnetfeldern in Plasmen beschreiben,
eine konsistente Theorie muss die Wechselwirkungen in beiden
Richtungen beachten. MHD (Magnetohydrodynamik) umfasst also
nicht nur die Bewegung ionisierter Gase, sondern auch die
Maxwell-Gleichungen, sie behandelt also Magnetfelder selbst.
MEB
Ich denke, die Farbgebung der Sonne, wie man sie als
Normalsterblicher sieht, ist wesentlich auch durch die
Erdatmosphaere beeitraechtigt (Stichwort: Rayleigh-Streuung).
Die korrekte Farbe muesste man im Weltall feststellen.
Ich wuerde auch nicht das verschiedene Farbempfinden
verschiedener Menschen sowie ein veraendertes Empfinden
bei allzu intensiver Strahlung unterschaetzen.
MEB
Ich weiß zwar nicht, ob das schon gesagt wurde, aber soweit ich weiß sendet die Sonne weißes Licht aus; in der Erdatmosphäre wird das blaue Licht gestreut (wobei das gleichzeitig erklärt, wieso der Himmel blau ist) und zurück bleibt grün und rot, was sich zu gelb zusammenmischt. Später am Abend ist der Weg durch die Atmosphäre dann länger und es wird zusätzlich verstärkt gün gestreut… deshalb erscheint die Sonne abends auch rot. (Sendung mit der Maus 
)
Oliver
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Gedanken-experiment:
RESULTAT: Sonnen-Licht ist weiß
Das weiße Blatt Papier reflektiert alle Wellenbereiche. Bei der Lampe ist aber nur gelb vorhanden.
- Man nehme ein WEISSES BLATT PAPIER
- Man betrachtet es unter Sonnenlicht (… es ist WEISS)
- Man betrachtet es unter einer Lampe (einer richtig gelben
oder andersfarbigen)RESULTAT: Sonnen-Licht ist weiß
Das weiße Blatt Papier reflektiert alle Wellenbereiche. Bei
der Lampe ist aber nur gelb vorhanden.
Es war nie die Rede davon, dass die Sonne wie eine einfarbige
Lampe nur eine, gelbe Wellenlaenge aussendet. Es geht darum, bei
welcher Wellenlaenge das Strahlungsmax. der Sonne liegt. Dieses
wird bestimmt durch das Wiensche Verschiebungsgesetz, welches die
Temperatur zur Grundlage hat. Mit einer Temperatur. Bei einer
Temperatur von 5780 K (Effektivtemperatur der Sonne) ist das
Maximum bei 502 nm, d. h. im gruenen, sichtbaren
Spektralbereich. Um das Farbempfinden eines Menschen zu
erklaeren, muss man die gesamte Energieverteilung kennen
(Plancksches Strahlungsgesetz) und auch die Empfindlichkeit
des Auges bei Licht mit verschiedenen Wellenlaengen kennen.
Meines Erachtens liegt die Max. Augenempfidlichkeit im
Gelbgruenen Bereich.
MEB