Sonne

Das für uns Menschen mit Abstand wichtigste astronomische Objekt ist unsere Sonne. Ohne Sonne gäbe es kein Leben auf unserer Erde. Zu meinen ersten astronomischen Beobachtungen im Alter von 16 Jahren zählte das Zeichnen von Sonnenflecken mit einem kleinen Feldstecher. Ich kann mich noch sehr gut daran erinnern…

Zeichnet oder fotografiert man die Sonnenflecken über mehrere Tage hinweg so fällt einem deren Wanderung auf der Sonnenoberfläche auf. Die Sonne dreht sich nämlich in 25.38 Tagen (siderische Periode) bzw. 27.28 Tagen (synodische Periode) einmal um ihre Achse. Im Physiklabor lasse ich meine Schüler anhand von Fotografien die Periodendauer ermitteln. Dabei müssen sie zuerst den jeweiligen Positionswinkel α des Sonnenflecks berechnen und dann mittels Schlussrechung auf die Rotationsdauer schließen.

Möchte man die Sonne in größeren Gruppen beobachten so eignet sich dafür bestens ein sog. Solarscope. Dieses scheint man aber (Stand April 2024) nicht mehr beziehen zu können.

Link: https://solarscopeusa.com/shop/

Meines habe ich aus Holz umgebaut, damit es robuster und somit dem Schüleransturm besser gewachsen ist:

Damit haben wir zum Beispiel die partielle Sonnenfinsternis am 20.3.2015 beobachtet:

Von Astromedia gibt es eine kleinere Variante zu kaufen: https://astromedia.de/Der-Sonnen-Projektor

Das Sonnenspektrum mit seinen Fraunhoferschen Linien kann man mit einem selbstgebauten Spektroskop beobachten. Eine einfache Variante besteht nur aus einem Zylinderspiegel (z.B. eine spiegelnde Hülse) und einem Beugungsgitter. Die Hülse ersetzt den Spalt und erzeugt in Reflexion ein schmales Bild/eine Linie der Sonne.

Mit meinem Arduino-Spektroskop habe ich ebenfalls das Sonnenspektrum aufgenommen bzw. den Intensitätsverlauf aufgezeichnet:

Das Intensitätsmaximum liegt bei rund 500 nm. Aus dem Wienschen Verschiebungsgesetz folgt dann eine Oberflächentemperatur der Sonne von ca. 5800 K. Mit diesem Wert und dem Stefan-Boltzmann-Gesetz lässt sich dann die Solarkonstante, also die am Ort der Erde auftreffende Sonnenintensität ermitteln. Ich komme auf einem Wert von etwa 1200 W/m².

Mit meinem Pyranometer (https://stoppi-homemade-physics.de/pyranometer/) kann ich dieses Ergebnis experimentell überprüfen:

Besitzt man ein Teleskop, so lassen sich damit sehr schön die Sonne und ihre Veränderungen beobachten. Man benötigt hierfür aber unter allen Umständen einen passenden Sonnenfilter. Dieser wird u.a. von der Firma Baader-Planetarium (https://www.baader-planetarium.com/de/astrosolar-safety-sonnenfilterfolie-od-5.0-verschiedene-gr%C3%B6%C3%9Fen-erh%C3%A4ltlich.html) angeboten und bedeckt die Eintrittsöffnung des Fernrohrs. Also niemals ohne Filter die Sonne mit einem Fernrohr oder Feldstecher beobachten!!!

Mit diversen Adapter schließt man eine Kamera okularseitig ans Fernrohr an, um schöne Bilder der Sonnenflecken zu machen:

Eine 2-fach Barlowlinse zur Verdopplung der Brennweite:

Der T2-Canon-Adapter, den es natürlich auch für andere Kameramodelle gibt:

Es sind aber nicht nur Sonnenflecken auf der Oberfläche zu beobachten. Fertigt man hochauflösende Bilder der Sonnenoberfläche an, so erkennt man die sog. Granulation. Das sind die vielen kleinen Konvektionszellen, in denen heißeres Gas an die Oberfläche strömt, dort abkühlt und dann wieder absinkt. Die Physik dahinter beschreibt die sog. Rayleigh-Bénard-Konvektion.