Sonne

Die Sonne ist das einzige Objekt im Sonnensystem, auf das man ohne Teleskop zeigen kann, und in gewissem Sinn ist alles andere nur ein Rundungsfehler. Dieser Hauptreihenstern vom Typ G vereint 99.86% der gesamten Masse des Systems auf sich – die acht Planeten sowie jeder Mond, Asteroid und Komet teilen sich die verbleibenden 0.14%. Sie ist der gravitative Anker, der Neptun auf seiner 165-jährigen Bahn und die Erde auf ihrer 365-tägigen hält, und der Ofen, dessen Licht, das 8 Minuten und 20 Sekunden braucht, um die 150 Millionen km bis zur Erde zurückzulegen, nahezu jedes Lebewesen auf unserem Planeten mit Energie versorgt.

Bei aller Vertrautheit ist die Sonne ein wahrhaft extremer Ort: 696,340 km Radius (rund 109 Erden im Durchmesser), etwa 4.6 Milliarden Jahre alt und wandelt still und leise jede Sekunde rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff in Helium um, in einem Kern, der heißer als 15 Millionen °C ist. Nach galaktischen Maßstäben ist sie ein Stern mittleren Alters, unauffällig – und genau diese Gewöhnlichkeit macht sie zum am besten erforschten Stern im Universum.

Ein Stern, kein Planet

Die Sonne ist kein brennender Gasball im Sinne eines Lagerfeuers – nichts an ihr brennt. Sie leuchtet, weil ihr Kern, zusammengepresst vom Gewicht allen darüberliegenden Materials auf Dichten größer als Blei und Temperaturen von nahezu 15 Millionen °C, Wasserstoffkerne zu Helium verschmilzt. Jedes einzelne Fusionsereignis setzt nur ein Rinnsal an Energie frei, doch da der Kern pro Sekunde rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff verbraucht, ist die Gesamtmenge gewaltig: Der nach außen gerichtete Druck dieser Energie ist es, der den Stern gegen seine eigene erdrückende Schwerkraft aufrecht hält – ein Kräftegleichgewicht, das seit 4.6 Milliarden Jahren andauert und noch etwa 5 Milliarden Jahre bestehen bleiben wird.

Von der Zusammensetzung her besteht die Sonne massebezogen zu etwa drei Vierteln aus Wasserstoff und einem Viertel aus Helium, während alles andere – Kohlenstoff, Sauerstoff, Eisen und der Rest – weniger als 2% ausmacht. Mit einer Masse von 1.989 × 10³⁰ kg ist sie die Definition von „solar“ für die gesamte Astronomie: Sternmassen, Leuchtkräfte und Radien werden allesamt in Vielfachen der Sonnenwerte gemessen.

Schicht für Schicht, vom Kern bis zur Korona

Ein im Kern entstehendes Photon fliegt nicht einfach nach außen. Es arbeitet sich in einem Zufallspfad durch die Strahlungszone nach außen, was in der Größenordnung von 100,000 Jahren dauern kann, bevor es die Konvektionszone erreicht, wo gewaltige Zellen aus heißem Plasma zur Oberfläche aufsteigen und wieder absinken wie Wasser in einem erhitzten Topf. Die sichtbare „Oberfläche“ – die Photosphäre – ist überhaupt nicht fest, sondern jene Schicht, in der das Gas schließlich dünn genug wird, damit Licht bei vergleichsweise kühlen 5,500 °C ins All entweichen kann.

Über der Photosphäre liegt die rötliche Chromosphäre und darüber die Korona, die dünne äußere Atmosphäre der Sonne, die während einer totalen Sonnenfinsternis als perlmuttartiger Heiligenschein sichtbar wird. Seltsamerweise ist die Korona weit heißer als die darunterliegende Oberfläche – über eine Million Grad –, ein Rätsel namens koronales Heizungsproblem, an dessen Erklärung Sonnenphysiker noch immer arbeiten. Aus dieser äußeren Atmosphäre strömt der Sonnenwind nach außen, ein beständiger Strom geladener Teilchen, der das gesamte Sonnensystem erfüllt und die Schweife von Kometen formt.

Sonnenflecken und der 11-jährige Zyklus

Die Sonne rotiert nicht wie ein starrer Körper: Ihr Äquator dreht sich etwa einmal alle 25 Tage, während ihre Pole über einen Monat brauchen, und diese unterschiedliche Rotation wickelt ihr Magnetfeld auf wie ein sich verdrehendes Gummiband. Das Ergebnis ist ein 11-jähriger Aktivitätszyklus, in dem dunkle, kühlere Sonnenflecken zu- und abnehmen, sich die magnetischen Pole irgendwann umkehren und der Stern zwischen einem ruhigen „solaren Minimum“ und einem stürmischen „solaren Maximum“ hin- und herpendelt.

Im Oktober 2024 gaben NASA und NOAA bekannt, dass der aktuelle Sonnenzyklus 25 seine Phase des solaren Maximums erreicht habe, auch wenn sich der genaue Höhepunktmonat erst Jahre später exakt bestimmen lässt. Dieser Zyklus verlief stärker als von den Prognostikern erwartet – am 3. Oktober 2024 setzte die Sonne einen X9.0-Flare frei, den stärksten des gesamten Zyklus. Im Maximum schleudert die Sonne Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe aus, die das Weltraumwetter antreiben: geomagnetische Stürme, die Polarlichter weit entfernt von den Polen aufleuchten lassen, aber auch Satelliten, GPS, Funk und Stromnetze auf der Erde stören können.

Die Sonne berühren: ein Jahrhundert an Missionen

Da man auf der Sonne nicht landen kann, wird sie aus der Distanz und zunehmend auch aus dem Inneren ihrer Atmosphäre heraus untersucht. Die gemeinsame Sonde SOHO von NASA und ESA beobachtet sie seit 1995 ununterbrochen, das Solar Dynamics Observatory der NASA bildet sie seit 2010 im extremen Ultraviolett ab, und die 2020 gestartete Sonde Solar Orbiter der ESA hat die ersten Ansichten der Sonnenpole von außerhalb der Planetenebene geliefert.

Die kühnste von allen ist die Parker Solar Probe der NASA, die am 24. Dezember 2024 nur 6.1 Millionen km über der Oberfläche vorbeiflog – näher an einem Stern als jede Raumsonde zuvor in der Geschichte – und dabei mit etwa 690,000 km/h dahinraste, der höchsten Geschwindigkeit, die je ein von Menschen gebautes Objekt erreicht hat. Geschützt von einem Hitzeschild aus Kohlenstoffverbundwerkstoff flog sie direkt durch die Korona, um den Sonnenwind an seiner Quelle zu untersuchen und zu ergründen, warum diese äußere Atmosphäre so unwahrscheinlich heiß ist.

Wie man die Sonne sicher beobachtet

Die Sonne ist das einzige Objekt in diesem Katalog, das einen dauerhaft blenden kann, daher gilt eine absolute Regel: Niemals durch ein Teleskop, ein Fernglas oder eine Kamera hindurchblicken, ohne dass vorne am Instrument ein geeigneter, zertifizierter Sonnenfilter angebracht ist. Gewöhnliche Sonnenbrillen, belichteter Film und russgeschwärztes Glas bieten keinen sicheren Schutz.

Sichere Möglichkeiten sind zertifizierte Finsternisbrillen (ISO 12312-2) für das bloße Auge, ein spezielles Weißlicht- oder Wasserstoff-Alpha-Sonnenteleskop oder die klassische Lochkamera-Projektion, bei der ein kleines Abbild der Sonne völlig gefahrlos auf eine Karte geworfen wird. Mit sicherer Ausrüstung lassen sich in ruhigen Phasen Sonnenflecken beobachten, die über die Scheibe wandern; der grandioseste Anblick von allen, die Korona selbst, ist nur während der wenigen Minuten einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar.