Das Universum abbilden

„Sun poster“ by Kelvinsong – Own work. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 via Commons – https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sun_poster.svg#/media/File:Sun_poster.svg

Astronomen verwenden Spektrallinien, um die chemische Zusammensetzung und Temperatur von Sternen und Wolken zu bestimmen, da wir wissen, wie Übergänge von Elektronen bestimmte Wellenlängen des Lichts erzeugen. Wir können sogar Spektrallinien mit der Dopplerverschiebung verwenden, um Entfernungen zu Galaxien und Sternen in Doppelsternsystemen zu bestimmen.

In diesem Teil des Labors wirst du das Spektrum der Sonne untersuchen, um die chemische Zusammensetzung der Sonnenoberfläche zu bestimmen.

Versuch

1. Analysieren Sie das im Laborhandbuch enthaltene Sonnenspektrum. Benutze deine Ergebnisse aus Teil 3 Frage 1 des Labors, um die sechs Linien zu identifizieren, die auf dem Diagramm markiert sind. Drei der Linien stammen von Magnesium (Mg) bei 5173 Angström, Natrium (Na) bei 5889 Angström und Eisen (Fe) bei 5270 Angström.

2. Welche Elemente sind in der Sonne vorhanden, wenn man das Spektrum betrachtet?

Die Sonne verhält sich wie die meisten Sterne wie ein schwarzer Körper, d.h. sie erzeugt ein kontinuierliches Spektrum aus ihrem 15,6 Millionen K heißen Kern. Hätte die Sonne keine Photosphäre oder Chromosphäre, dann würden wir ein kontinuierliches Spektrum sehen. Die Photosphäre besteht jedoch aus Plasma und Gas mit einer Temperatur von etwa 5800 K, so dass das Gas einen Teil der Energie absorbiert, wenn die Photonen durch die Photosphäre nach außen dringen. Dadurch entstehen Absorptionslinien im Sonnenspektrum. In ähnlicher Weise wird die Chromosphäre auf Temperaturen um 25 000 K erhitzt. Sie ist für die Emissionslinien im Sonnenspektrum verantwortlich.

3. Bestimme mit Hilfe des Wiener Gesetzes die Spitzenwellenlängen der Photosphäre und der Chromosphäre der Sonne.

4. Welche Farben haben die Chromosphäre und die Photosphäre?

5. Wenn du die Spitzenwellenlänge eines Photons bei 1,8 Angström gemessen hast, wie hoch ist dann die Temperatur? Wo in der Sonne hat es seinen Ursprung?

6. Zeichne das elektromagnetische Spektrum. Markiere darauf die Spitzenwellenlängen für die Chromosphäre, die Photosphäre und den Kern der Sonne. Um welchen Teil des elektromagnetischen Spektrums handelt es sich?