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16.03.2005

Warum die Sonne eigentlich grün ist

Auch wenn die meisten Sterne nur weiß zu funkeln scheinen, ist ihr Licht doch farbig

Farbe ist auch im Weltall allgegenwärtig: Bilder, wie sie das Weltraumteleskop "Hubble" aufgenommen hat, zeigen einen farbenfrohen Sternenhimmel. Aus dem farbigen Licht eines Sterns können Astronomen heute viel über dessen Eigenschaften erfahren. Sie schließen daraus auf seine Temperatur, seine Größe und seine Zusammensetzung. Farbe ist in der Astronomie längst zu einer unverzichtbaren Messgröße geworden.

Weiß, orange, rot, blau: Durch das Weltraumteleskop Hubble werden die Farben der Sterne sichtbar

Wer in einer klaren Nacht den Sternenhimmel betrachtet, sieht die Sterne überwiegend als weißlichgelbe Punkte am Himmel stehen. Nur einige wenige Sterne schimmern rötlich oder orange. Auffällig sind allenfalls der Rote Planet Mars und die weiße Venus. Dabei ist der Sternenhimmel eigentlich fast so farbenfroh wie eine sommerliche Blumenwiese. Es gibt strahlend rote und leuchtend gelbe Sterne, manche strahlen in einem hellen Weiß, andere in einem brillanten Blau.

Das bloße Auge kann diese Farben nicht sehen, weil viele Sterne für das Farbensehen schlichtweg nicht hell genug sind. In dem dürftigen Sternenlicht sehen die Menschen überwiegend mit den Stäbchen, die kein Farbensehen zulassen. Der zweite Grund ist, dass ist die Ausdehnung der Sterne im menschlichen Sehfeld so gering ist. Das Bild eines Sterns auf der Netzhaut ist nahezu punktförmig, was die Wahrnehmung von Farben zusätzlich erschwert.

Mit diesem Effekt haben auch Hobbyastronomen beim Fotografieren von Sternen zu kämpfen: Das Sternenlicht führt an der betreffenden Stelle auf dem Film zu einer Überbelichtung, in der alle Farben verschwinden. Deshalb greifen manche Fotografen zu dem Trick, einfach die Schärfeeinstellung des Objektivs zu verdrehen. Damit werden aus den Sternen zwar unscharfe Kreise, doch diese offenbaren ihre wahre Farbe. Hochentwickelte Teleskope wie "Hubble" können hingegen heute dank einer ausgefeilten Technik die Farbe der Sterne in brillanten farbigen Fotos sichtbar machen.

Interessant sind für die Wissenschaftler jedoch vor allem Messungen am Lichtspektrum der Sterne. Eines der Schlüsselexperimente war dabei die Beobachtung des Lichts des für die Menschheit wichtigsten aller Sterne: der Sonne. Als der Arzt, Physiker und Chemiker William Hyde Wollaston im Jahr 1802 das gelbliche Sonnenlicht mithilfe eines Prismas in seine farbigen Bestandteile aufspaltete, entdeckte er in dem ansonsten kontinuierlichen Spektrum mehrere dunkle Linien, die später nach dem deutschen Forscher und Erfinder Joseph von Fraunhofer benannten Fraunhoferschen Linien.

Diese Linien entstehen, weil sich in der Atmosphäre der Sonne Wasserstoff- und Heliumatome befinden. Diese absorbieren Licht einer sehr eng umrissenen Wellenlänge und filtern diese Frequenzen damit regelrecht aus dem Spektrum heraus. Diese Erklärung fanden Wissenschaftler jedoch erst Jahre nach Wollaston und Fraunhofer. Mit diesem Wissen kamen Forscher auch der chemischen Zusammensetzung der Sonne auf die Spur und konnten so verstehen, wie die Fusionsreaktion abläuft, die der Erde Licht, Wärme und damit Leben spendet.

Das Spektrum der Sonne hat sein Maximum beim Grün in der Mitte des sichtbaren Bereichs des Lichts. Deutlich zu erkennen sind die Fraunhoferschen Linien.

Einer der Meilensteine für die Sternbeobachtung war das von dem deutschen Physiker Max Planck 1900 formulierte Strahlungsgesetz. Es beschreibt den Zusammenhang zwischen der Temperatur eines Körpers und der Wellenlänge des von ihm ausgesandten Lichts: Je höher die Temperatur, desto höher ist die Energie und desto kürzer die Wellenlänge des Lichts. Mit diesem Gesetz konnten die Astronomen und Astrophysiker aus dem Lichtspektrum und damit der Farbe eines Sterns auf dessen Oberflächentemperatur schließen. Astronomen sprechen bei Sternen jedoch nicht von Farben, sondern von Spektralklassen, die mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M bezeichnet werden.

So weiß man heute, dass die Temperatur der Sonnenoberfläche etwa 6.000 Grad Celsius beträgt. Dies entspricht gelblichem Licht. Es gibt jedoch auch Sterne, die mit 3.300 Grad deutlich kühler sind und deshalb rotes Licht aussenden. Beteigeuze, einer der Schultersterne des Orion, ist ein solcher rot schimmernder Stern. Etwas wärmer ist der Stern Arktur, der hellste Stern im Sternbild Bärenhüter, von dem oranges Licht ausgeht.

Heißer als die Sonne ist der Sirius, neben Mond, Mars, Jupiter und Venus die hellste Erscheinung am Nachthimmel. Mit seinen etwa 10.000 Grad Celsius schimmert er weißlich. Die heißesten Sterne schließlich erreichen Temperaturen von über 25.000 Grad Celsius und senden ein bläuliches Licht aus. Einen beträchtlichen Teil strahlen sie jedoch im für das menschliche Auge unsichtbaren ultravioletten Bereich des Spektrums ab.

Die Sterne am Himmel schimmern also vom tiefen Rot über Orange und Gelb bis zum Weiß und Blau. Eine Spektralfarbe fehlt jedoch: Grüne Sterne gibt es nicht. Der Grund dafür liegt darin, dass die Spektren der Sterne sehr in die Breite gezogen sind. Das heißt, sie haben zwar ein Maximum bei einer bestimmten Wellenlänge, doch rechts und links dieses Gipfels fällt die Intensität nur langsam ab. Liegt dieses Maximum im grünen Bereich des Spektrums, so strahlt der Stern neben grünem Licht auch fast ebensoviel rotes, gelbes und blaues Licht ab. Diese Mischfarbe nimmt das menschliche Auge als weiß wahr. Die Sonne ist ein solcher Stern. Sie würde grünlich schimmern, gäbe es diesen Effekt der additiven Farbmischung nicht.