Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

336 KAPITEL 6. PLANETEN
• ZUSATZ (MESSUNGEN VON RAUMSONDEN)
In der Nähe der Erdbahn haben Raumsonden der NASA (wie MARINER, PIONEER und den VELA-Satelliten, deren
Hauptaufgabe die Überwachung von Kernwaffenexplosionen ist) folgende Daten erhalten:
die mittlere Teilchendichte beträgt
n = 5 Ionen cm −3 ; Ttherm = 2 · 10 5 K
mit Schwankungen um ±1 dex (Zusammensetung H plus 4% He). Die Flussgeschwindigkeit mit 300 bis 900 km s −1
nahezu radial von der Sonne nach außen. Dem entspricht eine kinetische Energiedichte
ɛkin = 10 −10
erg cm −3 = 5000 eV cm −3
Die thermische Energiedichte ist viel kleiner
ɛtherm = 90 eV cm −3
und stimmt mit der magnetischen Feldenergiedichte überein. Die Feldstärke liegt bei 60 µGauß (6 Gamma).
6.5 Element- und Molekülverteilung
Die chemische Zusammensetzung der Sonnenmaterie kann man aus der Spektralanalyse der Photosphäre
bekommen (falls gute Durchmischung mit dem Material im Innern vorliegt).
A Element chem. Anteil
Name Symbol (Masse)
1 Wasserstoff H 1.000
4 Helium He 0.333
12 Kohlenstoff C 0.004
14 Stickstoff N 0.0015
16 Sauerstoff O 0.0085
20 Neon Ne 0.002
Tab. 6.5: Die schweren Elemente in der Sonne
A Element chem. Anteil
Name Symbol (Masse)
24 Magnesium Mg 0.0007
27 Aluminium Al 0.0007
28 Silizium Si 0.0007
32 Schwefel S 0.0004
56 Eisen Fe 0.001
59 Nickel Ni 0.00005
Die Erde mit ihrem Ni-Fe Kern und einer Schale aus Mg- Al- Si- S- und Fe- Verbindungen besteht also
im wesentlichen aus Materie, welche in der Sonne nur in Spuren vorkommt.
• DEFINITION
Statt des Massenanteils, Masse pro g Materie, wird häufig der Zahlanteil betrachtet; das liefert z. B. mit der Normierung auf
H = 1 als Zahlanteil beim primordialen Gas für He: 0.085. Statt auf H kann man den Masse-Anteil auch auf die Gesamtelemente
beziehen, (H + He). Das liefert für den He-Anteil 0.25. Der entsprechende Zahl-Anteil ist rel. Volumenkonzentration
[c] mit [He]: 0.08.
In der Summe liefert Tabelle (6.5) für C-N-O 0.014 Massenanteil und für die Elemente von Mg bis
Fe 0.0035 Massenanteil. Alle Elemente zusammen genommen, die schwerer als He sind, liefern etwa
2% (bei der Ausgangsmaterie der Sonne). Nimmt man als Zusammensetzung des Erdkerns 90% Fe
und 10% Ni und rechnet man die Masse der Erde auf die Ursprungsmasse hoch, dann erhält man etwa
300 Erdmassen oder 0.1% der Masse der Sonne. Genauere Untersuchungen von Cameron ergeben
0.07%. Das ist eine sehr effektive Entmischung und man nimmt an, daß diese durch Ausgasen bei den
erdähnlichen Planeten bewirkt wurde (eventuell wurde aber auch schon vorher ein Teil der leichten
Elemente verloren).
In der Tabelle bedeutet Fraktionierung = Ursprungsmasse/aktuelle Masse. Die Werte für Pluto sind
unsicher und fallen aus dem allgemeinen Rahmen einer abnehmenden chemischen Fraktionierung nach
außen heraus.