Sonnenaktivität langfristig

Die Sonne wird größer und heller

Auf der längsten denkbaren Zeitskala für das Erdklima, den rund 4,6 Mrd. Jahren seit der Entstehung dieses Planeten, war der Hauptenergielieferant für unser Klimasystem, die Sonnenstrahlung, nicht konstant. Die junge Sonne leuchtete weniger intensiv als heute.

Vor etwa 4,7 Mrd. Jahren hatte sich das Innere des Wasserstoffballs der Ursonne durch die Wärme, die bei ihrer Zusammenballung entstand, auf rund 10 Mio. Kelvin erhitzt. Unter den dadurch gegebenen Druck- und Temperaturverhältnissen setzte der Vorgang der Kernfusion ein: es verschmelzen vier Wasserstoffatomkerne zu einem Heliumatom. Dabei werden seither enorme Energiemengen freigesetzt, die von der Sonne in Form von elektromagnetischer Strahlung ins Weltall abstrahlt werden. Bei einer Oberflächentemperatur von rund 6.000 Kelvin erfolgt der größte Teil dieser Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes, in einem Wellenlängenbereich von 300 bis 3.000 Nanometer.

Denken in Jahrmilliarden

Seither wurde rund ein Drittel des Wasserstoffs der Sonne in Helium umgewandelt. Dadurch kam es zu einer langsamen Vergrößerung der Sonne und damit einhergehend zu einer stetigen Zunahme ihrer Leuchtkraft. Man nimmt heute an, dass die junge Sonne zu Beginn der Wasserstoff-Helium-Fusion nur rund 60 bis 70 % ihrer heutigen Strahlungskraft besaß („faint young sun“). Ohne das damals in wesentlich größeren Mengen als heute in der Erdatmosphäre enthaltene Treibhausgas CO₂ (vor 2,5 Mrd. Jahren etwa rund 20 %, das ist 600 mal so viel wie heute) wäre die Temperatur der bodennahen Atmosphäre weit unter den Gefrierpunkt des Wassers abgesunken. Leben hätte dann nicht entstehen können.

Abb. 1: Kondensstreifen eines Passagierflugzeuges vor dem Hintergrund der Sonne (Karl-Franzens-Universität Graz 2010).

Die Sonne löst ganze Eiszeitalter aus

Abbildung 2 zeigt den langfristigen Verlauf der Sonnenaktivität. Der Zeitpunkt 300 Mio. Jahre vor heute ist hervorgehoben. Damals hatte der CO₂-Gehalt der Erdatmosphäre erstmals Werte erreicht, die mit dem heutigen vergleichbar sind. Bei der damals noch rund 2,5 bis 3,3 % geringeren Strahlungskraft der Sonne bewirkte das den Absturz in ein mehrere Millionen Jahre dauerndes Eiszeitalter. Dieses permo-karbone Eiszeitalter war das letzte vor dem quartären Eiszeitalter, in dem wir heute leben.

Abb. 2: Die über Jahrmilliarden wachsende Intensität der Sonne (Crowley 2000).

Literatur:

Crowley T.J. (2000): Carbon dioxide and Phanerozoic climate. In: Huber B.T., McLeod K.G., Wing S.L. (Hg.): Warm climates in Earth history. New York: Cambridge University Press, 425–444, ISBN 978-0521641425

Huber B.T., McLeod K.G., Wing S.L. (Hg.) (2000): Warm climates in Earth history. New York: Cambridge University Press, 462 Seiten, ISBN 978-0521641425

Karl-Franzens-Universität Graz, Institut für Physik (2010): Observatorium Kanzelhöhe für Sonnen- und Umweltforschung. http://www.kso.ac.at, abgerufen am 30.07.2010