Das Granulationsproblem der Sonne

Abstract

I .A l t e r e V o r s t e l l u n g e n u b e r die S o n n e n p h o t osp hare. Auf Grund der spektroskopischen Erkenntnisse wird die Sonne seit S'eecchi als Gaskugel aufgefaBt, und es 1aBt sich unter gewissen Voraussetzungen die physikalische Beschaffenheit einer solchen auf Grund allgemeiner thermodynamischer Betrachtungen ableiten. oDiese Voraussetzungen sind allerdings immer willkurliche, und es ist nicht zu entscheiden, welche davon auf der Sonne erfullt sind(c (Pringsh i m , Sonne). So spricht man bei Annahme der Aufrechterhaltung der Temperatur durch Mischung auf-und absteigender Strome in der Photosphare von einem oisothermen Gleichgewichtcc, und SchwarzschiZd hat unter Annahme einer konstanten Temperatur von 6000' fur Wasserstoff als Grundsubstanz berechnet, daB Druck und Dichte fur je 212 km Hohendifferenz auf das ~r o f a c h e steigen; fur ein Gas vom Molekulargewicht der irdischen Luft wurde dies schon bei 14.7 km zutreffen. Diese Theorie vergint die nuchterne physikalische Tatsache, daB beim Auf-und Absteigen der Gase adiabatische Expansion und Kompression eintreten mussen, daB also kein isothermes Gleichgewicht vorhanden sein kann, sondern allenfalls ein adiabatisches Gleichgewicht, woraus sich nach Pringsheim fiir die Sonne eine sehr schnelle Temperaturzunahme nach unten ergabe, namlich um I O fur Luft auf je 3.63 m, fur Wasserstoff auf je 5 2 m. Die physikalische Unmoglichkeit der Annahme eines solchen adiabatischen Gleichgewichts, das die wandernden Gasschichten gleichzeitig Warme durch Strahlung nach a d e n abgeben und durch Absorption gewinnen IaBt, also einen prinzipiellen VcrstoB gegen den Begriff oadiabatisch(c zeigt, veranlaBte Schwarzsc./li/d m r Annahme des Strahlungsgleichgewichts. Er berechnct untcsr e1e.r s i c h r nicht zutreffenden Annahme der Gultigkeit der Kir,.hho//sc.li(bri ( ;c*s(*t zc's fiir rcbincs Trmperaturstrahlung der Sonlie.wir l i~t l~c *~i i l l W;ilirlicit 1iur cine Temperaturvc,rtc,iliit~~ ; i t i f c I c *~i in lh*tr;ic.lit l i o i i i n i c~r i c l c~n Sonnenschichtcn mit g;inz tlifkrcntcn 'I'cliij~cr;ttiirhiilien, z. T. Ausfall der l'eniperaturstrahlungferner unter Annahme einer Unabhangigkeit des Absorptionskoeffizienten von der Wellenlange und Prozentualitat rnit der Dichte, daB die Sonnenatmosphare rnit einem Molekulargewicht gleich dem der Luft gesetztfur eine Schicht von der Temperatur 7570' die Dichte 6.8 betragt. In einer nur 19 km -hoheren Schicht wurde die Temperatur 5300', die Dichte 0.5 I betragen, dagegen in einer 1 2 km tieferen Schicht die Temperatur IOIOO', die Dichte 18.7 (Pringsheim, Phys. d. Sonne, S. 268). Diese Zahlen konnen angesichts der heute geltenden Dichte von I O -~ fur die Photosphare nicht befriedigen. Die Strahlungsgleichgewichtshypothese hat dennoch den Boden fur die theoretische Behandlung des Problems der Sonnenatmosphare geliefert, weil die Theorie von SchwarzschiZd angeblich den richtigen Temperaturgradienten fur die Photosphare gibt, wie die Vergleichung der beobachteten Randverdunkelung mit der Theorie zeigen 5011.2. G r a ...