Warum verbrennt die Sonne nicht in einem Augenblick wie eine Wasserstoffbombe?



  • Bezüglich den Megatonnen gibt es bei Wasserstoffbomben prinzipbedingt keine Grenzen nach oben.
    Je mehr fusionierbare Materie neben dem Zünder verfügbar ist, desto größer ist die freigesetzte Energie der Bombe und desto mehr Zeugs dieser Materie fusioniert schlagartig.

    Wenn das aber schlagartig fusioniert, wieso passiert dann nicht das gleiche mit unserer Sonne?


  • Mod

    Die Explosion im Inneren treibt den weiteren Treibstoff im Äußeren weg. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein, so dass die Stärke der Explosion gerade so groß ist, dass genug Treibstoff hinterher kommen kann, um eine Explosion gerade dieser Stärke herbei zu führen. Der genaue Wert ist abhängig von Masse und Zusammensetzung des Sterns. Wenn die Masse oder Zusammensetzung sich deutlich ändert, kann es zu Störungen dieses Gleichgewichts kommen, die dann tatsächlich zu enormen Explosionen führen können (Novae und Supernavae).



  • Die Frage ist doch, wieso bei der Sonne die thermische Expansion und der Wärmetransport gegen die Energieerzeugung ankommen
    und bei der Wasserstoffbombe (anscheinend) nicht?
    Wieso wird der Treibstoff bei einer Wasserstoffbombe nicht schnell genug weggetrieben, obwohl nicht mal Gravitation dagegen hält?
    Ein Grund dafür dürfte sein, dass in der Sonne die wesentlich langsamere p-p Kernfusion abläuft (https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fusion#Astrophysical_reaction_chains).

    Am Rande interessant: Anscheinend gibt es auch eine Kettenreaktion in der Sonne, allerdings erst beim Heliumbrennen (https://en.wikipedia.org/wiki/Helium_flash).



  • In Wiki kann man diese dazu interessanten Stellen lesen:

    Die Teilchendichte der Protonen ist im Zentrum etwa 1000-mal größer als in Wasser. Da die Häufigkeit der Kernfusionsreaktionen quadratisch von der Teilchendichte und exponentiell von der Temperatur abhängt, werden 99 % der Fusionsleistung von 3,9 · 1026 W innerhalb der dichten, heißen Kernzone frei. Innerhalb eines engeren Radius ist die Leistungsdichte höher: In einem Tausendstel des Volumens der Sonne entsteht die Hälfte ihrer Leistung; das ist eine mittlere Leistungsdichte von knapp 140 Watt pro Kubikmeter, nicht mehr als in einem Komposthaufen. Die große Gesamtleistung der Sonne ist also eher die Folge des großen Volumens und die hohe Kerntemperatur eine Folge der dicken Isolierschicht.
    Dass die stark temperaturabhängige Fusionsreaktion nicht thermisch durchgeht und die Sonne explodiert (oder abschaltet), liegt daran, dass zusätzliche Wärmeleistung das Innere von Sternen nicht heißer macht, sondern kälter, denn die normale Wärmeausdehnung des Gases wird verstärkt, indem der gravitative Druck der angehobenen Schichten nachlässt.[14] Diese negative Rückkopplung wirkt sehr schnell, denn Kompressionswellen durchlaufen die Sonne in deutlich unter einer Stunde, siehe Helioseismologie.

    https://de.wikipedia.org/wiki/Sonne

    Kernfusion in Sternen
    Druck und Temperatur im Innern der Sonne und anderen Sternen würden alleine nicht dafür ausreichen, dass Kerne für eine thermonukleare Fusion die Coulomb-Barriere überschreiten können. Durch den Tunneleffekt wird das Coulomb-Potential jedoch mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit quantenmechanisch überwunden. Der Tunneleffekt ist dadurch ein sehr wichtiger Faktor für alle Ökosysteme auf der Erde, die direkt oder indirekt von oxygener Photosynthese abhängig sind.

    https://de.wikipedia.org/wiki/Tunneleffekt

    Diese Prozesse unterscheiden sich deutlich von denen in einer Wasserstoffbombe.
    In einer Wasserstoffbombe wird außerdem nicht einfach ein Fusionsmaterial neben den Zünder gepackt. Eine solche Anordnung würde kaum Energie freisetzen.
    In einer Wasserstoffbombe wird durch eine bestimmte geometrische Anordnung eine extreme Kompression des Fusionsmaterials erzeugt. Nur dadurch ist es möglich dass die durch die Kernspaltung zugeführte Energie zu Fusionsprozessen führen kann.

    In einer Wasserstoffbombe können Drücke und Temperaturen auftreten die deutlich größer sind als in der Sonne.

    Willst du das selbe mit der Sonne haben müsstest du mit irgendwas die Sonne im Bruchteil einer Sekunde schlagartig auf ein Bruchteil seiner Größe komprimieren. Dann würde es auch explodieren.
    So was ähnliches passiert von selbst wenn ein Stern stirbt. Der innere Kern kollabiert schlagartig in sich zusammen, die dadurch ausgelösten Kräfte schleudern die äußeren Schichten weit in den Weltraum raus.
    Besonders große Sterne erzeugen dabei so extreme Kräfte dass der Kern vollständig kollabiert und zu einem Schwarzen Loch wird.
    Die dabei auftretenden Kräfte überschatten natürlich alles was man auf der Erde erzeugen kann.


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