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Aufgabe

Sonnenspektrum (Abitur BY 2006 GK A5-2)

Schwierigkeitsgrad: mittelschwere Aufgabe

a)Gefahrlos kann man die Sonne durch eine Projektion beobachten. Dabei erscheint ihr Bild mit einem scharfen Rand.
Erläutere dies. (4 BE)

b)Beschreibe das Zustandekommen der Absorptionslinien im Sonnenspektrum. Erläutere, wie man aus ihnen Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Photosphäre ziehen kann. (7 BE)

c)Eine auffällige Linie im Sonnenspektrum ist die \({{\rm{H}}_a}\)-Linie des Wasserstoffs.
Erläutere, inwiefern die Temperatur der Photosphäre eine wichtige Rolle bei der Entstehung dieser Linie spielt. (4 BE)

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Hinweis: Bei dieser Lösung von LEIFIphysik handelt es sich nicht um den amtlichen Lösungsvorschlag des bayr. Kultusministeriums.

a)Da die Photosphäre sehr strahlungsstark gegenüber der sie umgebenden Chromosphäre ist, ergibt dies einen scharfen Rand, den Sonnenrand.

b)Das in der tieferen Photosphäre entstehende Licht mit kontinuierlichem Spektrum regt in der äußeren Photosphäre und der Sonnenumgebung Gasatome an und absorbiert dadurch Photonen, deren Energie den Anregungsniveaus entspricht. Die Atome strahlen zwar bald wieder entsprechende Photonen ab, aber diese gleichverteilt in alle Richtungen, so dass diese Photonen in Erdrichtung reduziert sind. Aus dem Fehlen der Linien kann man deshalb auf die Gasatome und deren mengenmäßige Verteilung in der Photosphäre schließen.

c)Da die \({{\rm{H}}_a}\)-Linie in der Emission beim Übergang vom 3. auf das 2. Energieniveau des Wasserstoffs und bei der Absorption beim Anregen aus dem 2. Energieniveau in das 3. Energieniveau entsteht, muss der Wasserstoff zuvor auf mindestens das 2. Energieniveau angeregt worden sein. Dies ist durch Stöße zwischen verschiedenen Teilchen erst möglich, wenn diese eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit und damit eine Mindesttemperatur haben.