3. Klima und Klimawandel

Die Sonnenstrahlung (3/4)

Die Fraunhofer-Linien (Fortsetzung)

Tatsächlich ist die Zahl der Absorptionslinien im Spektrum der Sonnenstrahlung sehr viel größer, da alle in der Photo- und Chromosphäre der Sonne vorhandenen Elemente hierzu beitragen. Die folgende Abbildung zeigt als Beispiel die im Spektralbereich von 500 nm (blaugrün) bis 600 nm (orange) tatsächlich messbaren Linien.

Alle Fraunhofer-Linien im Bereich von 5000 bis 6000 Ångström (oder 500 bis 600 nm). Das breite thermische Spektrum der Sonnenstrahlung ist abgezogen, weshalb nur die Fraunhofer-Linien im Bild zu sehen sind.
Quelle: BASS2000 Solar Survey Archive

Die Datenbank BASS2000, der die Grafik entnommen ist, erlaubt auch andere Spektralbereiche darzustellen. Das für jede Linie ursächliche Element und meist auch die beteiligten Übergänge in der Elektronenhülle können interaktiv bestimmt werden.

Vergleichen Sie die beiden Bilder auf der vorhergehenden Seite mit der Grafik oben. Finden Sie im BASS2000-Spektrum die beiden orangefarbenen mit D bzw. mit D₁+D₂ markierten Linien bei etwa 589 nm? Sie werden von Natrium-Atomen erzeugt und in der Atomphysik als Natrium-Dublettlinien bezeichnet.

Die Fraunhofer-Linien kennzeichnen die in der Atmosphäre der Sonne vorhandenen Elemente. Sie treten auch im sehr schwachen Licht entfernter Sterne auf und erlauben, die in den Sternen vorhandenen Elemente nachzuweisen.

Ein Experiment im Physikunterricht

Die Absorption durch Natrium-Atome, wie sie in der Sonnenatmosphäre stattfindet, kann auch im Physikunterricht gezeigt werden. In der Gerätesammlung findet sich vermutlich eine Natrium-Fluoreszenzröhre, die geringe Mengen metallisches Natrium enthält. In einem mit Fenstern ausgestatteten Heizofen wird die Röhre auf etwa 250°C erhitzt, wodurch das Natrium verdampft.

Optischer Aufbau für den Nachweis der Fraunhofer-Linien des Natriums.
Quelle: Vorlesungsexperimente am Institut für Physik, Universität Oldenburg

Der Natrium-Dampf in der Röhre wird mit einer Halogenlampe durchleuchtet. Das durchtretende Licht wird mit einem optischen Gitter spektral zerlegt und mit einer Linse auf einen Schirm abgebildet. Die Natrium-Dublettlinien sind gut zu erkennen.