Warum funkeln Sterne? Die faszinierende Wissenschaft enthüllt

Einleitung

Den Nachthimmel betrachtend, können die funkelnden Sterne bezaubernd wirken und ein Gefühl des Staunens über ihre Natur hervorrufen. Warum funkeln Sterne? Diese Frage hat Menschen über Jahrhunderte fasziniert, doch die Wissenschaft dahinter ist recht einfach.

Aus unserer Perspektive auf der Erde scheinen Sterne zu funkeln, weil ihr Licht durch die Erdatmosphäre reist. In einer Höhe von etwa 10 km über unseren Köpfen führen Luftbewegungen sowie Temperatur- und Dichteschwankungen dazu, dass das Licht gebrochen wird, was die Helligkeit der Sterne schnell verändert. Diese Lichtbrechung, wissenschaftlich als Szintillation bezeichnet, lässt Sterne funkeln.

In diesem Artikel erfahren wir, welche anderen Faktoren das Funkeln von Sternen beeinflussen, warum Planeten nicht funkeln und welche Wissenschaft hinter diesem faszinierenden Phänomen steckt.

Was ist Szintillation?

Um zu verstehen, warum Sterne funkeln, ist es wichtig zu wissen, was Szintillation ist. Szintillation tritt auf, wenn die Erdatmosphäre das konzentrierte Licht eines Sterns bricht und aufteilt, was zu schnellen Veränderungen in der Helligkeit und Farbe des Sterns führt.

Die Bewegung von Luftmolekülen in der Erdatmosphäre stört das Sternenlicht und lässt Sterne tanzen. Oft sehen wir Sterne in Rot und Blau funkeln, da die Atmosphäre das Licht in diese Farben aufspaltet.

Die Bewegung der Luftmoleküle in der Erdatmosphäre beeinflusst das Sternenlicht und lässt Sterne tanzen. Oft erscheinen Sterne in Rot und Blau zu funkeln, da die Atmosphäre das Licht in diese Farben aufspaltet.

Wie Szintillation funktioniert

Szintillation ist ein komplexer Prozess, der auf der Wechselwirkung von Licht mit verschiedenen Schichten der Erdatmosphäre basiert. Hier ist eine schrittweise Erklärung, wie sie funktioniert:

Licht von den Sternen

Sterne emittieren Licht aufgrund der Kernfusionsreaktionen in ihren Kernen. Dieses Licht reist durch den Weltraum in Richtung Erde. Wenn das Licht die Erdatmosphäre erreicht, trifft es auf Luftschichten voller Moleküle.

Lichtbrechung

Die Erdatmosphäre ist nicht ruhig; sie befindet sich ständig in Bewegung durch Winde und Temperaturveränderungen. Diese Bewegungen erzeugen Bereiche unterschiedlicher Dichte und Temperatur. Wenn das Licht der Sterne in die Erdatmosphäre eintritt, trifft es auf diese bewegten Regionen. Die verschiedenen Dichten und Temperaturen der Luft führen dazu, dass das Licht gebrochen (oder wissenschaftlich "refraktiert") wird, während es durch die Atmosphäre hindurchgeht.

Lichtstreuung

Die Brechung des Lichts durch Luftmoleküle kann dazu führen, dass die Lichtwellen ihre Richtung leicht ändern. Dieser Streueffekt führt dazu, dass Sterne von der Erdoberfläche aus betrachtet zu flimmern oder zu funkeln scheinen. Durch die Brechung und Streuung der Lichtwellen in der Atmosphäre kann sich auch die Intensität und die Farbe des Lichts verändern. Diese Farbveränderungen entstehen, weil die Erdatmosphäre das Licht in bestimmte Farben aufteilt, typischerweise Rot und Blau.

Sirius-Stern-Szintillation von der Erde aus gesehen, Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=lq02auKvSzw

Warum funkeln Sterne?

Zusammengefasst sehen wir Sterne von unserem Standpunkt aus manchmal funkeln, weil Szintillation auftritt. Das geschieht, wenn die Erdatmosphäre das Sternenlicht bricht. Diese Lichtbrechung bewirkt, dass das Sternenlicht seine Helligkeit und Farbe ändert.

Warum funkeln Planeten nicht?

Im Gegensatz zu Sternen funkeln Planeten nicht. Dies liegt an zwei Hauptgründen: der Entfernung zur Erde und der größeren scheinbaren Größe der Planeten.

Scheinbare Größe: Sterne erscheinen als kleine Lichtpunkte, die leicht durch die Erdatmosphäre gestört werden. Planeten hingegen reflektieren das Sonnenlicht in dickeren Lichtstrahlen, die nicht so leicht verzerrt werden.

Entfernung zur Erde: Planeten in unserem Sonnensystem sind viel näher an der Erde als Sterne. Ihr Licht durchquert weniger von der Erdatmosphäre, was bedeutet, dass die Atmosphäre das Licht der Planeten weniger beeinflusst als das der weit entfernten Sterne.

Wie beeinflusst die Entfernung die Sternenhelligkeit?

Die Entfernung eines Sterns von der Erde kann erheblichen Einfluss darauf haben, wie stark er zu funkeln scheint. Ein Stern, der weiter entfernt ist, wird stärker durch die Erdatmosphäre verzerrt, was ihn häufiger funkeln oder in seiner Helligkeit variieren lässt. Im Gegensatz dazu erscheinen Sterne, die der Erde näher sind, als stabilere Lichtpunkte am Himmel.

Welche anderen Faktoren beeinflussen die Helligkeit von Sternen?

Abgesehen von der Entfernung gibt es mehrere andere Faktoren, die die Helligkeit von Sternen beeinflussen, darunter ihre Masse, Temperatur und Zusammensetzung. Diese Faktoren bestimmen, wie hell ein Stern leuchtet und wie viel Energie er in Form von Licht abgibt.

Fazit

1. Sterne funkeln aufgrund der Szintillation, bei der ihr Licht durch die Erdatmosphäre gebrochen wird, was zu schnellen Helligkeits- und Farbänderungen führt.
2. Planeten funkeln nicht, weil ihr Licht durch weniger Atmosphäre dringt und daher weniger verzerrt wird.
3. Die Helligkeit eines Sterns kann von seiner Entfernung zur Erde, seiner Masse, Temperatur, Zusammensetzung, seinem Lebensstadium und äußeren Faktoren wie Staub, Gaswolken und der Gravitation anderer Sterne und Planeten beeinflusst werden.

Quelle

1. Sofieva, V. F.; Dalaudier, F.; Vernin, J. (2013-01-13). "Using stellar scintillation for studies of turbulence in the Earth's atmosphere". Philosophical Transactions of the Royal Society. 371 (1982).
2. Ellison, M. W. (1952). "Why do Stars Twinkle?". Irish Astronomical Journal. 2 (1).
3. Wikipedia - "Twinkling"
4. EarthSky - "Why do stars twinkle, but planets do not?"
5. Scientific American - "Why do stars twinkle?"