Woher wollen die Wissenschaftler wissen, dass die Sonne Wasserstoff verbrennt, und wie heiß die Sonne ist?

10 Antworten

Hallo Bücherwurm717,

der Kernpunkt Deiner Frage ist ja

Aber nehmen wir mal nur dieses Thema mit der Sonne. Gibt es eine
Definition, wonach "das wahrscheinlichste" = die Wahrheit ist, also als
einfach in Schulen gelehrt wird, ohne die Anmerkung fallen zu lassen "es
ist nur eine Theorie" ?

"Nur eine Theorie" hört man leider siehr oft - doch zeigt diese Formulierung leider nur, dass jemand nicht weiß, dass der umgangssprachliche Begriff "Theorie" nicht viel mit einer wissenschaftlichen Theorie gemeinsam hat.

Umgangssprachlich ist eine "Theorie" eine Idee, eine Vermutung - sehr oft sogar eine, die man noch nie in der Praxis ausprobiert hat.

Das ist in der Naturwissenschaft ganz, ganz anders.

Eine Theorie ist hier ein geschlossenes Erklärungsmodell. Es bringt einzelne Beobachtungen, die ohne diese Erklärung vollkommen unverständlich wären, in einen logischen Kontext. In einer naturwissenschaftlichen Theorie werden in der Natur ablaufende Prozesse beschrieben, deren gesetzmäßiges Ablaufen genau den Satz an Beobachtungsdaten erklärt, den wir haben.

Eine gute naturwissenschaftliche Theorie ist frei von Widersprüchen - sowohl  nach außen hin (es darf keine(!)) Beobachtungsdaten geben, die ihr widersprechen, als auch nach innen: sie darf nicht zu widersprüchlichen Vorhersagen führen.

Überhaupt muss eine naturwissenschaftliche Theorie testbare (also genau genug formulierte) Vorhersagen machen, dass es möglich sein muss, sie in Beobachtungen zu testen und ggf. zu widerlegen. Der Kernsatz der Naturwissenschaft ist, dass eine naturwissenschaftliche Aussage an der Beobachtung scheitern können muss.

Mit der gesammten geballten Ladung an Beobachtungsdaten, die zum Teil auf etliche Nachkommastellen genau gemessen sind, versuchen Naturwissenschaftler also nichts anderes, als ihre eigenen Theorien zum Scheitern zu bringen - man sucht die Fehler, keine Beweise.

Das bedeutet aber postwendend, dass Aussagen, die diese Tests in schärfstmöglichen Experimenten bestehen, sich in der Praxis als sehr zuverlässig bewährt haben. Sie sind sozusagen im Moment "unkaputtbar". Und das ist nun offensichtlich etwas ganz anderes als die umgangssprachliche "Theorie".

Mehr noch: Jede naturwissenschaftliche Messung hat Fehlergrenzen - entsprechend der Genauigkeit mit der wir Messungen durchführen können. Diese heutigen Messfehler sind die maximale Abweichung, die in Zukunft neue Theorien (also zukünftige Erklärungsmodelle) von einer in der Praxis erfolgreichen Theorie in derem erfolgreichen Messbereich noch haben kann.

Wir wissen deshalb schon heute Randbedingungen für zukünftige Erklärungsmodelle, also die Modelle, die wir suchen müssen, wenn man es doch einmal geschafft hat, eine bestens bewährte Aussage als Fehler zu entlarven.

Naturwissenschaft spricht insofern nie von "Wahrheit"; Wahrheit im Sinne von Übereinstimmung der Beschreibung mit dem Objekt. Wir wissen aber über die Messdaten und ihre Fehlergrenzen, wie weit reale Sachverhalte maximal noch von unseren Modellen abweichen können. Und je genauer die Messung, desto geringer ist diese maximal mögliche Abweichung.

In Schulbüchern ist es oft einfach weniger verwirrend, all das nicht jedemal extra zu sagen. Man lehrt in der Praxis Bewährtes. Absolute Sicherheit unseres Wissens ist aber eine Illusion.

https://youtube.com/watch?v=7OA3WCQr_h4

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So viel zum allgemeinen Teil der Frage. Noch zur Sonne:

Die Oberflächentemperatur der Sonne messen wir auf 2 verschiedene Weisen im Spektrum der Sterne. Es ist immer eine gute Bestätigung, wenn 2 verschiedene Messverfahren dieselben Ergebnisse liefern. Die Oberflächentemperatur folgt einerseits aus dem kontinuierlichen Teil des Sonnenspektrums über das "Wiensche Verschiebungsgesetz". Und andererseits aus Form, Lage und Tiefe der Spektrallinien im kontinuierlichen Spektrum. Hieraus folgt auch die chemische Zusammensetzung der Sternatmosphäre.

Die Kernfusionsprozesse passen nun zur Abschätzung von Temperaturen und Drücken aus der Masse der Sonne und eben dieser chemischen Zusammensetzung. Sie liefern außerdem (wieder eine zweite Beobachtung!) die richtigen Lebensdauern der Sterne, die wir im Hertzsprung-Russell-Diagramm bestätigt sehen. Und sie passen zu den Supernovae-Explosionen und einigen anderen Vorgängen bei Veränderlichen, die sich ebenfalls über die Kernprozesse im Innern verstehen lassen.

Auch hier also wieder das Prinzip, dass eine einzige Erklärung zu ganz vielen verschiedenen Beobachtungen passt und sich nur so ein stimmiges Gesamtbild aller Beobachtungsdaten, die wir von den Sternen haben, ergibt.

Ungefähr klar?

Grüße

Hi,

die Frage bezüglich der Kernfusion wurde dir ja bereits mehr oder weniger beantwortet, was ich noch hinzufügen möchte ist, dass die Natur deiner Frage auf das wissenschaftliche Prinzip abzielt.

Du verwendest in deiner Frage die Begriffe "Wahrheit" und "Beweise", beide existieren so in der naturwissenschaft nicht, da das wissenschaftliche Prinzip nicht auf "endgültige Wahrheiten" aufbaut, sondern auf Formulierungen, die die Vorgänge der Welt beschreiben, dabei aber immer dem Grundsatz der Falsifizierbarkeit unterliegen.

Auch die Begriffe Theorie und Hypothese haben nicht die gleiche bedeutung wie in der Umgangssprache. Während das Wort Theorie im alltäglichen Gebrauch sowas wie Vermutung oder Annahme bedeutet, ist der wissenschaftliche Ausdruck Theorie der Begriff für ein mit Belegen gesütztes Modell.

Soll heißen, wenn etwas den Namen Theorie enthält (wie beispielsweise die allgemeine Relativitätstheorie), dann ist das keine Vermutung der wissenschaftler, sondern etwas, dass mit seinen Formulierungen die Welt beschreiben kann, und auch tatsächlich. so in der Welt gemessen oder beobachtet wurde.

Je mehr Belege vorhanden sind, desto stabiler ist besagte Theorie. Anmerken sollte man an dieser Stelle noch, dass es auch Begriffe gibt, die zwar "Theorie" in ihrem Namen enthalten, aber keine wissenschaftlichen Theorien sind, wie beispielsweise die String- oder M-Theorie.

Den Grund dafür hier ausreichend darzulegen dürfte den Rahmen sprengen, es hat aber etwas mit dem andauernden Konflikt zwischen mathematikern und Physikern, vor allem im englischsprachigem Raum zu tun. besagte "Theorien" sind zwar aus mathematischer Sicht Theorien, aus physikalischer Sicht allerdings nicht, weil ihnen die Belege fehlen. Deswegen sollte man an dieser Stelle aufpassen, dass man sich nicht vertut.

Der begriff Hypothese steht übrigens für ein Erklärungsmodell, das bisher noch nicht belegt ist. Werden Belege gefunden, so wird eine hypothese automatisch zur Theorie, werden aber Gegenbelege gefunden, gilt die Hypothese als widerlegt (falsifiziert) und ist dann aus naturwissenschaftlicher Sicht praktisch wertlos.

Wie sich wissenschaftliche Theorien entwickeln, kann kann man gut an der Gravitation erkennen. Zuerst beobachtete man einen simplen Sachverhalt, nämlich, dass Dinge nach unten fallen. Dann entdeckte ein gewisser Newton, dass da eine Kraft wirkt und außerdem, dass dieselbe kraft dafür sorgt, dass die Planeten einen Orbit um die Sonne haben. Dann entdeckte ein Einstein, dass Massen den Raum krümmen.

Mit jedem Schritt konnte man bis dahin unerklärliche Sachverhalte erklären. Die Gravitationstheorie hat sich im Laufe der Zeit gewandelt von "Dinge fallen runter", über newtonsche Mechanik, bis hin zur heute gültigen allgemeinen Relativitätstheorie. Dabei wurde die Aussagekraft immer stärker verfeinert und Fehler sowie Ungenauigkeiten immer weiter ausgemerzt.

Was nun die Sonne angeht, so hätte man es mit einem bis dahin ungeklärtem Sachverhalt zu tun. es gab allerlei Vermutungen, von brennender Kohle bis zu gravitativer Kompression. Man wusste damals aber schon, dass die Erde viele hundert Millionen Jahre alt war, während selbst die effizientesten damals bekannten Methoden maximal eine Lebensdauer von 20 Millionen Jahren hätten erklären können.

Erst als man Anfang des 20. Jahrhunderts die Kernfusion entdeckte, hatte man eine Erklärung dafür, warum die Sonne solange eine so hohe Leuchtkraft haben konnte.

Hier auf der Erde kann man feststellen, wieviel Energie bei einer Fusionreaktions erzeugt wird und man kann auch messen, wieviel Energie die Sonne abstrahlt. Mithilfe der Spektroskopie weiß man auch, woraus die Sonne besteht. der Rest ist simple Mathematik.

Zu fragen, ob wir 100%ig wissen, was in der Sonne vorgeht ist deshalb nicht zielführend, weil das wissenschaftliche Prinzip endgültige Wahrheiten ausschließt. Trotzdem ist aufgrund unserer Beobachtungen klar, dass die Sonne nichts als ein riesiger Fusionreaktor ist, was wir deshalb wissen, weil wir Masse, Zusammensetzung, und Energieabgabe auch aus der Entfernung feststellen können.

LG, NA

Welche Elemente vorkommen erkennt man bekanntermaßen anhand der Spektrallinien. Eben diese helfen auch dabei, zu erkennen, ob ein Dopplereffekt vorliegt, so zum Beispiel ob sich ein entsprechendes Objekt uns annähert oder sich von uns entfernt.

Wie das mit den Temperaturen ist, weiß ich nicht so wirklich, aber was ich weiß ist, dass die Vorstellung des Vorhandenseins oder der Fusion von Wasserstoff und Helium doch recht grob ist, wenn man bedenkt, dass beispielsweise das Element Wasserstoff die Isotopen Protium (kein Neutron im Kern), Deuterium (1 Neutron im Kern) und Tritium (2 Neutronen im Kern) hat. Ob dahingehend Spektrallinien ebenfalls Aufschluss geben, welche Wasserstoff- und Heliumisotopen in der Sonne vorkommen, weiß ich nicht, aber ich denke doch, dass auch andere chemische Elemente zumindest als Spurenelemente in der Sonne vorkommen.

Der Urknall wird mitlerweile ja auch als Wahr bezeichnet, oder ist das auch ein Fehler, den manche zu eifrige Wissenschaftler machen?
Ich glaube in einem Interview gesehen zu haben, dass Richard Dawkins den Urknall als 100% Wahr bezeichnet hatte.
Es gibt halt ganz vieles, wo ich mich immer frage: woher wollen die das denn wissen?
Aber dass man das mit dem Helium doch messen kann, war mir nicht bewusst. Das war sehr aufschlussreich. Vielen Dank für deine liebe Antwort :)

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@Buecherwurm717

Der Urknall wird mitlerweile ja auch als Wahr bezeichnet, oder ist das auch ein Fehler, den manche zu eifrige Wissenschaftler machen?

So gesichert ist die Annahme vom Urknall eigentlich gar nicht. Es ist erwiesen, dass das Universum expandiert, aber der Urknall ist mitnichten unangezweifelt akzeptiert. Davon dringt allerdings relativ wenig an die Allgemeinheit.

Ich glaube in einem Interview gesehen zu haben, dass Richard Dawkins den Urknall als 100% Wahr bezeichnet hatte. 

Vor ein paar Jahrhunderten glaubte man auch, dass es "100% Wahr" wäre, dass die Erde eine Scheibe sei und sich im Mittelpunkt des Universums befindet. Allerdings gab es auch davor bereits Kenntnisse durch Beobachtungen, die später erst wiederentdeckt wurden, welche bewiesen, dass diese "Wahrheit" falsch ist.

Es gibt halt ganz vieles, wo ich mich immer frage: woher wollen die das denn wissen?

Chemische Elemente haben so etwas wie einen Fingerabdruck in Bezug auf Spektrallinien des Lichts. Wenn Licht durch bestimmte Elemente hindurchgeht, werden Spektrallinien mit einem spezifischen Muster herausgefiltert, welche einen eindeutigen Rückschluss auf das betreffende chemische Element zulassen. Dies gilt auch, wenn es sich dabei um mehrere chemische Elemente handelt, weil dann die Summe der Spektrallinien auf die vorhandenen chemischen Elemente insgesamt einen Rückschluss zulässt.

Aber dass man das mit dem Helium doch messen kann, war mir nicht bewusst. 

Das kann man auch mit Planetenatmosphären. Anhand des Lichtes, welches durch diese hindurch dringt, kann man erkennen, welche Elemente sich in der entsprechenden Atmosphäre befinden. Wenn die orbitalen Teleskope irgendwann eine ausreichende Auflösung haben, können sie entsprechende Messungen sogar bei extrasolaren Planeten (Exoplaneten) vornehmen. Soweit mir bekannt, sind diese Teleskope momentan jedoch noch immer nur in der Lage, dies bei Deep-Sky-Objekten in der Größenordnung von Sternen oder größer zu messen und allenfalls von Exoplaneten, die sich in den benachbarten Sonnensystemen befinden.

Das war sehr aufschlussreich. Vielen Dank für deine liebe Antwort :) 

Gern geschehen. :)

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