Sonnenradius

Der Sonnenradius R_☉ – der halbe Durchmesser der Sonne – wird in der Astronomie als Maßeinheit für die Radius anderer Himmelskörper, insbesondere von Sternen, benutzt.

Die Maßeinheit „Sonnenradius“ wurde von der IAU im Jahr 2015 in der Resolution B3 auf exakt 695.700 km definiert. Der tatsächlich gemessene Radius der Photosphäre der Sonne (das, was wir sehen) ist mit 696.342 km ± 65 km etwa 600 km größer.

Ein Sonnenradius ist knapp das Doppelte (genauer: das 1,81-fache) der mittleren Entfernung zwischen Erde und Mond. Umgekehrt beträgt der mittlere Mondabstand zur Erde 0,55 R_☉.

Infolge ihrer Rotation ist die Sonne ganz leicht abgeplattet (6 km oder  f = (8,3 ± 1,9) · 10⁻⁶), was sich erst in den 2000er-Jahren nachweisen ließ.

Messmethoden

Es werden verschiedene Methoden zur Messung des Sonnenradius verwendet, mit denen folglich verschiedene Radius-Begriffe verknüpft sind.

Aus der Winkelmessungen zwischen beiden Sonnenrändern ergibt sich der Durchmesser der Sonnenscheibe, woraus sich die Sonnengröße selbst durch Multiplikation mit Entfernung Erde – Sonne (Mittelwert ist eine Astronomische Einheit) ergibt. Die Bestimmung dieser Distanz war allerdings jahrhundertelang ein Problem.

Den scheinbaren Sonnendurchmesser erhält man am einfachsten durch Zeitmessung analog zu einem Sterndurchgang, wobei ein Fernrohr mit Sonnenfilter und Fadennetz benötigt wird. Auch die Dauer des Sonnenuntergangs gibt bereits gute Resultate und wurde vermutlich schon von babylonischen Priesterastronomen und im antiken Griechenland zur Bestimmung des Sonnendurchmessers verwendet (siehe Aristarch von Samos, der erstmals die Sonnengröße als das Zehnfache der Erde schätzte).

Direkte Messungen mit optischen Mikrometern wurden ab etwa 1750 möglich, im 19. Jahrhundert wurde zur Suche nach der vermuteten Sonnenabplattung das Fraunhofersche Heliometer entwickelt.

Mit Hilfe von helioseismologischen Messungen der f-Modi von Oberflächenwellen der Sonne wurde ein Wert von rund 695,8 Mm ermittelt. Photoelektrische Messungen und deren Vergleich mit Modellen der Limb-Darkening-Funktion der Sonne ergaben einen Wert von ca. 695,5 · 10⁶ m für den mittleren Radius in Äquatornähe.

Weitere Methoden sind die Messung der Transitdauer von Merkur oder die optische Bestimmung der Winkelabmessung der Sonne. Die Winkelabmessung der Sonne beträgt von der Erde aus gesehen etwa 16′, der ganze Durchmesser der Sonnenscheibe also 32′ oder 0,53°. Wegen der etwas elliptischen Erdbahn schwankt der Wert jedoch um 1,7 % in beide Richtungen: Im Perihel der Erdbahn (Anfang Januar) sind es 32′32″, im Aphel (Anfang Juli) aber nur 31′28″. Die seltenen, aber beeindruckenden Erscheinungen von totalen Sonnenfinsternissen verdanken wir dem Umstand, dass der scheinbare Monddurchmesser einen ähnlichen, allerdings stärker schwankenden Winkel aufweist (29′10″–33′30″).

Bei astro-geodätischen Richtungsmessungen zur Sonne – etwa bei Sonnenazimuten – wäre die Mitte der Sonnenscheibe anzuzielen. Da dies spezielle Instrumente wie das Roelofs-Sonnenprisma erfordern würde, zielt man in der Praxis den rechten und linken Sonnenrand an und mittelt die beiden Messungen. Als Kontrolle kann der aus Ephemeriden entnommene Sonnenradius dienen, dividiert durch den Sinus der Zenitdistanz.

Literatur

• T. M. Brown, J. Christensen-Dalsgaard: Accurate Determination of the Solar Photospheric Radius, Astrophys. J. Lett. 500, 1998, S. L195, arxiv:astro-ph/9803131v1.
• Präzise vermessene Sonne – Artikel auf scienceticker.info vom 27. März 2012