{"id":26566,"date":"2021-10-22T06:00:29","date_gmt":"2021-10-22T04:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2021\/10\/22\/sternengeschichten-folge-465-plasma-ist-ueberall\/"},"modified":"2025-05-14T17:03:17","modified_gmt":"2025-05-14T15:03:17","slug":"sternengeschichten-folge-465-plasma-ist-ueberall","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2021\/10\/22\/sternengeschichten-folge-465-plasma-ist-ueberall\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 465: Plasma (ist \u00fcberall)"},"content":{"rendered":"<p><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/SG_Logo-150x150.png\" alt=\"SG_Logo\" width=\"150\" height=\"150\" class=\"alignleft size-thumbnail wp-image-12938\" \/><\/a><i>Das ist die Transkription einer Folge meines <a href=\"https:\/\/sternengeschichten.org\">Sternengeschichten-Podcasts<\/a>. Die Folge gibt es auch als <a href=\"https:\/\/cdn.podigee.com\/media\/podcast_7374_sternengeschichten_episode_569596_sternengeschichten_folge_465_plasma_ist_uberall.mp3?v=1634802486\">MP3-Download<\/a> und <a href=\"https:\/\/youtu.be\/RUf48j6yHCE \">YouTube-Video<\/a>.<\/i> Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei <b><a href=\"https:\/\/open.spotify.com\/show\/0ikLkbZTH9yjuwetyBheXX\">Spotify<\/a><\/b>.<\/p>\n<p><b>Mehr Informationen: [<a href=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/feed\/mp3 \">Podcast-Feed<\/a>][<a href=\"https:\/\/itunes.apple.com\/de\/podcast\/sternengeschichten\/id583344780\">iTunes<\/a>][<a href=\"https:\/\/bitlove.org\/astrodicticum\">Bitlove<\/a>][<a href=\"https:\/\/www.facebook.com\/sternengeschichten\">Facebook<\/a>] [<a href=\"https:\/\/twitter.com\/@sternenpodcast\">Twitter<\/a>]<\/i><\/b><\/p>\n<p>Wer den Podcast finanziell unterst\u00fctzen m\u00f6chte, kann das hier tun: Mit <a href=\"https:\/\/www.paypal.me\/florianfreistetter\">PayPal<\/a>, <a href=\"https:\/\/www.patreon.com\/sternengeschichten\">Patreon<\/a> oder <a href=\"https:\/\/steadyhq.com\/sternengeschichten\">Steady<\/a>.<\/p>\n<p>Und bitte stimmt f\u00fcr die Sternengeschichten bei <a href=\"https:\/\/k.at\/podcast-award#voting\">diesem Voting<\/a>.<\/p>\n<p><span style=\"font-size: xx-small;\">\u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len.<\/span><br \/>\n<script class=\"podigee-podcast-player\" src=\"https:\/\/player.podigee-cdn.net\/podcast-player\/javascripts\/podigee-podcast-player.js\" data-configuration=\"https:\/\/sternengeschichten.podigee.io\/465-sternengeschichten-folge-465-plasma-ist-uberall\/embed?context=external&#038;token=5-5-CiG4bQ3ux2zomJqxEg\"><\/script><br \/>\n&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;&#8212;<br \/>\n<strong>Sternengeschichten Folge 465: Plasma (ist \u00fcberall)<\/strong><\/p>\n<p>Plasma ist \u00fcberall. Wenn wir so etwas wie die dunkle Materie mal beiseite lassen und nur von dem Zeug sprechen, das wir &#8222;normale&#8220; Materie nennen, dann besteht das Universum zu 99 Prozent aus Plasma. Was ein wenig seltsam ist, weil hier bei uns auf der Erde vergleichsweise wenig davon zu finden ist. Aber vielleicht sollte man sowieso einmal damit anfangen zu erkl\u00e4ren, was Plasma \u00fcberhaupt ist.<\/p>\n<p>Plasma wird oft als der &#8222;vierte Aggregatszustand&#8220; bezeichnet. In der Schule lernen wir ja, dass Materie in drei verschiedenen Aggregatszust\u00e4nden existieren kann: Fest, fl\u00fcssig und als Gas. Der Unterschied zwischen den drei liegt in der Energie. Eis zum Beispiel ist festes Wasser. F\u00fchren wir dem Eis Energie zu, w\u00e4rmen wir es also auf, dann wird es fl\u00fcssig. Und wenn wir noch mehr Energie in das jetzt fl\u00fcssige Wasser stecken, dann f\u00e4ngt es an zu kochen und wird zu Wasserdampf, einem Gas. So weit, so klar, aber um das Plasma zu verstehen, m\u00fcssen wir noch ein bisschen genauer hinschauen, was beim \u00dcbergang von einem Aggregatszustand zum n\u00e4chsten eigentlich passiert.<\/p>\n<p>Materie besteht aus Atomen und die haben sich im Allgemeinen zu Molek\u00fclen verbunden. Bei Wasser sind das die Atome Wasserstoff und Sauerstoff, die sich zum Molek\u00fcle H2O, also Wasser zusammengefunden haben. Wenn Wasser einen Eisklotz bildet, dann h\u00e4ngen auch diese Molek\u00fcle vergleichsweise fest zusammen. Sie tun das durch die elektromagnetischen Kr\u00e4fte, die zwischen ihnen wirken und sie bleiben zusammen, weil sie sich nicht zu sehr hin und her bewegen. Steckt man nun aber Energie in das Eis, dann wird die Bewegung der Molek\u00fcle immer heftiger. So weit, bis die Bindung zwischen ihnen auseinander rei\u00dft. Die Bewegung ist zu stark, als dass die elektromagnetische Kraft sie noch vern\u00fcnftig zusammenhalten kann. Das feste Eis wird zu fl\u00fcssigem Wasser. Auch hier sind die Wassermolek\u00fcle noch ein bisschen aneinander gebunden, aber bei weitem nicht mehr so stark wie zuvor. Fl\u00fcssiges Wasser hat keine fixe Form mehr; es flie\u00dft \u00fcberall hin &#8211; aber zumindest das Volumen bleibt noch gleich.  Wasser kann sich zwar als gro\u00dfe Pf\u00fctze am Boden ausbreiten oder den Raum innerhalb einer Flasche ausf\u00fcllen. Aber wenn in der Pf\u00fctze ein Liter Wasser enthalten ist, dann kriege ich diesen Liter auch wieder genau in eine Ein-Liter-Flasche rein. Das \u00e4ndert sich, wenn man das Wasser erhitzt und verdampfen l\u00e4sst. Jetzt ist auch die letzte Bindung zwischen den Molek\u00fclen dahin, sie breiten sich \u00fcberall im Raum aus und der Wasserdampf f\u00fcllt ein sehr viel gr\u00f6\u00dferes Volumen als zuvor das fl\u00fcssige Wasser. <\/p>\n<p>Plasma kriegt man nun, wenn man einem Gas noch mehr Energie zuf\u00fchrt. Aber was ver\u00e4ndert sich dann? Gut, beim Wasser kann man durch ausreichend viel Energie daf\u00fcr sorgen, dass sich die Wasserstoff- von den Sauerstoffatomen trennen. Aber das ist dann immer noch kein Plasma, das ist dann vorerst einfach nur eine Mischung aus Wasserstoff- und Sauerstoffgas. Damit aus einem Gas ein Plasma wird, muss man nicht nur die Bindung zwischen den Atomen beziehungsweise Molek\u00fclen schw\u00e4chen oder brechen, sondern die Atome selbst ver\u00e4ndern. So ein Atom besteht ja aus einem elektrisch positiv geladenen Kern um den herum sich eine H\u00fclle aus negativ geladenen Elektronen befindet. Steckt man nun ausreichend viel Energie in die Elektronen, dann halten sie nicht mehr am Kern fest. Sie l\u00f6sen sich ab und beginnen kernlos durch die Gegend zu flitzen.<\/p>\n<p>Davon habe ich ja in den vergangenen Folgen der Sternengeschichten immer wieder mal erz\u00e4hlt. Atome, die alle oder einige Elektronen aus ihrer H\u00fclle verloren haben, nennt man &#8222;ionisiert&#8220; und im Kosmos kommt das vergleichsweise h\u00e4ufig vor. Da gibt es ja auch jede Menge Energie &#8211; zum Beispiel die Strahlung der Sterne. Wenn man etwa zu viel Zeit in der Sonne verbracht und einen Sonnenbrand bekommen hat, dann liegt das daran, dass die energiereiche UV-Strahlung im Sonnenlicht Atome in unserem K\u00f6rper ionisiert hat, wodurch Molek\u00fcle auseinanderbrechen, was dann zu entsprechenden Sch\u00e4den in der Haut f\u00fchren kann. Das bedeutet aber nicht, dass wir zu Plasma werden. Ein ionisiertes Atom allein macht noch kein Plasma, daf\u00fcr braucht es mehr davon. <\/p>\n<figure id=\"attachment_34411\" aria-describedby=\"caption-attachment-34411\" style=\"width: 2048px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Gerds_plasma.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Gerds_plasma.jpg\" alt=\"\" width=\"2048\" height=\"1536\" class=\"size-full wp-image-34411\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-34411\" class=\"wp-caption-text\"><a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Datei:Gerds_plasma.jpg\">Bild: gemeinfrei<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Wir haben jetzt also einen ganzen Haufen Atome, die keine vollst\u00e4ndigen Atome mehr sind. Die Atomkerne, die wir ab jetzt &#8222;Ionen&#8220; nennen und die Elektronen sausen getrennt wild durcheinander. Dabei \u00fcben sie immer noch Kr\u00e4fte aufeinander aus, wie denn auch nicht, denn die Ionen sind elektrisch positiv geladen und die Elektronen elektrisch negativ. Jedes Ion ist von einer Wolke aus Elektronen umgeben, aber das ist jetzt etwas ganz anderes als zuvor beim vollst\u00e4ndigen Atom. Da waren die Elektronen ja fix dem Atomkern zugeordnet; sie waren fix zusammen und es waren immer die gleichen Elektronen beim Atomkern. Im Plasma gibt es einen st\u00e4ndigen Austausch; die Wolke aus Elektronen um das Ion ist zwar immer da, aber es sind immer andere Elektronen, die sie bilden. Schaut man von au\u00dfen auf das Plasma, sieht man also quasi keine elektrische Ladung. Die positive Ladung der Ionen wird durch die Elektronenwolke abgeschirmt. Man kann sich eine Kugel vorstellen, die jedes Ion umgibt und die so gro\u00df ist, dass sich immer ausreichend viele Elektronen darin befinden, um die positive Ladung des Ions auszugleichen. Der Radius dieser Kugel wird dann als &#8222;Debye-L\u00e4nge&#8220; bezeichnet. Und wenn diese L\u00e4nge klein ist im Vergleich zu dem Raum, den die gesamte Mischung aus allen Ionen und Elektronen einnimmt, dann spricht von einem echten oder idealen Plasma.  <\/p>\n<p>Der Unterschied zwischen Gas und Plasma h\u00e4ngt auch davon ab, wie viele Teilchen sich ingesamt in dieser hypothetischen Kugel um ein Ion befinden. Je mehr das sind, desto besser und st\u00e4rker werden die elektrischen Ladungen von Elektronen und Ionen nach au\u00dfen hin abgeschirmt. Und nur wenn die Zahl der Teilchen in so einer Kugel mit dem Debye-Radius sehr gro\u00df ist, spricht man von einem Plasma und nicht von einem Gas. <\/p>\n<p>Wir wissen jetzt also was ein Plasma ist: Ein Gas, in das man so viel Energie gesteckt hat, dass sich dort die Elektronen von den Atomkernen trennen. Den Namen hat sich \u00fcbrigens der amerikanische Chemiker und Physiker Irving Langmuir ausgedacht. Im Jahr 1928 hat er eine Arbeit mit dem Titel &#8222;Oszillationen in ionisierten Gasen&#8220; ver\u00f6ffentlicht. Darin hat er genau das erforscht, was ich gerade erkl\u00e4rt habe; er hat geschaut, was passiert, wenn man immer mehr Elektronen von den Atomkernen eines Gases l\u00f6st. Dabei hat er festgestellt, dass es Bereiche gibt, in denen freie Ionen und Elektronen in ausreichend gro\u00dfer Menge enthalten sind, um ihre Ladungen gegenseitig abzuschirmen: _&#8220;Wir werden den Namen &#8218;Plasma&#8216; benutzen um diese Regionen der ausgeglichenen Ladungen von Elektronen und Ionen zu beschreiben&#8220;_. Was er dann auch getan hat und mit ihm im Laufe der Zeit der Rest der Physik.<\/p>\n<p>Und der Astronomie. Denn wie gesagt: Der Gro\u00dfteil der Materie im Universum ist Plasma. Sterne sind gewaltige Kugeln aus Plasma. Das Gas zwischen den Sternen ist ebenfalls zu einem guten Teil ausreichend ionisiert um sich in einem Plasmazustand befinden. Himmelsk\u00f6rper wie unsere Erde sind eine Ausnahme; hier ist es kalt genug, dass Materie auch fest, fl\u00fcssig oder gasf\u00f6rmig existieren kann. Plasma finden wir hier bei uns selten. Blitze zum Beispiel leuchten deswegen, weil sich durch die enormen elektrischen Entladungen in einem Gewitter f\u00fcr kurze Zeit ein Plasma aus den Molek\u00fclen der Luft bildet. Auch die Flamme einer Kerze (oder jedes anderen Feuers) ist zum Teil ein Plasma. <\/p>\n<figure id=\"attachment_33809\" aria-describedby=\"caption-attachment-33809\" style=\"width: 1280px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><a href=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/blitze.jpg\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/blitze.jpg\" alt=\"\" width=\"1280\" height=\"988\" class=\"size-full wp-image-33809\" \/><\/a><figcaption id=\"caption-attachment-33809\" class=\"wp-caption-text\">Himmelsplasma (<a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Datei:Lightning_in_Dallas_2015.jpg\">Bild: gemeinfrei<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n<p>Aber ansonsten sind die Plasmen die wir hier auf der Erde beobachten k\u00f6nnen so gut wie immer von uns k\u00fcnstlich hergestellt. Leuchtstofflampen oder auch Energiesparlampen beziehunsgweise allgemein alle sogenannten &#8222;Gasentladungslampen&#8220; leuchten, weil sie ein Gas enthalten, dass durch elektrischen Strom von au\u00dfen in einem Plasmazustand versetzt wird und dadurch anfangen zu leuchten. Aber warum leuchtet das Plasma \u00fcberhaupt? Wenn wir ein wirklich vollst\u00e4ndiges Plasma haben, also s\u00e4mtliche Elektronen von allen Atomkernen eines Gases abl\u00f6sen, dann leuchtet nichts. Aber das ist meistens nicht der Fall; die Atome sind normalerweise nicht alle vollst\u00e4ndig ionisiert. Das hei\u00dft, ein paar Elektronen bleiben noch beim Atomkern beziehungsweise die Atomkerne fangen immer wieder mal Elektronen ein, halten sie fest und lassen sie dann wieder frei. Bei diesen Vorg\u00e4ngen geben die Elektronen Energie ab und sie tun das in Form von Licht. Und deswegen leuchtet ein Plasma.<\/p>\n<p>Deswegen kann man mit Plasma sogar Bildschirme bauen; da werden Materialien ganz gezielt mit Strahlung angeregt und ionisiert, so dass das Plasma Licht bei einer ganz bestimmten Farbe abgibt. Rot, Gr\u00fcn oder Blau, und wenn man ausreichend viele sehr kleine solcher bunten Plasmalichter nebeneinander setzt, kann man damit alle Farben die man m\u00f6chte zusammenmischen. Heute werden solche &#8222;Plasmabildschirme&#8220; nicht mehr in gro\u00dfen Mengen eingesetzt, fr\u00fcher waren sie aber sehr popul\u00e4r.<\/p>\n<p>Plasma findet \u00fcberall in der Industrie und Technik Anwendungen; wir w\u00fcssten aber noch viel mehr. Wir w\u00fcrden zum Beispiel gerne ein so hei\u00dfes Plasma haben, so dass dort das stattfinden kann, was auch im Plasma im Inneren der Sterne passiert. Dort sau\u00dfen die Teilchen so schnell herum, dass sie bei Kollisionen miteinander fusionieren und Energie freisetzen, wie ich ja in den Folge 363, 364 und 365 der Sternengeschichten ausf\u00fchrlich erkl\u00e4rt habe. Es w\u00e4re super, wenn wir das, was in einem Stern passiert auch absichtlich hier auf der Erde machen k\u00f6nnten; die k\u00fcnstliche Kernfusion w\u00e4re eine tolle Energiequelle. Aber leider spielt das Plasma bis jetzt noch nicht mit. <\/p>\n<p>In der Realit\u00e4t ist so ein Plasma n\u00e4mlich sehr viel komplexer als das, was ich bis jetzt erz\u00e4hlt habe. Wenn man so einen Haufen extrem hei\u00dfer Ionen und Elektronen hat, dann verhalten die sich alles andere als ordentlich.  Die Ladungen schirmen sich zwar gegenseitig ab, aber nicht vollst\u00e4ndig. Das hei\u00dft, das Plasma reagiert auf elektromagnetische Felder und das sehr sensibel. Denn es besteht ja selbst aus elektrisch geladenen Teilchen, die sich bewegen und damit ebenfalls elektromagentische Felder erzeugen. Auf die das Plasma dann auch wieder reagiert. Am Ende kriegt man ein sehr komplexes Ding das sich kaum vern\u00fcnftig beschreiben l\u00e4sst. Stupst man so ein Plasma &#8211; im \u00fcbertragenen Sinn &#8211; an einer Stelle an, dann breiten sich die Auswirkungen \u00fcberall aus und wirken auf sich selbst zur\u00fcck. Vereinfacht gesagt: Ein Plasma verh\u00e4lt sich tendenziell chaotisch und wir haben noch keinen Weg gefunden, um sein Verhalten mathematisch einwandfrei zu beschreiben. Genau das ist aber n\u00f6tig, wenn man mit den extrem hei\u00dfen Plasmen hantieren will, die f\u00fcr die Kernfusion n\u00f6tig sind. Vermutlich werden wir das irgendwann hinkriegen und Energie durch Kernfusion erzeugen k\u00f6nnen. Bis dahin wird aber noch viel Licht des chaotischen Sternenplasmas aus dem Weltall auf die Erde leuchten&#8230;<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/vg08.met.vgwort.de\/na\/c9ed550fa7bc49c9ad1d30be74e09020\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Und den ganzen Podcast findet ihr auch bei Spotify. Mehr Informationen: [Podcast-Feed][iTunes][Bitlove][Facebook] [Twitter] Wer den Podcast finanziell unterst\u00fctzen m\u00f6chte, kann das hier tun: Mit PayPal, Patreon oder Steady. 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