Auch wenn Sie kein besonderes Interesse an Astronomie haben – Sie haben sich zweifellos gefragt, was in der Welt vor sich geht dieser massive helle Ball am Himmel, der sowohl gefährlich heiß als auch buchstäblich lebensspendend ist Zeit. Sie wissen wahrscheinlich, dass die Sonne ein Stern ist, ähnlich wie die unzähligen Lichtpunkte, die nachts bei Einbruch der Dunkelheit den Platz der Sonne über uns einnehmen, nur näher. Sie wissen vielleicht, dass es seinen eigenen Kraftstoffvorrat hat und dass dieser Vorrat, obwohl er nicht unendlich ist, so groß ist, dass er unberechenbar ist. Sie wissen wahrscheinlich, dass es keine gute Idee wäre, der Sonne viel näher zu kommen, selbst wenn Sie die Möglichkeit dazu hätten – aber dass es eine fast ebenso schlechte Idee wäre, sich viel weiter davon zu entfernen, als Sie es bereits sind, eine Entfernung von etwa 93 Millionen Meilen.
Bei Ihren Überlegungen haben Sie jedoch vielleicht nicht daran gedacht, dass die Sonne keine gleichmäßige Lichtkugel ist und Wärme, sondern hat stattdessen eigene Schichten, genau wie die Erde und die anderen sieben Planeten im Sonnensystem tun. Was sind das für Schichten – und wie um alles in der Welt können Humanwissenschaftler überhaupt aus so großer Entfernung davon erfahren?
Die Sonne und das Sonnensystem
Die Sonne liegt im Zentrum des Sonnensystems (daher der Name!) und macht 99,8 Prozent der Masse des Sonnensystems aus. Aufgrund der Auswirkungen der Schwerkraft ist alles im Sonnensystem – die acht Planeten, die fünf (vorerst) Zwergplaneten, die Monde dieser Planeten und Zwergplaneten, die Asteroiden und andere kleinere Elemente wie Kometen – dreht sich um die Sonne. Der Planet Merkur benötigt für eine Reise um die Sonne etwas weniger als 88 Erdtage, während Neptun fast 165 Erdenjahre benötigt.
Die Sonne ist ein ziemlich unscheinbarer Stern für Sterne, der die Klassifizierung als "Gelber Zwerg" verdient. Mit einem Alter von ca. 4,5 Milliarden Jahre ist die Sonne etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt, die sie bewohnt, der Milchstraße Galaxis. Als Referenz ist ein Lichtjahr die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, etwa 6 Billionen Meilen. So riesig das Sonnensystem selbst auch ist, Neptun, der am weitesten von der Sonne entfernte Planet mit einer Entfernung von fast 2,8 Milliarden Meilen, ist kaum 1/2000 Lichtjahr von der Sonne entfernt.
Die Sonne funktioniert nicht nur als riesiger Ofen, sondern hat auch einen starken inneren elektrischen Strom. Elektrische Ströme erzeugen Magnetfelder, und die Sonne hat ein riesiges Magnetfeld, das sich durch ausbreitet das Sonnensystem als Sonnenwind – elektrisch geladenes Gas, das in jedem sun von der Sonne nach außen fliegt Richtung.
Ist die Sonne ein Stern?
Die Sonne ist, wie bereits erwähnt, ein gelber Zwerg, wird aber formaler als Stern der Spektralklasse G2 klassifiziert. Sterne werden in der Reihenfolge vom heißesten bis zum kältesten als Sterne vom Typ O, B, A, F, G, K oder M klassifiziert. Die heißesten haben eine Oberflächentemperatur von etwa 30.000 bis 60.000 Kelvin (K), während die Oberflächentemperatur der Sonne vergleichsweise laue 5.780 K beträgt. (Als Referenz haben Kelvin-Grad die gleiche "Größe" wie Celsius-Grad, aber die Skala beginnt 273 Grad niedriger. Das heißt, 0 K oder "absolute Null" entspricht -273 C, 1.273 K entspricht 1.000 C und so weiter. Außerdem wird das Gradsymbol in Kelvin-Einheiten weggelassen.) Die Dichte der Sonne, die kein Körper ist, a Flüssigkeit noch ein Gas und wird am besten als Plasma (d. h. elektrisch geladenes Gas) klassifiziert, ist etwa 1,4-mal so groß wie Wasser.
Andere wichtige Sonnenwerte: Die Sonne hat eine Masse von 1,989 × 1030 kg und einem Radius von ca. 6,96 × 108 m. (Da die Lichtgeschwindigkeit 3 × 10. beträgt8 m/s würde Licht von einer Seite der Sonne etwas mehr als zwei Sekunden brauchen, um den ganzen Weg durch die Mitte bis zur andere Seite.) Wenn die Sonne beispielsweise so hoch wie eine typische Tür wäre, wäre die Erde ungefähr so hoch wie ein US-Nickel, der darauf steht Kante. Dennoch gibt es Sterne mit dem 1000-fachen Durchmesser der Sonne sowie Zwergsterne, die weniger als ein Hundertstel so breit sind.
Die Sonne macht auch 3,85 × 1026 Watt Leistung, von denen etwa 1340 Watt pro Quadratmeter die Erde erreichen. Dies entspricht einer Leuchtkraft von 4 × 1033 erg. Diese Zahlen bedeuten für sich genommen wahrscheinlich nicht viel, aber als Referenz bedeutet ein Exponent von "nur" 9 Milliarden, während ein Exponent von 12 Billionen bedeutet. Das sind enorme Zahlen! Einige Sterne leuchten jedoch bis zu einer Million Mal heller als die Sonne, was bedeutet, dass ihre Leistung eine Million Mal höher ist. Gleichzeitig sind manche Sterne tausendmal weniger leuchtend.
Es ist interessant festzustellen, dass die Sonne, obwohl sie im Gesamtschema bestenfalls als bescheidener Stern eingestuft wird, immer noch massereicher ist als 95 Prozent der bekannten existierenden Sterne. Daraus folgt, dass die meisten Sterne ihre Blütezeit längst überschritten haben und seitdem erheblich geschrumpft sind ihren Lebenshöchststand Milliarden von Jahren früher erreicht haben und nun im Alter in relativer Weise fortbestehen Anonymität.
Was sind die vier Regionen der Sonne?
Die Sonne kann in vier räumliche unterteilt werden divided Regionen, bestehend aus Kern, Strahlungszone, Konvektionszone und Photosphäre. Letzteres sitzt unter zwei zusätzlichen Schichten, auf die im nächsten Abschnitt eingegangen wird. Ein aus einem Querschnitt bestehendes Sonnendiagramm, wie die Innenansicht einer genau halbierten Kugel, würde also einen Kreis in enthalten das Zentrum, das den Kern darstellt, und dann aufeinanderfolgende Ringe von innen nach außen, die die Strahlungszone, die Konvektionszone und Photosphäre.
Das Ader der Sonne ist der Ursprung von allem, was Beobachter auf der Erde an Licht und Wärme messen können. Dieser Bereich erstreckt sich bis etwa ein Viertel des Weges vom Zentrum der Sonne nach außen. Die Temperatur im Zentrum der Sonne wird auf etwa 15,5 Millionen K bis 15,7 Millionen K geschätzt, was ungefähr 28 Millionen Grad Fahrenheit entspricht. Dadurch wirkt die Oberflächentemperatur von ca. 5.780 K geradezu kühl. Die Hitze im Inneren des Kerns wird durch eine ständige Flut von Kernfusionsreaktionen erzeugt, bei denen zwei Moleküle Wasserstoff verbinden sich mit ausreichender Kraft, um sie zu Helium zu verbinden (mit anderen Worten, die Wasserstoffmoleküle Sicherung.)
Das Strahlungszone der Sonne wird so genannt, weil sie sich in dieser Kugelschale befindet – einer Region, die etwa ein Viertel des Weges vom Zentrum der Sonne aus beginnt, wo der Kern endet, und sich etwa nach außen erstreckt drei Viertel des Weges zur Sonnenoberfläche, wo sie auf die Konvektionszone trifft – dass die bei der Fusion im Kern freigesetzte Energie in alle Richtungen nach außen wandert, oder strahlt. Überraschenderweise dauert es sehr lange, bis die Strahlungsenergie durch die Dicke der Strahlungsregion wandert – tatsächlich mehrere Hunderttausend Jahre! So unwahrscheinlich dies auch klingen mag, in der Sonnenzeit ist dies nicht sehr lange, da die Sonne bereits 4,5 Milliarden Jahre alt ist und immer noch stark wird.
Das Konvektionszone nimmt den größten Teil des äußersten Viertels des Sonnenvolumens ein. Am Anfang dieser Zone (dh im Inneren) beträgt die Temperatur etwa 2.000.000 K und sinkt. Infolgedessen ist das plasmaähnliche Material, das das Innere der Sonne bildet, ob Sie es glauben oder nicht, zu kühl und undurchsichtig, damit Wärme und Licht in Form von Strahlung. Stattdessen wird diese Energie über Konvektion übertragen, was im Wesentlichen die Verwendung physischer Medien ist, um Energie zu transportieren, anstatt sie alleine fahren zu lassen. (Blasen, die vom Boden eines Topfes mit kochendem Wasser an die Oberfläche aufsteigen und beim Platzen Wärme abgeben, sind ein Beispiel für Konvektion.) Im Gegensatz zu der langen Zeit, die Energie benötigt, um durch die Strahlungszone zu navigieren, bewegt sich die Energie vergleichsweise durch die Konvektionszone schnell.
Das Photosphäre besteht aus einer Zone, in der sich die Sonnenschichten von völlig opak, also strahlungsblockierend, zu transparent ändern. Das bedeutet, dass sowohl Licht als auch Wärme ungehindert passieren können. Die Photosphäre ist also die Schicht der Sonne, aus der das für das bloße menschliche Auge sichtbare Licht emittiert wird. Diese Schicht ist nur 500 km dick, d. h. wenn die gesamte Sonne mit einer Zwiebel verglichen wird, repräsentiert die Photosphäre die Haut der Zwiebel. Die Temperatur am Boden dieser Region ist heißer als an der Sonnenoberfläche, wenn auch nicht dramatisch – etwa 7.500 K, ein Unterschied von weniger als 2.000 K.
Was sind die Schichten der Sonne?
Wie bereits erwähnt, gelten der Sonnenkern, die Strahlungszone, die Konvektionszone und die Photosphäre als Regionen, können aber auch als eine der sechs Schichten der Sonne klassifiziert werden. Außerhalb der Photosphäre befindet sich die Atmosphäre der Sonne, die aus zwei Schichten besteht: der Chromosphäre und der Korona.
Das Chromosphäre erstreckt sich etwa 2.000 bis 10.000 km über die Sonnenoberfläche (d. h. den äußersten Teil der Photosphäre), je nachdem, welche Quelle Sie konsultieren. Seltsamerweise sinkt die Temperatur etwas vorhersehbar mit zunehmender Entfernung vom predict zunächst Photosphäre, beginnt dann aber wieder aufzusteigen, möglicherweise aufgrund der Einwirkung der Sonne Magnetfeld.
Das Corona (lateinisch für "Krone") erstreckt sich über der Chromosphäre bis zu einer Entfernung von einem Vielfachen des Sonnenradius und erreicht Temperaturen von bis zu 2.000.000 K, ähnlich dem Inneren der Konvektionszone. Diese Sonnenschicht ist sehr dünn und enthält nur etwa 10 Atome pro cm3, und es ist stark von magnetischen Feldlinien durchzogen. Entlang dieser magnetischen Feldlinien bilden sich "Streamer" und Gasfahnen, die vom Sonnenwind nach außen geblasen werden. verleiht der Sonne ihr charakteristisches Aussehen mit Lichtranken, wenn der Hauptteil der Sonne verdeckt.
Was sind die äußeren Teile der Sonne?
Wie bereits erwähnt, sind die äußersten Teile der Sonne die Photosphäre, die Teil der eigentlichen Sonne ist, und die Chromosphäre und die Korona, die Teil der Sonnenatmosphäre sind. So kann man sich die Sonne mit drei inneren Teilen (dem Kern, der Strahlungszone und der Konvektionszone) und drei äußeren Teilen (der Photosphäre, der Chromosphäre und der Korona) vorstellen.
Auf oder knapp über der Sonnenoberfläche finden eine Reihe interessanter Ereignisse statt. Eine davon sind Sonnenflecken, die sich in relativ kühlen (4.000 K) Gebieten in der Photosphäre bilden. Ein anderer sind Sonneneruptionen, die explosive Ereignisse auf der Oberfläche sind, die durch eine sehr intensive Aufhellung von Bereichen der Sonnenatmosphäre in Form von Röntgenstrahlen, ultraviolettem und sichtbarem Licht gekennzeichnet sind. Diese entfalten sich über Zeiträume von wenigen Minuten und verblassen dann über einen etwas längeren Zeitraum von etwa einer Stunde.