Zelfs als je geen speciale interesse hebt in astronomie - tot nu toe - heb je je ongetwijfeld afgevraagd wat er precies aan de hand is in die enorme heldere bal in de lucht die zowel gevaarlijk heet is als letterlijk levengevend tegelijk tijd. U weet waarschijnlijk dat de zon een ster is, net als de talloze lichtpunten die 's nachts de plaats van de zon boven het hoofd innemen als de duisternis invalt, alleen dichterbij. U weet misschien dat het zijn eigen brandstofvoorraad heeft en dat deze voorraad, hoewel niet oneindig, zo groot is dat deze niet te overzien is. Je realiseert je waarschijnlijk dat het geen geweldig idee zou zijn om veel dichter bij de zon te komen, zelfs als je de mogelijkheid had om het te doen - maar dat het bijna net zo'n slecht idee zou zijn om er veel verder van af te dwalen dan je al bent, een afstand van ongeveer 93 miljoen mijl.
Bij uw overpeinzingen heeft u echter misschien niet gedacht aan het idee dat de zon geen uniforme lichtbol is en warmte, maar heeft in plaats daarvan op zichzelf staande lagen, net als de aarde en de andere zeven planeten in het zonnestelsel Doen. Wat zijn deze lagen - en hoe ter wereld kunnen menselijke wetenschappers ze überhaupt van zo'n grote afstand weten?
De zon en het zonnestelsel
De zon staat in het centrum van het zonnestelsel (vandaar de naam!) en is goed voor 99,8 procent van de massa van het zonnestelsel. Door de effecten van de zwaartekracht is alles in het zonnestelsel – de acht planeten, de vijf (voorlopig) dwergplaneten, de manen van die planeten en dwergplaneten, de asteroïden en andere kleine elementen zoals kometen – draait om de zon. De planeet Mercurius heeft iets minder dan 88 aardse dagen nodig om één reis rond de zon te voltooien, terwijl Neptunus bijna 165 aardse jaren nodig heeft.
De zon is een vrij onopvallende ster zoals sterren gaan, en verdient de classificatie van 'gele dwerg'. Met een leeftijd van ongeveer 4,5 miljard jaar, de zon bevindt zich ongeveer 26.000 lichtjaar van het centrum van de melkweg die hij bewoont, de Melkweg Heelal. Ter referentie: een lichtjaar is de afstand die het licht in één jaar aflegt, ongeveer 6 biljoen mijl. Zo groot als het zonnestelsel zelf is, is Neptunus, de verste planeet van de zon op een afstand van bijna 4,8 miljard mijl, amper 1/2000 lichtjaar van de zon verwijderd.
De zon functioneert niet alleen als een gigantische oven, maar heeft ook een sterke interne elektrische stroom. Elektrische stromen wekken magnetische velden op en de zon heeft een enorm magnetisch veld dat zich voortplant het zonnestelsel als zonnewind – elektrisch geladen gas dat in elke ruimte van de zon naar buiten vliegt richting.
Is de zon een ster?
De zon is, zoals opgemerkt, een gele dwerg, maar is meer formeel geclassificeerd als een ster van de spectraalklasse G2. Sterren worden gerangschikt van de heetste naar de koelste als type O, B, A, F, G, K of M sterren. De heetste hebben een oppervlaktetemperatuur van ongeveer 30.000 tot 60.000 Kelvin (K), terwijl de oppervlaktetemperatuur van de zon een relatief lauwe 5.780 K is. (Ter referentie, Kelvin-graden hebben dezelfde "grootte" als Celsius-graden, maar de schaal begint 273 graden lager. Dat wil zeggen, 0 K, of "absoluut nul", is gelijk aan -273 C, 1.273 K is gelijk aan 1.000 C enzovoort. Ook wordt het graden-symbool weggelaten in Kelvin-eenheden.) De dichtheid van de zon, die noch een vaste, een vloeistof noch een gas en kan het best worden geclassificeerd als plasma (d.w.z. elektrisch geladen gas), is ongeveer 1,4 keer zo groot als dat van water.
Andere vitale zonnestatistieken: de zon heeft een massa van 1.989 × 1030 kg en een straal van ongeveer 6,96 × 108 m. (Aangezien de lichtsnelheid 3 × 10. is8 m/s, zou het licht van de ene kant van de zon iets meer dan twee seconden nodig hebben om helemaal door het midden naar de andere kant.) Als de zon zo hoog zou zijn als, laten we zeggen, een typische deur, zou de aarde ongeveer zo groot zijn als een Amerikaanse nikkel die op rand. Toch bestaan er sterren met een diameter van 1000 keer de zon, evenals dwergsterren die minder dan een honderdste zo breed zijn.
De zon straalt ook 3.85 × 10. uit26 watt vermogen, waarvan ongeveer 1340 watt per vierkante meter de aarde bereikt. Dit vertaalt zich naar een helderheid van 4 × 1033 erg. Deze getallen betekenen op zichzelf waarschijnlijk niet veel, maar ter referentie, een exponent van "slechts" 9 betekent miljarden, terwijl een exponent van 12 zich vertaalt naar biljoenen. Dit zijn enorme cijfers! Toch zijn sommige sterren wel een miljoen keer helderder dan de zon, wat betekent dat hun vermogen een miljoen keer groter is. Tegelijkertijd zijn sommige sterren ongeveer duizend keer minder lichtgevend.
Het is interessant om op te merken dat, hoewel de zon op zijn best als een bescheiden ster wordt geclassificeerd in het algemene schema, hij nog steeds massiever is dan 95 procent van de bekende sterren die er zijn. De implicatie hiervan is dat de meeste sterren ver over hun hoogtepunt heen zijn en sindsdien aanzienlijk zijn gekrompen hun levenspiek miljarden jaren eerder, en gaan nu relatief door op hun oude dag anonimiteit.
Wat zijn de vier regio's van de zon?
De zon kan worden onderverdeeld in vier ruimtelijke Regio's, bestaande uit de kern, stralingszone, convectieve zone en fotosfeer. De laatste zit onder twee extra lagen, die in de volgende sectie zal worden onderzocht. Een zonnediagram dat bestaat uit een dwarsdoorsnede, zoals een weergave van de binnenkant van een bal die precies doormidden is gesneden, zou dus een cirkel in het centrum dat de kern vertegenwoordigt, en vervolgens opeenvolgende ringen eromheen van binnen naar buiten die de stralingszone, convectieve zone en fotosfeer.
De kern van de zon is waar alles ontstaat wat waarnemers op aarde kunnen meten als licht en warmte. Dit gebied strekt zich naar buiten uit tot ongeveer een kwart van de weg van het centrum van de zon. De temperatuur in het centrum van de zon wordt geschat op ongeveer 15,5 miljoen K tot 15,7 miljoen K, gelijk aan ongeveer 28 miljoen graden Fahrenheit. Hierdoor lijkt de oppervlaktetemperatuur van ongeveer 5.780 K behoorlijk kil. De warmte in de kern wordt gegenereerd door een constant spervuur van kernfusiereacties, waarbij twee moleculen van waterstof combineren met voldoende kracht om ze samen te voegen tot helium (met andere woorden, de waterstofmoleculen) lont.)
De stralingszone van de zon wordt zo genoemd omdat het zich in deze bolvormige schil bevindt - een gebied dat ongeveer een kwart van de weg begint vanaf het centrum van de zon, waar de kern eindigt, en zich ongeveer naar buiten uitstrekt driekwart van de weg naar het oppervlak van de zon waar het de convectieve zone ontmoet - dat de energie die vrijkomt bij de fusie in de kern naar buiten in alle richtingen reist, of straalt. Verrassend genoeg duurt het erg lang voordat stralingsenergie door de dikte van het stralingsgebied reist - in feite enkele honderdduizenden jaren! Hoe onwaarschijnlijk dit ook klinkt, in zonnetijd is dit helemaal niet zo lang, aangezien de zon al 4,5 miljard jaar oud is en nog steeds actief is.
De convectieve zone neemt het grootste deel van het buitenste kwart van het volume van de zon in beslag. Aan het begin van deze zone (dat wil zeggen aan de binnenkant) is de temperatuur ongeveer 2.000.000 K en daalt. Als gevolg hiervan is het plasma-achtige materiaal dat het binnenste van de zon vormt, geloof het of niet, te koud en ondoorzichtig om warmte en licht door te laten gaan naar het zonneoppervlak in de vorm van straling. In plaats daarvan wordt deze energie overgedragen via convectie, wat in wezen het gebruik van fysieke media is om energie mee te pendelen in plaats van het alleen te laten rijden. (Bellen die van de bodem van een pan met kokend water naar de oppervlakte stijgen en warmte afgeven als ze knappen, zijn een voorbeeld van convectie.) in tegenstelling tot de lange tijd die energie nodig heeft om door de stralingszone te navigeren, beweegt energie relatief gezien door de convectiezone snel.
De fotosfeer bestaat uit een zone waarin de lagen van de zon veranderen van volledig ondoorzichtig, dus straling tegenhoudend, naar transparant. Hierdoor kan zowel licht als warmte ongehinderd door. De fotosfeer is dus de laag van de zon van waaruit licht dat met het blote menselijk oog zichtbaar is, wordt uitgestraald. Deze laag is slechts 500 km dik, wat betekent dat als de hele zon wordt vergeleken met een ui, de fotosfeer de schil van de ui voorstelt. De temperatuur aan de onderkant van dit gebied is heter dan aan het oppervlak van de zon, hoewel niet dramatisch - ongeveer 7.500 K, een verschil van minder dan 2.000 K.
Wat zijn de lagen van de zon?
Zoals opgemerkt, worden de kern, de stralingszone, de convectieve zone en de fotosfeer van de zon beschouwd als gebieden, maar elk kan ook worden geclassificeerd als een van de lagen van de zon, waarvan er zes in aantal zijn. Buiten de fotosfeer bevindt zich de atmosfeer van de zon, die uit twee lagen bestaat: de chromosfeer en de corona.
De chromosfeer strekt zich ongeveer 2.000 tot 10.000 km uit boven het oppervlak van de zon (dat wil zeggen, het buitenste deel van de fotosfeer), afhankelijk van de bron die u raadpleegt. Vreemd genoeg daalt de temperatuur enigszins voorspelbaar met toenemende afstand tot de from eerst fotosfeer, maar begint dan weer te stijgen, mogelijk als gevolg van de effecten van de zon magnetisch veld.
De corona (Latijn voor "kroon") strekt zich uit boven de chromosfeer tot een afstand van meerdere malen de straal van de zon en bereikt temperaturen tot 2.000.000 K, vergelijkbaar met het binnenste van de convectiezone. Deze zonnelaag is zeer dun en bevat slechts ongeveer 10 atomen per cm3, en het wordt zwaar doorkruist door magnetische veldlijnen. "Streamers" en gaspluimen vormen zich langs deze magnetische veldlijnen en worden naar buiten geblazen door de zonnewind, de zon het karakteristieke uiterlijk geven van het hebben van ranken van licht wanneer het grootste deel van de zon is verduisterd.
Wat zijn de buitenste delen van de zon?
Zoals opgemerkt, zijn de buitenste delen van de zon de fotosfeer, die deel uitmaakt van de eigenlijke zon, en de chromosfeer en de corona, die deel uitmaken van de atmosfeer van de zon. Zo kan de zon worden afgebeeld met drie binnenste delen (de kern, de stralingszone en de convectieve zone) en drie buitenste delen (de fotosfeer, de chromosfeer en de corona).
Een aantal interessante gebeurtenissen vinden plaats op of net boven het oppervlak van de zon. Een daarvan zijn zonnevlekken, die zich in de fotosfeer vormen in relatief koele (4.000 K) gebieden. Een ander voorbeeld zijn zonnevlammen, dit zijn explosieve gebeurtenissen aan het oppervlak die worden gekenmerkt door zeer intense verheldering van gebieden van de zonneatmosfeer in de vorm van röntgenstralen, ultraviolet en zichtbaar licht. Deze ontvouwen zich over perioden van enkele minuten, en vervagen dan over een wat langer tijdsbestek van een uur of daaromtrent.