Vijf kenmerken van de zon

De zon is slechts een van de miljarden en miljarden sterren in het deel van het universum dat we kunnen zien, maar het is de ster die leven geeft aan de aarde, dus het is degene waarin mensen terecht het meest zijn geïnteresseerd. Als wezens uit beschavingen in andere delen van de melkweg ooit in het openbaar met ons communiceren, zullen ze waarschijnlijk alle illusies van grootsheid die we over onze thuisster hebben, vernietigen.

Natuurlijk ziet het er vanaf hier groot en warm uit, maar in vergelijking met andere sterren is het klein en relatief koel. Het is misschien de thuisbasis van een systeem van werelden, maar dat is normaal, voor zover sterren gaan. "Hier is niets te zien, mensen", grappen de buitenaardse wezens misschien als ze hun interdimensionale ruimtecapsules richten op meer dramatische sterrenstelsels.

Het zou niet nodig zijn om ontmoedigd te worden door zo'n afgematte ontmoeting, als het ooit zou plaatsvinden. De fysieke eigenschappen van de zon zijn misschien niet bijzonder in vergelijking met andere sterren, maar die eigenschappen hebben geleid tot menselijk leven, en dat is niet alleen bijzonder; het is wonderbaarlijk.

Er zijn talloze kenmerken van de zon om te waarderen, maar hier zijn vijf van de meest opvallende, plus een bonusblik in de toekomst van de zon.

Astrofysici classificeren de zon als een gele dwerg, wat je meteen een idee geeft waar hij staat in termen van de andere sterren die het universum bevolken, waarvan sommige reuzen zijn. In wetenschappelijke termen wordt de zon geclassificeerd als a populatie I, G2V ster (V is het Romeinse cijfer 5).

De meeste sterren in ons deel van de melkweg zijn populatie I-sterren. Ze zijn metaalrijk, wat betekent dat ze relatief jong zijn. Metalen worden geproduceerd tijdens de sterfstadia van grote sterren, en populatie I-sterren worden geboren uit het puin van die sterren. Populatie I-sterren zijn doorgaans niet meer dan een paar miljard jaar oud. De leeftijd van de zon wordt geschat op 5 miljard jaar.

De letter G verwijst naar de spectrale classificatie van de zon, die een maat is voor hoe heet en helder hij is in vergelijking met andere sterren. Er zijn zeven sterrenclassificaties, aangegeven met de letters O, B, A, F, G, K en M. O duidt gigantische sterren aan die zo heet zijn dat ze blauw licht uitstralen, en M duidt koele dwergsterren aan die licht uitstralen in het infrarode bereik. Als gele dwerg is de zon onder het gemiddelde in grootte en temperatuur.

Het Romeinse cijfer V betekent dat de zon een ster in de hoofdreeks is, wat betekent dat hij zich in het midden van zijn leven bevindt, waarbij de fusie van waterstof tot helium in de kern voldoende druk genereert om zwaartekracht te voorkomen ineenstorting. Het cijfer 2 verwijst meer specifiek naar spectrale kenmerken.

Hoe lang een ster in de hoofdreeks blijft, hangt grotendeels af van zijn massa. De zon staat al 5 miljard jaar in de hoofdreeks en zal daar nog 5 miljard jaar blijven.

Verre van slechts een grote bal van brandend gas te zijn, heeft de zon een complexe interne structuur die vier verschillende lagen vormt. Wetenschappers verdelen de buitenste laag, de atmosfeer, verder in drie sublagen. De zes lagen van de zon omvatten de kern, de stralingszone, de convectiezone, de fotosfeer, de chromosfeer en de corona.

De kern: Het heetste deel van de zon, de kern, is waar waterstoffusie plaatsvindt. De zwaartekrachten zijn in de kern zo sterk dat ze waterstof in een vloeistof persen met ongeveer 150 keer de dichtheid van water. De temperatuur in de kern is 15 miljoen graden Celsius, of 28 miljoen graden Fahrenheit.

De stralingszone: De zone direct rond de kern neemt af in dichtheid met toenemende straal, maar is nog steeds dicht genoeg om te voorkomen dat licht ontsnapt. Straling geproduceerd door de fusiereactie die continu in de kern plaatsvindt, duurt 100.000 jaar om rond te stuiteren in de stralingszone voordat het de ruimte in ontsnapt.

De convectiezone: De convectiezone is een gebied met hoge turbulentie dat zich uitstrekt van een diepte van 200.000 km tot het zichtbare oppervlak. In deze zone daalt de dichtheid tot een niveau waarbij licht uit de kern kan worden omgezet in warmte. Oververhitte gassen en plasma's stijgen, koelen en vallen weer en vormen een complexe ketel van grote bellen, convectiecellen genaamd.

De fotosfeer: De vanaf de aarde zichtbare laag van de atmosfeer van de zon is de fotosfeer. De temperatuur is afgekoeld tot 5.800 C (10.000 F). De fotosfeer is pokdalig door zonnevlammen en zonnevlekken, dit zijn donkere, koele gebieden die worden gevormd wanneer het magnetische veld van de zon doorbreekt naar het oppervlak.

De chromosfeer: In de chromosfeer, die zich ongeveer 2000 km boven de fotosfeer uitstrekt, loopt de temperatuur op tot 20.000 C (36.032 F). Deze laag dankt zijn naam aan het feit dat de kleur van het uitgestraalde licht roodachtig wordt.

De corona: De buitenste laag van de zon, de corona, is meestal onzichtbaar, maar wordt vanaf de aarde zichtbaar tijdens een totale zonsverduistering. De dichtheid van de gassen is ongeveer een miljard keer kleiner dan die van water, maar de temperatuur kan oplopen tot 2 miljoen C (3,6 miljoen F). De reden voor deze stijging is niet helemaal duidelijk, maar wetenschappers vermoeden dat het te maken heeft met magnetische stormen die daar constant plaatsvinden.

Voor andere sterren in het universum is de zon misschien een dwerg, maar voor mensen op aarde is hij onbegrijpelijk groot. Een van de meest genoemde kenmerken van de zon is dat je er 1,3 miljoen planeten ter grootte van de aarde in zou kunnen stoppen. Als je die planeten naast elkaar zou rangschikken, zou je er 109 nodig hebben om de diameter van de zon te overspannen.

In termen van statistieken is de diameter van de zon ongeveer 1,4 miljoen km (864.000 mijl) en de omtrek is ongeveer 4,4 miljoen km (2,7 miljoen mijl). Het heeft een volume van 1,4 × 10²⁷ kubieke meter en een massa van 2 × 10³⁰ kilogram, wat ongeveer 330.000 keer de massa van de aarde is.

Hoewel de zon zo groot is in vergelijking met de aarde, is het belangrijk om te onthouden dat wetenschappers sterren hebben waargenomen die vele malen groter zijn. Een van de grootste sterren die tot nu toe zijn waargenomen, is de rode reus Betelgeuze. Het is ongeveer 700 keer groter dan de zon en ongeveer 14.000 keer helderder. Als het de plaats van de zon zou innemen, zou het zich uitstrekken tot aan de baan van Saturnus.

Het magnetische veld van de zon verandert elke 11 jaar van polariteit en dit creëert een overeenkomstige cyclus van zonnevlekken en zonnevlammen. Aan het begin en het einde van elke cyclus is de zonnevlekactiviteit zwak tot niet aanwezig, en de activiteit is maximaal in het midden van elke cyclus.

De oppervlakteactiviteit van de zon beïnvloedt iedereen op aarde. Tijdens perioden van hoge oppervlakte-activiteit, wanneer zonnevlammen veel voorkomen, wordt de aurora meer uitgesproken, en een verhoogde straling beïnvloedt de communicatie en kan zelfs een gevaar voor de gezondheid vormen.

De bekendste verstoring van de zonnevlam vond plaats in 1859. Bekend als de Carrington-superflare, verstoorde het wereldwijde telegrafische systemen. Als een dergelijke gebeurtenis vandaag zou plaatsvinden, denken sommige wetenschappers dat dit een wereldwijde catastrofe zou veroorzaken.

Omdat zonneactiviteit zo'n impact op de aarde kan hebben, volgen wetenschappers het sinds 1755, toen het begin van de eerste cyclus werd waargenomen. Sindsdien heeft de zon 24 volledige cycli doorgemaakt. De 25e cyclus begon in 2019 en de overgang van cyclus 24 was ongewoon stil, een feit dat wetenschappers die de activiteit van de zon volgen, voor een raadsel stelde.

Astronomen geloven dat de zon en alle planeten zijn gevormd uit een wolk van ruimtegas. Terwijl het gas samentrok onder de zwaartekracht, begon het te draaien, en zoals je zou verwachten, draait de zon nog steeds. Omdat het een grote gasbal is, geeft het dit feit niet gemakkelijk weg. Wetenschappers weten het omdat ze de beweging van zonnevlekken op het oppervlak kunnen observeren.

Omdat de zon voor het grootste deel uit gas bestaat, roteren verschillende delen ervan met verschillende snelheden. Het equatoriale gebied heeft een rotatieperiode van 25 dagen, maar de rotatie bij de poolgebieden duurt 36 dagen. Bovendien gedragen de kern en de stralingszone zich als een vast lichaam en roteren ze als een eenheid, terwijl de rotatie in de convectiezone en de fotosfeer chaotischer is. De overgang tussen deze twee rotatiezones staat bekend als de tacholine.

Onthoud dat de zon een populatie I ster is, wat betekent dat het metalen bevat. Een daarvan is ijzer, en de aanwezigheid van ijzer in een draaiend lichaam is het recept voor een magnetisch veld. Het magnetische veld van de zon is ongeveer twee keer zo sterk als dat van de aarde, maar omdat de zon zoveel groter is, strekt het veld zich veel verder uit. Gedragen door de stroom geladen deeltjes die bekend staat als de zonnewind, strekken de verste uithoeken van dit magnetische veld zich zelfs uit tot voorbij de rand van het zonnestelsel.

Er zal waarschijnlijk niemand in de buurt zijn, dus zie het, maar de zon zal uiteindelijk veranderen in een van de meest pittoreske objecten in de ruimte - een planetaire nevel. Maar voordat dat gebeurt, zal de gele dwerg die we hebben leren kennen en waarvan we afhankelijk zijn, groeien en uitbreiden totdat zijn buitenste straal voorbij de baan van de aarde reikt. De zon zal de aarde verzwelgen, die ophoudt te bestaan, maar er is geen tragedie aan de hand. Het is precies wat er gebeurt met sterren ter grootte van de zon.

In tegenstelling tot zeer grote, hete sterren, die onder hun eigen gewicht instorten om supernova te worden en samen te trekken tot neutronen sterren of zelfs gravitatie-singulariteiten die bekend staan ​​als zwarte gaten, sterren ter grootte van de zon verouderen veel meer kalm.

Wanneer de zon geen waterstof meer heeft om in zijn kern te verbranden, zal hij beginnen in te storten, maar de zwaartekracht zal het proces van heliumfusie beginnen, en de ineenstorting zal veranderen in een nieuwe periode van uitbreiding. De buitenste schil zal uitwaaieren tot bijna de baan van Mars en afkoelen, en de zon zal een rode reus worden.

Wanneer de kern geen smeltbaar materiaal meer heeft, zal deze weer instorten, maar de buitenste schil zal te ver weg zijn om aangetrokken te worden en zal gewoon wegdrijven. Ondertussen zal de superhete kern ioniserende stralingsstralen uitzenden, die de verspreidende wolk, die nu een planetaire nevel is, in een losbandige kleurenshow zullen veranderen.

Bekende afbeeldingen van de Helixnevel, Ringnevel en andere interstellaire wonderen geven een voorproefje van wat de zon over ongeveer 5 miljard jaar, een eeuwigheid of een eeuwigheid, in petto heeft.