ZON: OORSPRONG, KENMERKEN, STRUCTUUR, SAMENSTELLING, ACTIVITEIT - ARTE - 2025

De zon is de ster die het centrum van het zonnestelsel vormt en het dichtst bij de aarde staat, waaraan hij energie levert in de vorm van licht en warmte, waardoor de seizoenen, het klimaat en de oceaanstromingen van de planeet ontstaan. Kortom, het bieden van de primaire voorwaarden die nodig zijn voor het leven.

De zon is het belangrijkste hemellichaam voor levende wezens. Er wordt aangenomen dat het zijn oorsprong ongeveer 5 miljard jaar geleden vond, uit een immense wolk van stellaire materie: gas en stof. Deze materialen begonnen aan elkaar te kleven dankzij de zwaartekracht.

De zon levert energie en warmte aan de planeet, zodat daar leven kan ontstaan. Bron: Pexels

Zeer waarschijnlijk werden daar de overblijfselen van enkele supernovae geteld, sterren vernietigd door een kolossale ramp, die aanleiding gaf tot een structuur genaamd proto-ster.

De zwaartekracht zorgde ervoor dat steeds meer materie zich ophoopte en daarmee nam ook de temperatuur van de protoster toe tot een kritiek punt, rond de 1 miljoen graden Celsius. Precies daar ontstond de kernreactor die aanleiding gaf tot een nieuwe stabiele ster: de zon.

In zeer algemene termen kan de zon als een vrij typische ster worden beschouwd, hoewel met massa, straal en enkele andere eigenschappen die buiten het "gemiddelde" onder de sterren vallen. Later zullen we zien in welke categorie de zon tot de sterren behoort die we kennen.

De mensheid is altijd gefascineerd geweest door de zon en heeft veel manieren bedacht om deze te bestuderen. In wezen gebeurt de waarneming door middel van telescopen, die lang op aarde waren en nu ook op satellieten.

Talloze eigenschappen van de zon zijn bekend door middel van licht, zo stelt spectroscopie ons in staat om de samenstelling te kennen, dankzij het feit dat elk element een onderscheidend spoor achterlaat. Meteorieten zijn een andere geweldige bron van informatie, omdat ze de oorspronkelijke samenstelling van de protostellaire wolk behouden.

Algemene karakteristieken

Hier zijn enkele van de belangrijkste kenmerken van de zon die vanaf de aarde zijn waargenomen:

-Zijn vorm is praktisch bolvormig, hij vlakt nauwelijks iets af aan de polen vanwege zijn rotatie, en vanaf de aarde wordt hij gezien als een schijf, vandaar dat hij soms de zonneschijf wordt genoemd.

-De meest voorkomende elementen zijn waterstof en helium.

-Gemeten vanaf de aarde, is de hoekmaat van de zon ongeveer ½ graad.

-De straal van de zon is ongeveer 700.000 km en wordt geschat op basis van de hoekgrootte. De diameter is dus ongeveer 1.400.000 km, ongeveer 109 keer die van de aarde.

-De gemiddelde afstand tussen de zon en de aarde is de astronomische afstandseenheid.

-Wat zijn massa betreft, het wordt verkregen uit de versnelling die de aarde verkrijgt wanneer ze rond de zon beweegt en de zonnestraal: ongeveer 330.000 keer groter dan de aarde of ongeveer 2 x 10 ³⁰ kg.

-Ervaar cycli of perioden van grote activiteit, gerelateerd aan zonnemagnetisme. Dan verschijnen zonnevlekken, fakkels of fakkels en uitbarstingen van coronale massa.

-De dichtheid van de zon is veel lager dan die van de aarde, aangezien het een gasvormige entiteit is.

-In termen van zijn helderheid, die wordt gedefinieerd als de hoeveelheid energie die wordt uitgestraald per eenheid van tijd -kracht-, komt deze overeen met 4 x 10 ³³ ergs / s of meer dan 10 ²³ kilowatt. Ter vergelijking: een gloeilamp straalt minder dan 0,1 kilowatt uit.

-De effectieve temperatuur van de zon is 6000 ºC. Het is een gemiddelde temperatuur, we zullen later zien dat de kern en de corona gebieden veel heter zijn dan dat.

Classificatie van de zon

De zon wordt beschouwd als een gele dwergster. In deze categorie vallen sterren met een massa tussen 0,8 en 1,2 maal de massa van de zon.

Volgens hun helderheid, massa en temperatuur hebben sterren bepaalde spectrale kenmerken. Een diagram kan worden gemaakt door de ster op een grafiek van temperatuur versus helderheid te plaatsen, bekend als een Hertzsprung-Russell-diagram.

Classificatie van sterren in het Hertzsprung-Russell-diagram. De zon staat in de hoofdreeks. Bron: Wikimedia Commons.

In dit diagram is er een gebied waar de meeste bekende sterren zich bevinden: de hoofdreeks.

Daar brengen de sterren bijna hun hele leven door en volgens de genoemde kenmerken krijgen ze een spectraaltype toegewezen die wordt aangeduid met een hoofdletter. Onze zon valt in de categorie van stertype G2.

Een andere vrij algemene manier om sterren te classificeren is in drie grote groepen sterrenpopulaties: I, II en III, een onderscheid gemaakt op basis van het aantal zware elementen in hun samenstelling.

Populatie III-sterren behoren bijvoorbeeld tot de oudste, gevormd aan het begin van het heelal, kort na de oerknal. Helium en waterstof voeren de boventoon.

Daarentegen zijn populaties I en II jonger en bevatten ze meer zware elementen, dus wordt aangenomen dat ze zijn gevormd met materie die is achtergelaten door supernova-explosies van andere sterren.

Hiervan is Population II ouder en bestaat uit koudere en minder heldere sterren. Onze zon is ingedeeld in populatie I, een relatief jonge ster.

Structuur

Gelaagde structuur van de zon. Bron: Wikimedia Commons.

Om de studie te vergemakkelijken, is de structuur van de zon verdeeld in 6 lagen, verdeeld in goed gedifferentieerde gebieden, beginnend van binnenuit:

-De zonnekern

-Stralingszone

-Convectieve zone

-Fotosfeer

-Chromosfeer

Kern

De grootte is ongeveer 1/5 van de zonnestraal. Daar produceert de zon de energie die het uitstraalt, dankzij de hoge temperaturen (15 miljoen graden Celsius) en de heersende drukken, waardoor het een fusiereactor is.

In deze reactor werkt de zwaartekracht als stabilisator, waar reacties plaatsvinden waarbij verschillende chemische elementen ontstaan. In de meest elementaire worden waterstofkernen (protonen) heliumkernen (alfadeeltjes), die stabiel zijn onder de omstandigheden die heersen in de kern.

Dan worden zwaardere elementen geproduceerd, zoals koolstof en zuurstof. Al deze reacties maken energie vrij die door het inwendige van de zon reist en zich door het zonnestelsel, inclusief de aarde, verspreidt. Geschat wordt dat de zon elke seconde 5 miljoen ton massa omzet in pure energie.

Stralende zone

Energie uit de kern beweegt zich naar buiten via een stralingsmechanisme, net zoals een vuur in een vreugdevuur de omgeving verwarmt.

In dit gebied bevindt materie zich in een plasmatoestand, bij een temperatuur die niet zo hoog is als in de kern, maar het bereikt ongeveer 5 miljoen kelvin. De energie in de vorm van fotonen - de pakketjes of "quanta" van licht - wordt vele malen doorgelaten en opnieuw geabsorbeerd door de deeltjes waaruit het plasma bestaat.

Het proces is traag, hoewel het gemiddeld ongeveer een maand duurt voordat de fotonen uit de kern het oppervlak bereiken, soms kan het tot een miljoen jaar duren om verder te reizen naar de buitenste gebieden, zodat we het in de vorm van licht kunnen zien.

Convectieve zone

Omdat de aankomst van fotonen uit de stralingszone wordt vertraagd, daalt de temperatuur in deze laag snel tot 2 miljoen Kelvin. Het transport van energie gebeurt toevallig door convectie, aangezien de materie hier niet zo geïoniseerd is.

Het transport van energie door convectie wordt geproduceerd door de beweging van wervelingen van gassen bij verschillende temperaturen. De verwarmde atomen stijgen dus op naar de buitenste lagen van de zon en dragen deze energie met zich mee, maar op een niet-homogene manier.

Fotosfeer

Deze "lichtsfeer" is het schijnbare oppervlak van onze ster, degene die we ervan zien (je moet altijd speciale filters gebruiken om de zon rechtstreeks te zien). Het is duidelijk omdat de zon niet vast is, maar is gemaakt van plasma (een zeer heet, sterk geïoniseerd gas), waardoor het een echt oppervlak mist.

De fotosfeer kan worden bekeken door een telescoop die is uitgerust met een filter. Het ziet eruit als glanzende korrels op een iets donkerdere achtergrond, waarbij de helderheid naar de randen iets afneemt. De korrels zijn te wijten aan de convectiestromen die we eerder noemden.

De fotosfeer is tot op zekere hoogte transparant, maar dan wordt het materiaal zo dicht dat je er niet doorheen kunt kijken.

Chromosfeer

Het is de buitenste laag van de fotosfeer, equivalent aan de atmosfeer en met een roodachtige helderheid, met een variabele dikte tussen 8.000 en 13.000 en een temperatuur tussen 5.000 en 15.000 ºC. Het wordt zichtbaar tijdens een zonsverduistering en veroorzaakt gigantische gloeiende gasstormen met een hoogte van duizenden kilometers.

Kroon

Het is een onregelmatig gevormde laag die zich uitstrekt over verschillende zonnestralen en zichtbaar is voor het blote oog. De dichtheid van deze laag is lager dan die van de rest, maar kan wel 2 miljoen kelvin bereiken.

Het is nog niet duidelijk waarom de temperatuur van deze laag zo hoog is, maar op de een of andere manier houdt het verband met de intense magnetische velden die de zon produceert.

Aan de buitenkant van de corona bevindt zich een grote hoeveelheid stof geconcentreerd in het equatoriale vlak van de zon, dat het licht van de fotosfeer verstrooit en het zogenaamde zodiakaallicht genereert, een strook van zwak licht die na zonsondergang met het blote oog te zien is. zon, nabij het punt aan de horizon waaruit de ecliptica tevoorschijn komt.

Er zijn ook lussen die van de fotosfeer naar de corona gaan, gevormd uit gas dat veel kouder is dan de rest: het zijn de protuberansen van de zon, zichtbaar tijdens verduisteringen.

Heliosfeer

Een diffuse laag die zich uitstrekt voorbij Pluto, waarin de zonnewind wordt geproduceerd en het magnetisch veld van de zon zich manifesteert.

Samenstelling

Bijna alle elementen die we kennen uit het periodiek systeem zijn te vinden in de zon. Helium en waterstof zijn de meest voorkomende elementen.

Uit de analyse van het zonnespectrum is bekend dat de chromosfeer is samengesteld uit waterstof, helium en calcium, terwijl ijzer, nikkel, calcium en argon in geïoniseerde toestand in de corona zijn gevonden.

Natuurlijk is de zon in de loop van de tijd van samenstelling veranderd en zal dat blijven doen omdat ze haar voorraad waterstof en helium verbruikt.

Zonne-activiteit

Vanuit ons oogpunt lijkt de zon vrij kalm. Maar in werkelijkheid is het een plaats vol bedrijvigheid, waar verschijnselen op een onvoorstelbare schaal plaatsvinden. Alle verstoringen die continu op de zon optreden, worden zonneactiviteit genoemd.

Magnetisme speelt een zeer belangrijke rol bij deze activiteit. Enkele van de belangrijkste verschijnselen die op de zon plaatsvinden, zijn:

Uitsteeksels van de zon

Uitsteeksels, bulten of filamenten vormen zich in de kruin en bestaan ​​uit gasstructuren op hoge temperatuur die een grote hoogte bereiken.

Ze worden gezien aan de rand van de zonneschijf in de vorm van langwerpige structuren die in elkaar grijpen en continu worden gewijzigd door het magnetische veld van de zon.

Coronale massa-ejecties

Zoals de naam al aangeeft, wordt een grote hoeveelheid materie met hoge snelheid uitgeworpen door de zon, met een snelheid van ongeveer 1000 km / s. Het komt doordat de magnetische veldlijnen met elkaar en rond een zonneprofiel verstrengeld zijn, waardoor het materiaal ontsnapt.

Ze duren meestal uren, totdat de magnetische veldlijnen uit elkaar vallen. Coronale massa-ejecties creëren een grote stroom deeltjes die binnen een paar dagen de aarde bereikt.

Deze stroom deeltjes staat in wisselwerking met het aardmagnetisch veld en manifesteert zich onder andere als noorderlicht en zuiderlicht.

Zonnevlekken

Het zijn gebieden van de fotosfeer waar het magnetische veld erg intens is. Ze zien eruit als donkere vlekken op de zonneschijf en hebben een lagere temperatuur dan de rest. Ze verschijnen over het algemeen in zeer variabele groepen, waarvan de periodiciteit 11 jaar is: de beroemde zonnecyclus.

De groepen vlekken zijn zeer dynamisch, volgen de rotatiebeweging van de zon, met een grotere vlek die naar voren gaat en een andere die de groep sluit. Wetenschappers hebben met relatief succes geprobeerd het aantal vlekken in elke cyclus te voorspellen.

Vlammen

Ze treden op wanneer de zon materiaal uit de chromosfeer en de corona verdrijft. Ze worden gezien als een lichtflits waardoor sommige delen van de zon er helderder uitzien.

Dood

Zoals elke ster zal de zon op een dag verdwijnen, maar dat zal niet in de nabije toekomst zijn. Bron: Pxhere.

Zolang de nucleaire brandstof meegaat, zal de zon blijven bestaan. Onze ster voldoet nauwelijks aan de voorwaarden om te sterven in een grote catastrofe van het supernova-type, want daarvoor heeft een ster een veel grotere massa nodig.

Dus de kans is groot dat als de reserves uitgeput raken, de zon zal opzwellen en in een rode reus zal veranderen, waardoor de oceanen van de aarde verdampen.

De lagen van de zon zullen zich eromheen verspreiden, de planeet overspoelen en een nevel vormen die bestaat uit zeer helder gas, een aanblik die de mensheid zou kunnen waarderen als ze zich tegen die tijd op een verre planeet had gevestigd.

Het overblijfsel van de oude zon dat in de nevel zal blijven, zal een heel kleine witte dwerg zijn, ongeveer zo groot als de aarde, maar veel dichter. Het zal heel, heel langzaam afkoelen, in dit stadium kan het ongeveer 1 miljard jaar langer doorbrengen, totdat het een zwarte dwerg wordt.

Maar op dit moment is er geen reden tot ongerustheid. De zon heeft op dit moment naar schatting minder dan de helft van zijn leven geleefd en het zal tussen de 5000 en 7000 miljoen jaar duren voordat het stadium van de rode reus begint.

Referenties

1. Alles over de ruimte. 2016 Ronde van het heelal. Stel je voor publiceren.
2. Hoe het werkt. 2016. Book of Space. Stel je voor publiceren.
3. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Redactioneel Reverté.
4. Wikipedia. Hertzsprung-Russell-diagram. Hersteld van: es.wikipedia.org.
5. Wikipedia. Stellaire bevolking. Hersteld van: es.wikipedia.org.