Door Kevin Beck – Bijgewerkt op 24 maart 2022

Xurzon/iStock/GettyImages

Of je jezelf nu als een liefhebber van astronomie beschouwt of niet, de zon – een ster die zowel gevaarlijk hoge temperaturen uitstraalt als de levensondersteunende energie die onze planeet voedt – heeft de menselijke nieuwsgierigheid al lang geboeid. Toch is de zon geen uniforme lichtbal; het is een complex, gelaagd systeem dat wetenschappers opmerkelijk gedetailleerd in kaart hebben gebracht, zelfs vanuit ons verre perspectief.

De zon en het zonnestelsel

De zon bevindt zich in het hart van ons planetenstelsel en is verantwoordelijk voor 99,8% van de totale massa. De zwaartekracht houdt de acht planeten, dwergplaneten, manen, asteroïden en kometen in hun banen. Ter context:Mercurius voltooit een baan in 88 aardse dagen, terwijl Neptunus er 165 aardse jaren over doet om rond de zon te cirkelen. Met een leeftijd van ongeveer 4,5 miljard jaar is de zon een relatief gewone gele dwerg (spectraalklasse G2) die zich op ongeveer 26.000 lichtjaar – ongeveer 156.000 ly – van het Melkwegcentrum bevindt. Eén lichtjaar komt overeen met ongeveer 6 biljoen mijl, dus zelfs de verste planeet, Neptunus, bevindt zich op bijna 2,8 miljard mijl (≈1/2.000 van een lichtjaar) nog steeds heel dicht bij onze ster in kosmische termen.

De zon is niet alleen een oven; het drijft ook een krachtige interne elektrische stroom aan die een magnetisch veld genereert. Dit veld plant zich door de ruimte voort als de zonnewind:een stroom geladen deeltjes die de heliosfeer vult en interageert met planetaire magnetosferen.

Is de zon een ster?

Formeel is de zon een G2-ster, een van de middentemperatuurklassen in de reeks O – B – A – F – G – K – M. De oppervlaktetemperatuur bedraagt ​​5780 K, terwijl de kern ongeveer 15,5 tot 15,7 miljoen K bereikt. De dichtheid van de zon – ongeveer 1,4 gcm⁻³ – weerspiegelt de plasmatoestand, een sterk geïoniseerd gas. Het heeft een massa van 1,989×10³⁰kg en een straal van 6,96×10⁸m; licht doorkruist de diameter van de zon in iets meer dan twee seconden. De totale helderheid van de zon bedraagt ​​3,85×10²⁶W, wat ongeveer 1.340Wm⁻² aan de aarde levert. Hoewel bescheiden in vergelijking met de helderste sterren, heeft de zon een grotere massa dan 95% van de bekende sterren, wat de relatieve jeugd en kracht ervan onderstreept.

De interne structuur van de zon

Het binnenste van de zon is verdeeld in vier belangrijke regio's:

• Kern – De kern strekt zich uit tot ongeveer een kwart van de straal van de zon en is de plek waar waterstoffusie helium produceert en energie vrijgeeft. De temperatuur is hier hoger dan 15 miljoen K.
• Stralingszone – Vanaf de buitenrand van de kern tot ongeveer 70% van de straal beweegt energie naar buiten door straling. Omdat fotonen herhaaldelijk worden geabsorbeerd en opnieuw uitgezonden, duurt het enkele honderdduizenden jaren voordat energie zich door deze laag verspreidt.
• Convectieve zone – Dit gebied beslaat het buitenste kwart van de zon en heeft aan de basis temperaturen van rond de 2 miljoen K. Energie wordt getransporteerd door convectie (heet plasma stijgt, koelt af en daalt), waardoor deze laag zeer dynamisch is.
• Fotosfeer – Het zichtbare oppervlak van de zon, slechts ongeveer 500 km dik. Hier ontsnapt licht en daalt de temperatuur enigszins vanaf de basis van de fotosfeer (~7.500 K) naar het oppervlak (~5.780 K). Dit is de laag die we met het blote oog zien.

Externe lagen:chromosfeer en corona

Voorbij de fotosfeer ligt de atmosfeer van de zon, die bestaat uit twee lagen:

• Chromosfeer – De temperatuur strekt zich ongeveer 2.000 tot 10.000 kilometer boven de fotosfeer uit en daalt aanvankelijk voordat deze weer stijgt als gevolg van magnetische activiteit.
• Corona – De buitenste laag, die temperaturen bereikt van 1 à 2 miljoen K. Hoewel extreem dun (≈10 atomscm⁻³), strekt de corona zich uit over verschillende zonnestralen en is hij voorzien van magnetische veldlijnen die de zonnewindstromen geleiden.

Oppervlakteverschijnselen

Zonneactiviteit nabij het oppervlak manifesteert zich als zonnevlekken – koelere (≈4.000 K) gebieden in de fotosfeer – en zonnevlammen – explosieve vrijgave van energie over het hele elektromagnetische spectrum die minuten tot een uur kan duren. Deze gebeurtenissen, aangedreven door magnetische herverbinding, bepalen het ruimteweer en beïnvloeden de magnetosfeer van de aarde.

Samenvattend is de zon een gelaagde, dynamische ster waarvan de kern-, stralings- en convectiezones de energie genereren die we waarnemen, terwijl de fotosfeer, chromosfeer en corona een complexe atmosfeer vormen die interageert met het hele zonnestelsel.