Jordens sol: Fakta om solens alder, størrelse og historie
Et av de første bildene tatt av ESA/NASA Solar Orbiter under sitt første nærpass ved solen i 2020. (Bildekreditt: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)
Hoppe til:
- Dannelse og evolusjon
- Intern struktur og atmosfære
- Magnetfelt
- Kjemisk oppbygning
- Solflekker og solsykluser
- Historien om å observere solen
Solen ligger i hjertet av solsystemet, der den er det desidert største objektet. Den har 99,8% av solsystemets masse og er omtrent 109 ganger jordens diameter - omtrent en million jordarter kunne passe inne i solen.
Solens overflate er omtrent 10.000 grader Fahrenheit (5.500 grader Celsius) varm, mens temperaturen i kjernen når mer enn 27 millioner F (15 millioner C), drevet av kjernefysiske reaksjoner. Man må eksplodere 100 milliarder tonn dynamitt hvert sekund for å matche energien fra solen, ifølge NASA .
Solen er en av mer enn 100 milliarder stjerner i Melkeveien . Den går i bane rundt 25 000 lysår fra den galaktiske kjernen, og fullfører en revolusjon hver 250 millioner år eller så. Solen er relativt ung, en del av en generasjon stjerner kjent som Population I, som er relativt rike på grunnstoffer som er tyngre enn helium. En eldre generasjon stjerner kalles Population II, og en tidligere generasjon Population III kan ha eksistert, selv om ingen medlemmer av denne generasjonen er kjent ennå.
I slekt: Hvor varm er solen?
Hvordan solen dannet seg
Solen ble født for omtrent 4,6 milliarder år siden. Mange forskere tror at solen og resten av solsystemet ble dannet av en gigantisk, roterende sky av gass og støv kjent som soltåken. Da tåken kollapset på grunn av tyngdekraften, snurret den raskere og flatet til en disk. Det meste av materialet ble trukket mot midten for å danne solen.
I slekt: Hvordan ble solen dannet?
Solen har nok kjernebrensel til å holde seg mye som den er nå i ytterligere 5 milliarder år. Etter det vil det hovne opp til å bli en rød kjempe . Til slutt vil den kaste sine ytre lag, og den gjenværende kjernen vil kollapse for å bli en hvit dverg. Langsomt vil den hvite dvergen falme og gå inn i sin siste fase som et svakt, kult teoretisk objekt som noen ganger er kjent som en svart dverg .
I slekt: Når vil solen dø?
Diagram som viser solen i sentrum av vårt solsystem (ikke i målestokk).(Bildekreditt: NASA/JPL-Caltech)
Intern struktur og solens atmosfære
Solen og atmosfæren til solen er delt inn i flere soner og lag. Solens indre, fra innsiden og ut, består av kjernen, strålingssonen og den konvektive sonen. Solatmosfæren over det består av fotosfæren, kromosfæren, en overgangsregion og koronaen. Utover det er sol-vind , en utstrømning av gass fra koronaen.
Kjernen strekker seg fra solens sentrum til omtrent en fjerdedel av veien til overflaten. Selv om den bare utgjør omtrent 2% av solens volum, er den nesten 15 ganger tettheten av bly og rommer nesten halvparten av solens masse. Neste er strålingssonen, som strekker seg fra kjernen til 70% av veien til solens overflate, og utgjør 32% av solens volum og 48% av massen. Lys fra kjernen blir spredt i denne sonen, slik at det ofte kan ta en million år å passere et enkelt foton.
Konveksjonssonen når opp til solens overflate, og utgjør 66% av solens volum, men bare litt mer enn 2% av massen. Roiling 'konveksjonsceller' av gass dominerer denne sonen. Det finnes to hovedtyper av solkonveksjonsceller - granulasjonsceller som er omtrent 1000 kilometer brede og supergranuleringsceller som er omtrent 30 000 kilometer i diameter.
Fotosfæren er det laveste laget av solens atmosfære, og avgir lyset vi ser. Det er omtrent 500 kilometer tykt, selv om det meste av lyset kommer fra den laveste tredjedelen. Temperaturene i fotosfæren varierer fra 11.000 F (6 125 C) nederst til 7 460 F (4 125 C) på toppen. Neste opp er kromosfæren, som er varmere, opp til 35.500 F (19.725 C), og tilsynelatende består helt av piggete strukturer kjent som spicules, vanligvis rundt 1000 kilometer på tvers og opptil 6000 miles (10 000 km) høye .
Etter det er overgangsregionen noen hundre til noen få tusen miles tykk, som varmes opp av koronaen over den og kaster det meste av lyset som ultrafiolette stråler. På toppen er den superhete koronaen, som er laget av strukturer som sløyfer og strømmer av ionisert gass. Koronaen varierer vanligvis fra 900 000 F (500 000 C) til 10,8 millioner F (6 millioner C) og kan til og med nå titalls millioner grader når det oppstår en solfakkel. Saker fra korona blåses av når solvinden.
I slekt: Romvær: Solflekker, solfakler og koronale masseutstøtninger
Solens magnetfelt
Solens magnetfelt er vanligvis bare dobbelt så sterkt som jordas magnetfelt. Imidlertid blir den svært konsentrert i små områder og når opptil 3000 ganger sterkere enn vanlig. Disse knekkene og vridningene i magnetfeltet utvikler seg fordi solen spinner raskere ved ekvator enn på høyere breddegrader og fordi de indre delene av solen roterer raskere enn overflaten.
I slekt: Store magnetiske 'tau' driver kraftige soleksplosjoner
Disse forvrengningene skaper funksjoner som spenner fra solflekker til spektakulære utbrudd kjent som bluss og koronale masseutstøtninger. Bluss er de mest voldelige utbruddene i solsystemet, mens koronale masseutkast er mindre voldelige, men involverer ekstraordinære mengder materie - en enkelt utstøting kan sprute omtrent 20 milliarder tonn (18 milliarder tonn) materie ut i verdensrommet.
Kjemisk sammensetning av solen
Akkurat som de fleste andre stjerner består solen hovedsakelig av hydrogen, etterfulgt av helium. Nesten alt det gjenværende stoffet består av syv andre grunnstoffer - oksygen, karbon, neon, nitrogen, magnesium, jern og silisium. For hver 1 million hydrogenatomer i solen er det 98 000 helium, 850 oksygen, 360 karbon, 120 neon, 110 nitrogen, 40 magnesium, 35 jern og 35 silisium. Likevel er hydrogen det letteste av alle grunnstoffene, så det utgjør bare omtrent 72% av solens masse, mens helium utgjør omtrent 26%.
I slekt: Hva er solen laget av?
Se hvordan solbluss, solstormer og store utbrudd fra solen fungerer i denne guesswhozoo.com -infografikken. Se hele solstorminfografikken her .(Bildekreditt: Karl Tate/guesswhozoo.com)
Solflekker og solsykluser
Solflekker er relativt kjølige, mørke trekk på soloverflaten som ofte er omtrent sirkulære. De dukker opp der tette bunter av magnetfeltlinjer fra solens indre bryter gjennom overflaten.
Antall solflekker varierer som solmagnetisk aktivitet gjør - endringen i dette tallet, fra et minimum av ingen til maksimalt omtrent 250 solflekker eller klynger av solflekker og deretter tilbake til et minimum, er kjent som solsyklusen, og er i gjennomsnitt ca. 11 år lang. På slutten av en syklus reverserer magnetfeltet raskt polariteten.
I slekt: Største solflekk på 24 år imponerer forskere, men mystifiserer også
Historien om å observere solen
ESA-NASA Solar Orbiter og NASAs Parker Solar Probe studerer for tiden solen i enestående detaljer fra en nærmere avstand enn noen romskip før.(Bildekreditt: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL)
Gamle kulturer endret ofte naturlige fjellformasjoner eller bygde steinmonumenter for å markere bevegelsene til solen og månen, kartlegge årstidene, lage kalendere og overvåke formørkelser. Mange trodde at solen kretset rundt jorden, med den gamle greske forskeren Ptolemaios som formaliserte denne 'geosentriske' modellen i 150 f.Kr. Så, i 1543, Nicolaus Copernicus beskrev en heliosentrisk (solsentrert) modell av solsystemet, og i 1610, Galileo Galilei oppdagelsen av Jupiters måner bekreftet at ikke alle himmellegemer sirklet rundt jorden.
For å lære mer om hvordan solen og andre stjerner fungerer, begynte forskere etter tidlige observasjoner ved bruk av raketter å studere solen fra jordens bane. NASA lanserte en serie med åtte baneobservatorier kjent som det Orbiting Solar Observatory mellom 1962 og 1971. Syv av dem var vellykkede, og analyserte solen ved ultrafiolette og røntgenbølgelengder og fotograferte den superhete koronaen, blant andre prestasjoner.
I 1990 lanserte NASA og European Space Agency Ulysses -sonden for å gjøre de første observasjonene av polarområdene. I 2004 returnerte NASAs romfartøy Genesis prøver av solvinden til jorden for undersøkelse. I 2007 ble NASAs doble romfartøy Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) -oppdraget returnerte de første tredimensjonale bildene av solen. NASA mistet kontakten med STEREO-B i 2014, som ikke var i kontakt med unntak av en kort periode i 2016. STEREO-A er fortsatt fullt funksjonell.
De Solar og Heliospheric Observatory (SOHO), som i fjor feiret 25 år i verdensrommet, har vært et av de viktigste soloppdragene hittil. Designet for å studere solvinden, samt solens ytre lag og indre struktur, har den avbildet strukturen til solflekker under overflaten, målt akselerasjonen til solvinden, oppdaget koronale bølger og soltornadoer, funnet mer enn 1000 kometer, og revolusjonerte vår evne til å forutsi romvær.
Solar Dynamics Observatory (SDO), som ble lansert i 2010, har returnert aldri før sett detaljer om materiale som strømmer utover og bort fra solflekker, samt ekstreme nærbilder av aktivitet på soloverflaten og de første høyoppløselige målingene av solfakkel i et bredt spekter av ekstreme ultrafiolette bølgelengder.
Det nyeste tilskuddet til den solobserverende flåten er NASAs Parker Solar Probe, som ble lansert i 2018, og ESA/NASA Solar Orbiter, som ble lansert i 2020. Begge disse romfartøyene kretser solen nærmere enn noen romskip før, og tar komplementære målinger av miljøet i i nærheten av stjernen.
Under sine nære passeringer dykker Parker Solar Probe ned i solens ytre atmosfære, koronaen, og må tåle temperaturer som er varmere enn en million grader Fahrenheit. Når det er nærmest, vil Parker Solar Probe bare fly 6,5 millioner kilometer til solens overflate (avstanden mellom solen og jorden er 150 millioner km). Målingene den gjør, hjelper forskere med å lære mer om hvordan energi strømmer gjennom solen, solvindens struktur og hvordan energiske partikler akselereres og transporteres.
I slekt: NASA Parker Solar Probe spiker solens flyby når romværsyklusen stiger
Mens Solar Orbiter ikke flyr så nær som Parker Solar Probe, er den utstyrt med høyteknologiske kameraer og teleskoper som tar bilder av solens overflate fra den nærmeste avstand noensinne. Det var ikke teknisk mulig for Parker Solar Probe å bære et kamera som ville se direkte på soloverflaten.
På sitt nærmeste vil Solar Orbiter passere på omtrent 43 millioner kilometer fra stjernen - omtrent 25% nærmere enn Merkur. Under sin første perihelion, punktet i sin elliptiske bane nærmest solen, nærmet romskipet seg solen til omtrent halvparten av avstanden fra jorden. Bildene som ble oppnådd under den første perihelionen, utgitt i juni i fjor, var de nærmeste bildene av solen som noen gang er tatt og avslørte tidligere usynlige trekk på stjernens overflate - miniatyrbluss kalt bålene.
Etter at Solar Orbiter har fullført noen få nærpasseringer, vil misjonskontrollører begynne å heve bane ut av ekliptikkplanet der planetene kretser, slik at romfartøyets kameraer kan ta de første nærbildene av solens poler. Kartlegging av aktiviteten i polarområdene vil hjelpe forskere til bedre å forstå solens magnetfelt, som driver den 11 år lange solsyklusen.
Denne artikkelen ble oppdatert 9. juni 2021 av guesswhozoo.com seniorforfatter Tereza Pultarova.
