Onze fantastische zon: van zonnevlek naar noorderlicht

Op 1 november 2015 publiceerde NASA een film met de zon en haar activiteit in de hoofdrol. De zon, voor ons gevoel een onuitputtelijke bron van energie, licht en leven. Op de zon vinden unieke en explosieve krachten plaats die voor ons letterlijk van levensbelang zijn. Prachtig, krachtig, maar soms met een vernietigende kracht. Misschien heb je in de donkere uurtjes wel eens mogen genieten van het poollicht of het noorderlicht. Ook dat ontstaat door de kracht van de zon.

De zon

Onze zon is een ster, het middelpunt van het zonnestelsel waar acht planeten, waaronder de aarde, een aantal dwergplaneten en de nodige asteroïden kometen behoren. Onze zon is een middelgrote ster. Sterrenkundigen delen de zon in bij de gele dwergen.
NASA heeft een schitterend filmpje gepubliceerd dat de processen op de zon prachtig in beeld brengt. Maar daarover lees je verderop meer.

Afmetingen en samenstelling van de zon

De massa van de zon is ongeveer 333.000 keer het gewicht van de aarde en daarmee met afstand het zwaarste object in ons zonnestelsel, met ongeveer 99,86% van totaal aan massa in het hele zonnestelsel. De diameter van de zon is ongeveer 1.392.685 kilometer en dat is ongeveer 109 keer de diameter van de aarde. De zon is hiermee niet alleen het zwaarste object van het zonnestelsel, het is ook veruit het grootste. Onze aarde zou er meer dan een miljoen keer in passen. De zon bestaat in de buitenste lagen voor ongeveer 70% uit waterstof, 28% uit helium. In het centrum van de zon vindt op grote schaal kernfusie plaats, waardoor waterstof in helium wordt omgezet. Dat houdt in dat je in het centrum relatief meer helium zult vinden dan in de buitenlagen, en dus minder waterstof.

De plaats van de zon

De aarde staat ongeveer 149,6 miljoen kilometer van de zon af. Deze afstand wordt ook wel Astronomische Eenheid genoemd (afgekort AE), waarmee het uitdrukken van afstanden naar andere objecten in het zonnestelsel wat gemakkelijker uit te drukken is. Aangezien licht met een snelheid van 300.000 kilometer per seconde gaat valt uit te rekenen dat het licht van de zon er 8 minuten en 19 seconden over doet om ons te bereiken. De zon zelf staat op haar beurt weer 27000 lichtjaar van het middelpunt van ons sterrenstelsel (de Melkweg) af

Een kernachtige reactie

De hoeveelheid massa in de zon zorg voor een enorme zwaartekracht op de zon. Hierdoor wordt zo’n druk op de materie uitgeoefend dat de temperatuur in de kern kan oplopen tot ongeveer 15 miljoen kelvin. Door die hoge temperatuur kunnen kernfusiereacties plaatsvinden, waarbij waterstof wordt omgezet in helium. Bij dat proces komt een enorme hoeveelheid energie vrij, die uit wordt gestraald door het hele zonnestelsel. Hoewel er per seconde zo’n 700 miljoen ton waterstof wordt omgezet is er in de zon voldoende voorraad om het fusieproces nog zo’n vijf miljard gaande te houden.

Zonnestraling

De energie die bij het fusieproces vrijkomt wordt als straling door het zonnestelsel uitgezonden. Een deel daarvan is in een frequentie die we kunnen waarnemen als licht. De straling zorgt niet alleen voor licht maar ook voor warmte. Dank zij die zonnestraling kunnen we niet alleen zien, ze zorgt er ook voor dat op aarde leven mogelijk is.

Zonneactiviteit

De processen op de zon zien er voor ons redelijk constant uit, maar bij nadere beschouwing zijn ze dat niet. Er zijn stormen, depressies en fonteinen van plasma te zien, kolkende poelen van ongekende hitte en energie. Soms zijn op het oppervlak van de zon donkere vlekken waar te nemen, plaatsen waar de temperatuur relatief wat lager is. Misschien 1000 tot 1500 graden lager, maar toch nog zo’n 5000 keer helderder dan de volle maan. Ook naar een zonnevlek kijk je dus nooit met onbeschermde ogen.

Weerbericht van de zon: zonnevlekken

Zonnevlekken ontstaan door optredende sterke magneetvelden, die ervoor zorgen dat de opgebouwde warmte in het binnenste van de zon moeilijker naar het oppervlak kan komen. Het is altijd tijdelijk, de zonnevlekken verdwijnen ook weer. De zonnevlekken zeggen iets over de mate van activiteit, ze zijn als het ware een weerbericht van de zon. Hoe actiever de zon, hoe meer zonnevlekken te zien zijn. Er zijn verschillende typen zonnevlekken te onderscheiden, bovendien treden zonnevlekken vaak in groepen op. Na waarnemingen kon worden vastgesteld dat de activiteit van de zon in een cyclus past. Zo’n zonnecyclus duurt ongeveer elf jaar. Is de periode op zijn maximum, dat zijn er soms honderden zonnevlekken te zien, is de cyclus op zijn minimum dat kun je soms weken wachten voor er weer een zonnevlek waar te nemen is. Op het zonnemaximum wisselen de magnetische polen van de zon van plaats, dit gebeurde bijvoorbeeld in december 2013.

Effect op aarde: het poollicht

Als er veel zonnevlekken te zien zijn, zit de zon in een actieve periode. Als de zon erg actief is zijn er veel explosies van energie waarbij geladen deeltjes het zonnestelsel in worden geslingerd. Als die deeltjes in contact komen het met magnetisch veld veroorzaakt dat bijzondere, lichtende effecten die we in het noorden kennen als noorderlicht, op het zuidelijk halfrond als zuiderlicht, en we kortweg kunnen samenvatten met het woord poollicht.

Waarnemingen van het poollicht

In tijden van hoge zonneactiviteit is de kans op waarnemen van poollicht het grootste. De kans op waarneming op aarde is richting de noord- of zuidpool dan het grootste. Je hebt er dan nog twee dingen voor nodig: een wolkenloze hemel en donkere uurtjes. Overdag zou het directe zonnelicht het poollicht helemaal overstralen.

Alleen op aarde?

Voor poollicht heb je aan de ene kant de geladen deeltjes nodig die door een actieve zon het zonnestelsel in worden gestuurd. Anderzijds heb je een planeet met een sterk magnetisch veld nodig om het poollicht zichtbaar te maken. Op aarde hebben we het geluk dat we zo’n magnetisch veld hebben, maar ook Jupiter en Saturnus hebben sterke magnetische velden. Ook daar is het poollicht dus waar te nemen.

NASA

Het is fascinerend om een kijkje te nemen op het oppervlak van de zon. Niet echt natuurlijk, dergelijk hoge temperaturen zijn acuut dodelijk. Gelukkig kan het anders. NASA heeft een film gemaakt, op grond van beelden die zijn gemaakt door NASA’s Solar Dynamics Observatory. Door elke twaalf seconden een opname te maken in tien verschillende golflengtes in het onzichtbare ultraviolette licht. Aan elke golflengte is een unieke kleur toegewezen. Dit alles resulteert in een unieke film, die je door deze link gewoon op je computer kunt bekijken. Wil je een hogere resolutie? Dat kan ook. Ga dan naar de site van NASA..