De basis van het zonnestelsel: de zon

De zon is een reusachtige hete bol van gas waar de aarde omheen draait. Deze ster is ongeveer 300.000 keer zo zwaar als onze aarde en de kern van de zon is ongeveer 15 miljoen graden. Elke lichtstip in de lucht die we in het donker kunnen zien is een ster. De zon is de enige ster die zo dichtbij staat dat we hem kunnen zijn als schijf. De zon produceert continue warmte die wij kunnen voelen. De zon maakt het leven voor ons op aarde mogelijk. Waaruit bestaat de zon, hoe komt het dat de zon zo heet is en hoe lang blijft de zon nog bestaan?

Het zonnestelsel

De zon is een ster en het is de enige ster in de buurt van de aarde die we kunnen zien als een schijf in plaats van een klein stipje. De zon is enorm groot en het neemt zelfs 99,86 procent van de totale massa voor zijn rekening. De zon is zo groot dat er wel een miljoen aardbollen in zouden passen. De zon is het belangrijkste onderdeel van ons zonnestelsel. Vanaf de zon gezien, zijn er de volgende planeten: Mercurius, Venus, aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Vroeger behoorde Pluto ook nog tot het rijtje planeten, maar Pluto voldoet niet meer aan de definitie van een planeet. Buiten ons zonnestelsel zijn er binnen de Melkweg miljarden sterren.

Afmetingen van de zon

De zon is enorm groot. Hij heeft een diameter van 1,39 miljoen kilometer en is ongeveer 300.000 keer zo zwaar als de aarde. Net zoals alle sterren is de zon een bol van gas dat bijeen wordt gehouden door de eigen zwaartekracht. De aarde is ongeveer 4,55 miljard geleden ontstaan uit het bouwpuin van het ontstaan van de zon. Sindsdien produceert hij vrijwel constant licht en warmte, in tegenstelling tot planeten die alleen licht kunnen reflecteren. De kern van de zon is ongeveer 15 miljoen graden en het oppervlakte zo’n 5500 graden. De zon doet er 27 aardse dagen over om te roteren en de middellijn is 1.391.900 kilometer.

Waar is de zon van gemaakt?

Vroeger werd gedacht dat de zon bestond uit ijzer. In de negentiende eeuw hadden wetenschappers ontdekt dat de verhitte atomen licht uit konden zenden op specifieke golflengten. Elk element wat er bestaat heeft een soort van eigen vingerafdruk en in het spectrum van de zon was de vingerafdruk van ijzer prominent aanwezig. Later bleek dat niet zo te zijn. Atomen zenden licht uit of zij absorberen het wanneer een elektron overgaat van de ene baan rond de atoomkern naar de andere. Sommige atomen verliezen hun elektronen als ze heet worden. Waterstof en helium zijn lichte elementen met respectievelijk één en twee elektronen. Deze vallen hierdoor bijna niet op in het spectrum van de zon. IJzeratomen zijn zwaar en verliezen bijna nooit al hun 26 elektronen. Daarom was ijzer prominent aanwezig in het spectrum van de zon. Uiteindelijk is gebleken dat de zon vooral uit waterstof en helium bestaat.

Waarom de zon heet is

De zon is heel zwaar en het gewicht oefent een grote druk uit op de kern van de zon. De samengeperste lucht wordt daarom heet. Door de grote hoeveelheid massa die op de kern drukt is het binnen in de zon onvoorstelbaar heet. Bij deze extreme temperaturen verandert alle materie in een elektrisch geladen gas of plasma. Deze plasma is ongeacht de samenstelling uniform. Het maakt eigenlijk niet uit waar de zon van gemaakt is, want uiteindelijk eindigt alles in deze plasmatoestand. De zon bestaat uit ongeveer twee quadriljard ton waterstof en helium. Toch speelt de samenstelling een rol, dit heeft te maken met het ontsnappen van de elektronen. Hoe meer elektronen er in een atoom voorkomen, des te efficiënter wordt de warmte in de kern vastgehouden.

Waarom blijft de zon heet?

De uitgestraalde hitte van de zon wordt continu aangevoerd zodat de temperatuur blijft behouden. Naar schatting is de zon bijna 5 miljard jaar oud. Vroeger dacht men dat de zon uit steenkool bestond. Als dat zo zou zijn, dan zou de zon nauwelijks vijfduizend jaar kunnen branden. De energiebron van de zon moet per kilo een miljoen keer zo sterk geconcentreerd zijn als steenkool. In de vorige eeuw werd een energiebron ontdekt die zo geconcentreerd was: kernenergie. Bij de extreem hoge temperaturen binnen in de zon zullen de kernen van het lichtste element waterstof fuseren tot kernen van het op een na lichtste element helium. Dit proces is erg niet erg efficiënt. Gemiddeld doen twee waterstofatomen er tien miljard jaar over om te fuseren. De zon kan dus op deze wijze miljarden jaren energie produceren.

Explosies op de zon

Door de energie en magnetische velden ontstaan er explosies aan het oppervlakte van de zon. Dit worden ook wel zonnevlammen genoemd. Er ontstaat een straling over het hele gebied van het elektromagnetische spectrum. Sommige uitbarstingen zijn zo groot dat ze ervoor kunnen zorgen dat er op aarde de radioverbinding en elektriciteitscentrales uitvallen. De materie die tijdens een explosie wordt uitgestoten, komt in een zonnewind terecht.

Zonnewind

Een zonnewind is een stroom van geladen deeltjes die ontsnappen aan het oppervlakte van de zon. Die deeltjes hebben een hoge snelheid. De zon verliest op deze manier materiaal, wat in de 4,6 miljard jaar van zijn bestaan overeenkomst met ongeveer 0,01 procent van haar totale massa. Zonnewind bevat protonen, elektronen, alfadeeltjes en een kleine fractie van hooggeladen ionen. Deze passeren de aarde met een gemiddelde snelheid van zo'n 450 km/s.

De dood van de zon

Zonlicht komt vrij omdat er in de kern van de zon waterstofkernen worden samengevoegd tot heliumkernen. Heliumkernen zijn zwaarder dan waterstofkernen. Ze vallen dus naar de kern van de zon. Door de eigen zwaartekracht zal de kern van de zon verder krimpen en steeds heter en helderder worden. De zon is daarom al 30 procent helderder geworden dan kort na zijn geboorte. De temperatuur van het binnenste de zon zal alleen maar blijven toenemen. De withete kern van de zon zal blijven krimpen en zit verstopt in een mantel die koeler is. De buitenkant wordt door de hitte van de zon steeds verder opgeblazen. De zon zal uiteindelijk uitdijen totdat hij zo groot is als de huidige baan van de aarde. De aarde zal tegen die tijd naar buiten zijn bewogen omdat de zon dan minder zwaartekracht uitoefent. Als over ongeveer 5 miljard jaar alle waterstof op is, zal de zon veranderen in een witte dwerg ter grootte van de aarde die langzaam uitdooft. De zon komt dus niet knallend aan zijn einde, maar juist heel stilletjes.

Lees verder

• Ons zonnestelsel: het ontstaan, de planeten en de zon
• Exoplaneten: wat zijn dat en hoe worden ze ontdekt