Jordens sol: Fakta om solens alder, størrelse og historie

Et af de første billeder taget af ESA/NASA Solar Orbiter under sit første tæt pass ved solen i 2020.

Et af de første billeder taget af ESA/NASA Solar Orbiter under sit første tæt pass ved solen i 2020. (Billedkredit: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)



Hop til:

Solen ligger i hjertet af solsystemet, hvor den er langt det største objekt. Det rummer 99,8% af solsystemets masse og er omtrent 109 gange Jordens diameter - omkring en million jordarter kunne passe inde i solen.



Solens overflade er omkring 10.000 grader Fahrenheit (5.500 grader Celsius) varm, mens temperaturen i kernen når mere end 27 millioner F (15 millioner C), drevet af atomreaktioner. Man skulle eksplodere 100 milliarder tons dynamit hvert sekund for at matche den energi, solen producerer, ifølge NASA .

Solen er en af ​​mere end 100 milliarder stjerner i Mælkevejen . Det kredser omkring 25.000 lysår fra den galaktiske kerne og fuldender en revolution en gang hvert 250 millioner år eller deromkring. Solen er relativt ung, en del af en generation af stjerner kendt som Population I, som er relativt rige på grundstoffer, der er tungere end helium. En ældre generation af stjerner kaldes Population II, og en tidligere generation af Population III kan have eksisteret, selv om ingen medlemmer af denne generation er kendt endnu.



Relaterede: Hvor varm er solen?

Hvordan solen dannede sig

Solen blev født for omkring 4,6 milliarder år siden. Mange forskere tror, ​​at solen og resten af ​​solsystemet er dannet af en kæmpe, roterende sky af gas og støv kendt som soltågen. Da stjernetågen kollapsede på grund af dens tyngdekraft, snurrede den hurtigere og fladede ind i en disk. Det meste af materialet blev trukket mod midten for at danne solen.

Relaterede: Hvordan blev solen dannet?



Solen har nok atombrændstof til at forblive meget, som det er nu i yderligere 5 milliarder år. Efter det vil det svulme op til at blive et rød kæmpe . Til sidst vil den kaste sine ydre lag, og den resterende kerne vil falde sammen for at blive en hvid dværg. Langsomt vil den hvide dværg falme og gå ind i sin sidste fase som et svagt, køligt teoretisk objekt undertiden kendt som en sort dværg .

Relaterede: Hvornår dør solen?

Diagram, der viser solen i midten af ​​vores solsystem (ikke i skala).



Diagram, der viser solen i midten af ​​vores solsystem (ikke i skala).(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech)

Intern struktur og atmosfære af solen

Solen og solens atmosfære er opdelt i flere zoner og lag. Solens indre, indefra og ud, består af kernen, strålingszonen og den konvektive zone. Solatmosfæren derover består af fotosfæren, kromosfæren, en overgangsregion og corona. Udover det er solvind , en udstrømning af gas fra corona.

Kernen strækker sig fra solens centrum til omkring en fjerdedel af vejen til dens overflade. Selvom det kun udgør cirka 2% af solens volumen, er det næsten 15 gange blyets tæthed og rummer næsten halvdelen af ​​solens masse. Næste er den strålende zone, der strækker sig fra kernen til 70% af vejen til solens overflade og udgør 32% af solens volumen og 48% af dens masse. Lys fra kernen spredes i denne zone, så en enkelt foton ofte kan tage en million år at passere igennem.

Konvektionszonen når op til solens overflade og udgør 66% af solens volumen, men kun lidt mere end 2% af dens masse. Roiling 'konvektionsceller' af gas dominerer denne zone. Der findes to hovedtyper af solkonvektionsceller - granulationsceller, der er omkring 1.000 kilometer brede og supergranulationsceller, der er cirka 30.000 kilometer i diameter.

Fotosfæren er det laveste lag i solens atmosfære og udsender det lys, vi ser. Det er omkring 500 kilometer tykt, selvom det meste af lyset kommer fra dets laveste tredjedel. Temperaturerne i fotosfæren spænder fra 11.000 F (6.125 C) i bunden til 7.460 F (4.125 C) øverst. Næste op er kromosfæren, som er varmere, op til 35.500 F (19.725 C), og tilsyneladende består udelukkende af stikkende strukturer kendt som spicules, der typisk er 1.000 km på tværs og op til 10.000 km høje .

Derefter er overgangsområdet et par hundrede til et par tusinde miles tykt, som opvarmes af coronaen over det og kaster det meste af dets lys som ultraviolette stråler. Øverst er den super-varme corona, som er lavet af strukturer som sløjfer og strømme af ioniseret gas. Corona varierer generelt fra 900.000 F (500.000 C) til 10.8 millioner F (6 millioner C) og kan endda nå titusinder af millioner grader, når der opstår en soludbrud. Materiale fra corona blæses af som solvinden.

Relaterede: Rumvejr: Solpletter, solblusser og koronale masseudstødninger

Solens magnetfelt

Solens magnetfelt er typisk kun cirka dobbelt så stærkt som Jordens magnetfelt. Det bliver imidlertid stærkt koncentreret i små områder og når op til 3.000 gange stærkere end normalt. Disse knæk og vridninger i magnetfeltet udvikler sig, fordi solen drejer hurtigere ved ækvator end på højere breddegrader, og fordi de indre dele af solen roterer hurtigere end overfladen.

Relaterede: Kæmpe magnetiske 'reb' driver kraftige soleksplosioner

Disse forvrængninger skaber funktioner lige fra solpletter til spektakulære udbrud kendt som blusser og koronale masseudstødninger. Bluss er de mest voldsomme udbrud i solsystemet, mens koronale masseudstødninger er mindre voldelige, men involverer ekstraordinære mængder stof - en enkelt udstødning kan sprøjte cirka 20 milliarder tons (18 milliarder tons) stof ud i rummet.

Solens kemiske sammensætning

Ligesom de fleste andre stjerner består solen hovedsageligt af brint, efterfulgt af helium. Næsten alt det resterende stof består af syv andre grundstoffer - ilt, kulstof, neon, nitrogen, magnesium, jern og silicium. For hver 1 million atomer hydrogen i solen er der 98.000 helium, 850 ilt, 360 kulstof, 120 neon, 110 nitrogen, 40 magnesium, 35 jern og 35 silicium. Alligevel er brint det letteste af alle grundstoffer, så det tegner sig kun for omtrent 72% af solens masse, mens helium udgør omkring 26%.

Relaterede: Hvad er solen lavet af?

Se hvordan solblusser, solstorme og enorme udbrud fra solen fungerer i denne guesswhozoo.com infografik. Se hele solstorminfografikken her.

Se hvordan solblusser, solstorme og enorme udbrud fra solen fungerer i denne guesswhozoo.com infografik. Se hele solstorminfografikken her .(Billedkredit: Karl Tate/guesswhozoo.com)

Solpletter og solcyklusser

Solpletter er relativt kølige, mørke træk på solens overflade, der ofte er nogenlunde cirkulære. De dukker op, hvor tætte bundter af magnetfeltlinjer fra solens indre bryder igennem overfladen.

Antallet af solpletter varierer, som solmagnetisk aktivitet gør - ændringen i dette antal, fra et minimum af ingen til maksimalt omkring 250 solpletter eller klynger af solpletter og derefter tilbage til et minimum, er kendt som solcyklussen og gennemsnit i gennemsnit ca. 11 år lang. Ved afslutningen af ​​en cyklus vender magnetfeltet hurtigt polariteten.

Relaterede: Største solplet i 24 år undrer forskere, men mystificerer også

Historien om at observere solen

En kunstner

ESA-NASA Solar Orbiter og NASA's Parker Solar Probe studerer i øjeblikket solen i hidtil usete detaljer fra en tættere afstand end noget rumfartøj før.(Billedkredit: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL)

Gamle kulturer ændrede ofte naturlige klippeformationer eller byggede stenmonumenter for at markere solens og månens bevægelser, kortlægge årstider, skabe kalendere og overvåge formørkelser. Mange troede, at solen drejede om Jorden, hvor den gamle græske forsker Ptolemaios formaliserede denne 'geocentriske' model i 150 f.Kr. Så, i 1543, Nicolaus Copernicus beskrev en heliocentrisk (solcentreret) model af solsystemet, og i 1610, Galileo Galilei 's opdagelse af Jupiters måner bekræftede, at ikke alle himmellegemer kredsede om jorden.

For at lære mere om, hvordan solen og andre stjerner fungerer, begyndte forskere efter tidlige observationer ved hjælp af raketter at studere solen fra Jordens kredsløb. NASA lancerede en serie på otte kredsende observatorier kendt som det Orbiting Solar Observatory mellem 1962 og 1971. Syv af dem var vellykkede og analyserede solen ved ultraviolette og røntgenbølgelængder og fotograferede den super-varme corona, blandt andre præstationer.

I 1990 lancerede NASA og European Space Agency Ulysses -sonden for at foretage de første observationer af dens polarområder. I 2004 returnerede NASAs rumfartøj Genesis prøver af solvinden til jorden til undersøgelse. I 2007 blev NASAs dobbelte rumfartøj Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) mission returnerede de første tredimensionelle billeder af solen. NASA mistede kontakten med STEREO-B i 2014, som forblev uden kontakt bortset fra en kort periode i 2016. STEREO-A forbliver fuldt funktionsdygtig.

Det Solar og Heliospheric Observatory (SOHO), der sidste år fejrede 25 år i rummet, har været en af ​​de vigtigste solmissioner til dato. Designet til at studere solvinden samt solens ydre lag og indvendige struktur, har den afbildet strukturen af ​​solpletter under overfladen, målt accelerationen af ​​solvinden, opdaget koronale bølger og soltornadoer, fundet mere end 1.000 kometer, og revolutionerede vores evne til at forudsige rumvejr.

Solar Dynamics Observatory (SDO), der blev lanceret i 2010, har returneret aldrig før set detaljer om materiale, der strømmer udad og væk fra solpletter, samt ekstreme nærbilleder af aktivitet på soloverfladen og de første højopløselige målinger af solblusser i en lang række ekstreme ultraviolette bølgelængder.

Den nyeste tilføjelse til den solobserverende flåde er NASAs Parker Solar Probe, der blev lanceret i 2018, og ESA/NASA Solar Orbiter, der blev lanceret i 2020. Begge disse rumfartøjer kredser solen tættere end noget rumfartøj før, idet de tager komplementære målinger af miljøet i stjernens nærhed.

Under sine tætte passager dykker Parker Solar Probe ned i solens ydre atmosfære, coronaen, og skal modstå temperaturer, der er varmere end en million grader Fahrenheit. Når det er nærmest, vil Parkers solprobe kun flyve 6,5 millioner kilometer til solens overflade (afstanden mellem solen og jorden er 150 millioner km). De målinger, den foretager, hjælper forskere med at lære mere om, hvordan energi strømmer gennem solen, solvindens struktur og hvordan energiske partikler accelereres og transporteres.

Relaterede: NASA Parker Solar Probe negler tæt på solens flyby, da dens rumvejrscyklus stiger op

Mens Solar Orbiter ikke flyver så tæt som Parker Solar Probe, er den udstyret med højteknologiske kameraer og teleskoper, der tager billeder af solens overflade fra den nærmeste afstand nogensinde. Det var ikke teknisk muligt for Parker Solar Probe at bære et kamera, der ville se direkte på solens overflade.

På det nærmeste vil Solar Orbiter passere cirka 43 millioner kilometer fra stjernen - cirka 25% tættere på Merkur. Under sin første perihel, punktet i sin elliptiske bane nærmest solen, nærmede rumfartøjet sig solen til cirka halvdelen af ​​afstanden fra jorden. Billederne opnået under den første perihel, der blev frigivet i juni sidste år, var de nærmeste billeder af solen, der nogensinde er taget og afslørede tidligere usynlige træk på stjernens overflade - miniatureflamme kaldet lejrbålene.

Efter at Solar Orbiter har gennemført et par tætte passager, vil missionskontrollere begynde at løfte sin bane ud af det ekliptiske plan, hvor planeterne kredser, for at rumfartøjets kameraer kan tage de første nærbilleder af solens poler nogensinde. Kortlægning af aktiviteten i polarområderne vil hjælpe forskere med bedre at forstå solens magnetfelt, som driver den 11-årige solcyklus.

Denne artikel blev opdateret den 9. juni 2021 af guesswhozoo.com seniorforfatter Tereza Pultarova.