Sola

Vår egen sol er fundamentet for alt liv på jorden og er det som holder jorda og alle planetene på plass. Den er sentrum i vår del av galaksen, og det alle planetene kretser rundt. Det er derfor naturlig å begynne vår vandring ut i rommet med vår egen sol.

Sola er nabolagets kjempe bestående av 70% Hydrogen, 28% Helium og 2 % med andre grunnstoff. Dens indre er en stor kjernereaktor som fusjonerer Hydrogen til Helium. Utenfor kjernen har den et stort område bestående av sterk stråling som forflytter energi utover mot solas overflate. De øverste 30% av sola kalles konveksjonssonen og er et plasmalag.

sola

Sola er en av utallige stjerner i universet. Det er avstanden til sola som gjør den annerledes for oss enn de andre stjernene som vi bare ser som svake prikker på nattehimmelen ellers. Sola er kategorisert som en gul dverg. Selv om sola sammenlignet med mange andre stjerner er nokså liten, er den likevel større eller like stor som ca 80% av stjernene i universet. Den kunne hatt inni seg hvert fall en million jordkloder og 99% av all masse i vårt solsystem tilhører sola! Solas diameter er på 1,4 millioner km, mer enn tusen ganger større en jordas diameter. Bildet til høyre illustrerer solas størrelse sammenlignet med jupiter, jorda og månen.

Sola ble antakelig dannet ut fra etterdønningene etter en tidligere supernova for 4,6 milliarder år siden. Grunnen til at vi tror sola kommer fra en supernovaeksplosjon er at vi finner grunnstoffer som uranium i jorda som er tyngre og mer kompliserte enn hva til og med sola kan produsere. Sola kan ikke lage grunnstoffer tyngre enn jern.

Sola startet opp med gass og støv som virvlet rundt sin egen gravitasjon. Gassen klumpet seg gradvis sammen og ble større og tettere. Etter hvert som massen økte, fikk den større tetthet og varme og trakk også til seg mer materie. Til slutt var det nok energi til at det ble varmt nok til å danne en kjernefysisk reaksjon hvor hydrogenatomer begynte å slå seg sammen og danne helium. Rundt den nydannede stjernen var en protoplanetarisk skive som er en roterende skive av gass. Og av den fikk vi de 8 planetene og de andre himmellegemene i vårt solsystem.

Akkurat som vi snakker om atmosfæren på jordan har sola også det vi kaller en heliosfære. Denne beskytter blant annet jorda mot radioaktiv stråling fra galaksens kjerne. Men vår nærhet til sola innebærer også en risiko fra sola, da vi er sårbare i forhold til solvindene eller større koronautbrudd.

La oss se litt nærmere på hva sola er for noe. Den består hovedsakelig av hydrogen og kan deles i fire lag; kjernen (1), strålingssonen (2), konveksjonssonen (3), fotosfæren (4), kromosfæren (5) og koronaen (6). Punkt 7 på bildet under viser en protuberans.

Layers_of_the_sun

Solkjernen og fusjonsprosessen

Inni solkjernen er det en temperatur på 15 millioner grader. Trykket er veldig stort, rundt 100 milliarder ganger jordas lufttrykk og med 10 ganger større tetthet enn bly! Under slik gravitasjonstrykk på hydrogenatomene, omdannes hydrogen til helium gjennom fusjon. Men selv om det er så stor tetthet inni sola, finner vi ikke fast stoff slik vi kunne antatt. Det er nemlig så enormt varmt der at vi får plasma. Plasma regnes som den fjerde tilstanden materie kan ha, i tillegg til de mer kjente fast, flytende og gassform. (For enkelthets skyld går jeg ikke her innpå diskusjon om de andre mer eksotiske varianter av materietilstander.) Plasma er en gassaktig substans med ionisert atomer. De har altså færre eller flere elektroner enn normaltilstanden, og dermed består gassen av frie, ladete partikler som er svært strømførende.

Protonene i hydrogenkjernene som krasjer sammen med så stor tetthet og temperatur smelter i hop og danner grunnstoffet helium. 4 hydrogenatom blir 1 heliumatom. I denne fusjonsprosessen blir 0,7% av energien i atomene til overs da helium har mindre masse enn hydrogen. Dette omgjøres til energi som lys og varmeenergi. Hvert sekund omgjøres 600 millioner tonn hydrogen til 595 tonn helium inni sola. Sola vår er altså et enormt atomkraftverk hvor solkjernen hele tiden holder på å sprenges av kjernekraften. Men samtidig er sola så massiv og dermed kraftig nok gravitasjonskraft til å holdes sammen.

 

Fotosfæren

fotosfereDen lyskula vi ser som sola kalles fotosfæren. Dette er solas overflate. Den er gjennomsnittlig 5505 grader og er en kokende suppe som sender ut det gule lyset vi ser. Lyset er så sterkt at hver eneste kvadratcentimeter lyser like mye som en 6000 watts lyspære ville gjort! Fotosfæren har noen områder med rundt 1000 grader lavere temperatur enn resten. Disse ser vi som mørkere flekker, og de kalles solflekker som bildet her viser. Om det er mange solflekker, er det et tegn på mye aktivitet på soloverflaten og  solflekkene henger sammen med magnetfeltene på sola. I perioder fyker en strøm plasma mange millioner km opp i fra fotosfæren før gravitasjonen drar dem ned mot sola igjen. Vi ser gjerne solflekker på områder for slike utbrudd.

Kromosfæren og protuberans

Kromosfæren, som ordrett betyr fargekulen, er nesten gjennomsiktig. Den er nederste del av solens atmosfære og går 2500 km ut fra fotosfæren. Den består hovedsaklig av hydrogen. Temperaturen her er fra 4.300 grader nederst til 100.000 grader ytterst i overganssonen mot koronaen. Hydrogenatomene her ute absorberer energi fra fotosfæren og sender det videre som rødt lys. Dette kan vi se når det er solformørkelse som dekker fotosfæren. Det ser da ut som en svakt lysende tåke.

I kromosfæren kan vi også se plasmautbrudd kalt protuberans som vi ser på bildet under i det hvite områdene. Et slik utbrudd inneholder voldsomme krefter. I løpet av sekunder frigjøres magnetisk energi som tilsvarer flere milliarder tonn TNT. Denne energien fører til at partiklene får enorme hastigheter, og varmer opp gassen til over langt ti millioner grader.

 

kromosfere

 

 

Koronaen

koronaKoronaen er solas øvre lag over overflaten. Den har en veldig varm temperatur på en million grader, mens overflatetemperaturen kun er på 6000 grader. Dette har lenge vært et mysterium, men nå antar man etter nærmere undersøkelser av sola at det er lydenergi kombinert med magnetismekreftene som gir denne voldsomme oppvarmingen. Sola er et svært støyete sted med en bokstavlig talt øredøvende lyd som i seg selv avgir energi.

Koronaen kan under solformørkelser sees som et slør som strekkes seg nokså langt ut fra solens overflate. Koronaen er solens atmosfære, og det er her den ultrafiolette strålingen skapes. Den ekstreme temperaturen her, gjør at det også sendes ut røngtenstråler herfra. Av og til får vi koronamasseutbrudd , og disse er som regel i etterkant av en solstorm. Ioniserte gass-skyer på milliarder tonn skytes ut fra sola med hastigheter på 20 – 2000 km/sek.

 

Solaktivitet: Flekker, vind og magnetisme

En kunne tro at det er solas voldsomme kjernefysiske prosesser som skaper dens kraftige utbrudd av solvind, men det er faktisk solas magnetisme som er motoren. Mens jorda har to magnetiske poler har sola millioner. Sola har en variasjon i aktivitetsnivå eller intensitet, som går i en 11-årssyklus. Syklusen topper seg med at solens magnetfelt snus. Det vil si at den magnetiske pol endres fra nord til syd. I 2001 snudde solas nordpol til syd, og den snudde igjen i 2012. Ved aktivitetstoppene ser vi det kommer stadig flere solflekker og at magnetfeltene begynner å endres. Solflekkene er områder i fotosfæren hvor intense magnetiske felter flere hundre ganger sterkere enn magnetfeltet som omslutter hele sola, presser seg gjennom soloverflata.

Sola sender hele tiden fra seg en strøm av partikler fra koronaen. Dette kalles solvind, og partiklene som skytes ut har en hastighet på 450 km/sek. For å få et perspektiv på dette kan solvinden bruke 18 timer på å nå jorda, mens vi med et raskt romskip bruker flere år på å nå sola. Solvinden farer langt utenfor solsystemet. Når solvinden kommer inn i vår atmosfære ser vi dette som nordlys.

Når det er mye aktivitet på sola, får vi også en ekstra kraftig solvind.  I tidene med maksimal aktivitet får vi også ekstra sterke solvinder som kan gjøre skade på elektronisk utstyr. Sterke solflekker kan faktisk også skape ”solskjelv” hvor vi kan se at overflaten bølger som om vi slipper en stein i vann. Slike skjelv er veldig sterke og vi har hatt skjelv som ville målt styrke 12 på Richters skala. Slike skjelv trenger stor energi for å skapes, og man har regnet ut at det ville tilsvart å sette dynamittkubber tett i tett på nesten hele jordas landmasse og tent på alt samtidig!

solstorm

Kraftig solstorm i styrken X14.4 som ble fotografert med Soho 15. april 2001.