Sólin

„Þegar þú ert risin á sjóndeildarhringnum í austri
hefur þú fyllt hvert land af fegurð þinni ...
Þó þú sért víðs fjarri, eru geislar þínir á jörðinni.“
- Akhnaton, Sálmur til sólarinnar (ca. 1370 f.Kr.)

Sólin er stjarna af G2-gerð, ein af um það bil 100-200 milljörðum stjarna í Vetrarbrautinni okkar. Hún er í um 26 þúsund ljósára fjarlægð frá miðju Vetrarbrautarinnar en aðeins 150 milljón km frá jörðinni. Sólin er meðalstór stjarna en þó svo stór að um 109 jarðir kæmust fyrir í röð þvert í gegnum hana. Þessi glóandi gashnöttur er langstærsta fyrirbæri sólkerfisins og inniheldur um 99,9% af massa þess. Stærsti gasrisinn, Júpíter, inniheldur mest af því efni sem eftir er.

GÆTIÐ ÞESS AÐ HORFA ALDREI BEINT Í SÓLINA ÞVÍ ÞAÐ GETUR SKEMMT SJÓNINA Á ÖRSKÖMMUM TÍMA. HÉR ERU LEIÐBEININGAR UM SÓLSKOÐUN.

Tignuð sem guð

Tákn sólarinnar

Gríski heimspekingurinn Anaxagóras (um 500-428 f.Kr.) frá Klazómenaí í Litlu-Asíu hélt því fram að sólin og stjörnurnar væru brennandi björg en vegna fjarlægðar finndum við ekki fyrir hita þeirra. Hann taldi sólina mjög stóra, líklega stærri en Pelópsskagann, sem er um það bil þriðjungur af suður Grikklandi. Gagnrýnendur hans töldu þetta mat fáránlegt og dæmdu hann í útlegð frá Aþenu. Ríkjandi trú á þessum tíma var að sólin væri guð. Þannig kölluðu Grikkir sólina Helíos en Rómverjar kölluðu hana Sol. Egiftar nefndu sólina eftir aðalguði sínum, Ra, og æðstur guða Astekanna í Mexíkó var sólarguðinn Huitzilopochtli.

Efnið í sólinni

Sólin er mestmegnis vetni (92,1% af frumeindakjörnunum og um 70% af massanum) og helíum (7,8% af frumeindakjörnunum og um 28% af massanum). Einn af hverjum þúsund frumeindakjörnunum (0,1%) í sólinni er þó hvorki vetni né helíum. Þessi þyngri frumefni eru aðallega kolefni, súrefni, nitur, neon, magnesíum, kísill og járn. Efnasamsetning sólarinnar breytist smám saman þegar hún eldist á þann hátt að magn vetnis minnkar við kjarnasamruna og magn þyngri frumefna eykst.

Vegna hitans og þrýstingsins er ekki eiginlegt gas í sólinni heldur rafgas. Þá er orka eindanna svo mikil að rafeindirnar sleppa frá frumeindakjarnanum og fá neikvæða hleðslu en kjarnarnir jákvæða hleðslu. Rafgasið er fíngert og gaskennt við yfirborðið en þéttist eftir því sem neðar dregur.

Ytri lög sólar snúast mishratt. Við miðbaug snýst „yfirborðið“ umhverfis sólina á 25,4 daga fresti en á pólsvæðunum snýst það á um 36 dögum. Þessa einkennilegu hegðun má rekja til þess að sólin hefur ekkert fast yfirborð eins og jörðin. Áþekka hegðun er að finna hjá gasrisunum eins og Júpíter og Satúrnusi.

Orkuframleiðsla í kjarna sólar

Sólin fær orku sína úr agnarsmáum og léttum frumeindum sem rekast stöðugt hver á aðra og mynda þyngri frumefni. Innst í kjarna stjarnanna er efnið gríðarlega heitt og þrýstingurinn mikill sem veldur því að frumeindakjarnar renna saman og losa orku. Kjarni sólar er um 15 milljón gráða heitur og þrýstingurinn er 340 þúsund milljón sinnum meiri en við sjávarmál á jörðinni. Við slíkar aðstæður á sér stað kjarnasamruni en þá sameinast fjórar róteindir, eða vetniskjarnar, og mynda eina alfa ögn eða helíumkjarna. Helíumkjarninn hefur um 0,7% minni massa en róteindirnar fjórar. Massamunurinn birtist svo í formi orku samkvæmt jöfnu Einsteins E=mc2, þar sem E stendur fyrir orku í júlum, m fyrir massa í kg og c2 fyrir ljóshraðann í metrum á sekúndu í öðru veldi (300.000.0002). Orkan berst alla leið út að yfirborði sólarinnar og sleppur frá því sem ljós og hiti sem við finnum fyrir á hverjum einasta degi. Orkan sem myndast í kjarnanum er á bilinu hundrað þúsund til eina milljón ára að ná til yfirborðsins og á hverri sekúndu ummyndast 700 milljón tonn af vetni yfir í helíum. Fimm milljón tonn af efni verða að orku sem veldur því að sólin léttist.

Sex hvolf sólarinnar

Skipting sólarinnar í sex hvolf.
Stærri mynd

Sólinni er skipt í sex lög eða hvolf, líkt og sést á myndinni. Út frá miðju sólar eru lögin eftirfarandi: kjarninn (innsti fjórðungurinn eða svo af geisla sólar), geislahvolf, iðuhvolf, ljóshvolf (yfirborð sólar), lithvolf og svo loks ysta lagið sem kallast kóróna.

Við getum hugsað okkur innviði sólar utan kjarnans sem tvær skeljar. Í innri skelinni nær kjarnanum berst orka út á við með geislun. Þetta geislahvolf er um þrjá fjórðunga af leiðinni út að yfirborðinu. Geislunin berst ekki beint út á við því í þessum hluta er þéttleiki rafgassins mjög mikill. Ljóseindar sem bera orkuna lenda því í ótal árekstrum á leiðinni og kastast fram og til baka. Það tekur þær um 170 þúsund ár að komast frá kjarnanum að efsta hluta geislahvolfsins.

Í ytri skelinni fellur hitinn niður í milljón gráður og þar er rafgasið of kalt til þess að geislun sleppi í gegn. Í staðinn myndast gríðarstórar bólur af heitu rafgasi sem streyma í átt að yfirborðinu (svipað því þegar loftbólur stíga upp í potti með sjóðandi vatni). Orkan berst mjög hratt i gegnum iðuhvolfið.

Ljóshvolfið er yfirborð sólar

Hreyfimyndin sýnir hvernig sólblettahópurinn 10410 stækkar, á tímabilinu 16. júlí og 22., úr smáum blettum í bletti 10 sinnum stærri en jörðin.
Stærri mynd

Þegar stjörnufræðingar tala um „yfirborð sólar“ er átt við ljóshvolfið sem er um 5700°C heitt og um 400 km þykkt. Sólblettir eru „kaldari“ svæði í ljóshvolfinu (einungis um 4000°C heitir). Lægra hitastig þýðir að þeir gefa frá sér minna af sýnilegu ljós en umhverfið og eru því dökkir að sjá. Þeir verða margir hverjir risastórir og oft á tíðum miklu stærri en jörðin að þvermáli. Sólblettirnir raðast oft saman í þyrpingar en myndun þeirra tengist flóknum áhrifum segulsviðs sólarinnar.

Síða um virkni við yfirborð sólar

Lithvolf og kóróna

Fyrir ofan ljóshvolfið er þunnt lag sem kallast lithvolf. Nafnið lithvolf er dregið af gríska orðinu chromos sem þýðir litur. Lithvolfið sést í rauðu vetnis-alfa (Hα) ljósi og virðist því ljósrautt. Fyrir ofan lithvolfið streymir rafgas út í geiminn og nefnist fyrirbærið sólkóróna. Kórónan teygir sig milljónir kílómetra út í geim en sést þó einungis á meðan sólmyrkva stendur. Hiti sólkórónunnar er um milljón gráður, mun heitari en ljóshvolfið, og það verður jafnvel heitara í sólblossum. Geimfar í sólkórónunni myndi fljótt ofhitna, ekki vegna hitans frá gasinu í kórónunni (það er örþunnt) heldur vegna ljóssins sem streymir frá lithvolfinu. Menn vita ekki hvers vegna kórónan er svona heit. Athuganir benda þó til þess að viðnám kórónunnar sé meira en löngum hefur verið talið og gæti varmalosun vegna iðustreymis skýrt hitann.

Vísindamenn vonast til þess að gervitunglin SOHO og TRACE hjálpi vísindamönnum að leysa þessa gátu og fleiri sem tengjast sólinni.

Segulsviðið og sólvindurinn

Sólin hefur mjög sterkt, flókið og síbreytilegt segulsvið, sem myndar sólbletti og virk svæði á yfirborðinu. Segulsviðið breytist stundum með sprengingum og sendir þá frá sér rafgasský og hlaðnar agnir út geiminn, aðallega rafeinda og róteinda, sem kallast sólvindur. Hann dreifist um sólkerfið á meðalhraðanum 400 km/sek. Sólvindurinn og orkumeiri agnir sem kastast frá sólinni við sólgos geta haft tilþrifamikil áhrif á jörðina, svo sem rafmagnsleysi (t.d. í Kanada árið 1989), valdið útvarpstruflunum og hinum ótrúlega fallegu norðurljósum. Sólvindurinn á þátt í myndun hala halastjarnanna og hefur jafnvel mælanleg áhrif á stefnu gervitungla. Gögn frá Ódysseifs-gervitunglinu benda til þess að meðalhraði sólvinds frá pólsvæðunum sé talsvert meiri en við miðbaug, eða um 750 km/sek.

Síða um virkni við yfirborð sólar

11 ára sólsveifla

Segulsvið sólar tekur breytingum á 11 á tímabili í svonefndri sólsveiflu. Í hverri sólsveiflu eykst fjöldi sólbletta og sólblossar verða tíðari þar til hámarki er náð. Eftir nokkur virk ár dregur smám saman úr virkninni, þar til lágmark næst og hefst þá hringurinn aftur. Stundum er talað um 22 ára sólsveiflu því segulsviðið snýst við á 11 ára fresti.

Orkuafköst sólar eru ekki algjörlega stöðug, né heldur fjöldi og stærð sólbletta. Á síðari hluta 17. aldar kom tímabil þar sem fáir sólblettir voru á sólinni. Þetta tímabil nefnist „Maunder-lágmarkið“ en á sama tíma var óvenju kalt í Norður-Evrópu („litla ísöldin“).

Örlög sólarinnar

Hringþokan M57 ķ stjörnumerkinu Hörpunni

Sólin varð til fyrir um 5 milljörðum ára en hefur engu að síður nóg eldsneyti til að lifa í um 5 milljarða ára til viðbótar. Talið er að frá því að sólkerfið myndaðist hafi orkuafköst sólar aukist um 40%. Þegar kemur að endalokunum mun hún í fyrstu umbreyta helíni í þyngri frumefni og þenjast út. Að lokum verður hún svo stór að hún gleypir Merkúr og Venus og jafnvel jörðina og Mars. Eftir um milljarð ára sem rauð risastjarna fellur hún skyndilega saman, þeytir ytri lögunum í burtu og myndar fallega gasþoku eins og hina frægu hringþoku í Hörpunni, M57. Í kjölfarið falla innri lögin saman og mynda svonefndan hvítan dverg, en það er útbrunnin sólstjarna á stærð við jörðina. Hvíti dvergurinn dofnar smám saman á milljörðum ára og verður að lokum svartur.

Sólin í tölum

Fjarlægð frá miðju Vetrarbrautarinnar: 25-30 þúsund ljósár
Brautarhraði umhverfis miðju Vetrarbrautarinnar: 220 km/sek
Massi: 1,99 x 1030 kg
Massi (jörð=1): 333.000
Geisli við miðbaug: 695.000 km
Geisli við miðbaug (jörð=1): 109
Eðlismassi: 1.410 kg/m3
Meðalhiti á yfirborði: 5.500° C
Meðalhiti í kjarna: 16.000.000° C
Litrófsflokkur: G2
Lausnarhraði við yfirborð: 618 km/sek
Ljósafl: 3,90 x 1026 W
Sýndarbirtustig: -27
Reyndarbirtustig: +4,86

Myndir

Jörðin borin saman við sólina

Á þessari mynd sjást stærðarhlutföll jarðar og sólar vel en hér er jörðin okkar sett til viðmiðunar við sólstrók sem gýs upp af yfirborði sólar. Sólin okkar er meðalstór stjarna en samt kæmust 109 jarðir fyrir þvert í gegnum hana og meira en 1,3 milljónir jarða þyrftu til að fylla hana.
(SOHO, ESA og NASA)

Sólblettir

Sólblettir eru svalari svæði á ljóshvolfi sólar en myndun þeirra tengist segulsviði sólarinnar. Dökku svæðin nefnast alskuggi en þau ljósari í kring eru hálfskuggar. Sólblettir eru um 4000°C heitir og eru oft á tíðum miklu stærri en jörðin, eins og þessi sem hér sést. Myndina tók SOHO geimfarið hinn 20. september 2000.
(SOHO, ESA og NASA)

Sól, jörð og norðurljós

Uppruna einnar fallegustu ljósadýrðar himinsins, má rekja til sólarinnar. Á hverjum degi sendir sólin frá sér straum hlaðinna agna sem berast í átt til jarðarinnar á á hraðanum 400 km/klst. Þessar agnir streyma eftir segulsviði jarðar og komast í snertingu við lofthjúpinn. Þegar það gerist mynda agnirnar orku við sífellda árekstra við sameindir loftsins og mynda þá þessa stórfenglegu ljósadýrð.
(SOHO, ESA og NASA)

Segulsvið sólar

Stór segullykkja sést á þessari mynd sem teygir sig yfir hið sýnilega yfirborð sólarinnar. Hitastigið er um 1.000.000 gráður í þessu rafgasi í kórónu sólar. Myndin er tekin í útfjólubláu ljósi sem gerir okkur kleyft að sjá segullykkjur á borð við þessar. Segullykkjur verða að líkindum til þegar hlaðnar agnir snúast eða streyma meðfram flóknu segulsviði sólarinnar.
(SOHO, ESA og NASA)

Kórónugos

Á þessari mynd sést kórónugos eða kórónuskvetta sem átti sér stað 2. desember 2002. Við slíka atburði kastar sólin frá sér gríðarlegu magni af milljón gráðu heitu rafgasi út í geiminn. Hér nær gasstrókurinn 2 milljón km út frá sólu og streymir burt á um 2 milljón km hraða á klukkustund. Kórónugos eiga sér stað u.þ.b vikulega þegar virkni sólar er í lágmarki, en trúlega tvisvar sinnum á dag í hámarki ef marka má mælingar SOHO. Gos sem þessi hafa mikið að segja um geimveðrið og geta haft mikil áhrif beinist þau að plánetunum. Kórónugos hafa m.a. valdið töluverðum færslum á segulsviði jarðar, tilkomumiklum norðurljósum, rafmagnsleysi og skaðað gervitungl.
(SOHO, ESA og NASA)

Uppröðun reikistjarnanna í útfjólubláu ljósi

Hér sjást reikistjörnurnar Júpíter, Satúrnus, Merkúr og Venus ásamt Sjöstirninu á sömu mynd sem tekin var 15. maí 2000. Sólin hefur verið hulin svo skært ljósið frá henni yfirgnæfi ekki önnur fyrirbæri á myndinni. Þetta gerir það einnig af verkum að sólkórónan sést greinilega og efnið sem streymir burt frá henni, sem síðan á sinn þátt í að valda norðurljósunum á jörðinni.
(SOHO, ESA og NASA)

Sólblossi

Hér sést stærsti sólblossi sem við höfum nokkru sinni orðið vör við. SOHO tók þessa mynd í útfjólubláu ljósi hinn 4. nóvember 2003. Efnið sem streymdi frá sólinni ferðaðist á um 2300 km hraða á sekúndu. Þessi blossi olli litlum áhrifum á jörðinni, þar sem stefna hans var ekki í átt til okkar.
(SOHO, ESA og NASA)

Sólkórónan

Kóróna sólar er þunnur hjúpur rafhlaðinna agna, sem sést aðeins frá jörðinni við almyrkva á sólu. Þessi mynd var tekin 11. júlí 1991 á fjallinu Mauna Kea á Havaí-eyjum. Á henni sést falleg og sķbreytileg bygging kórónunnar.
(HAO, NCAR)



Til baka á forsiðu

Opna Stjörnufræðivefinn í nýjum glugga  
Til baka á forsiðu

Sólkerfið

Meira um sólina:

Sólskoðun

Sólmyrkvar

Tunglmyrkvar

Virkni við yfirborð sólar

Slóðir á aðra vefi:

SOHO-geimfarið

Vefsíða NASA um tengsl jarðar og sólar

Háloftarannsóknastofnun Bandaríkjanna

Geimveðrið í dag