De structuur en atmosfeer van de Zon bestaan uit een aantal delen. Dit zijn de kern, stralingszone, convectiezone, fotosfeer, zonneatmosfeer, chromosfeer en de corona. De temperatuur in de kern is een paar miljoen graden terwijl het oppervlakte maar 5 duizend graden is.

Structuur delen en atmosfeer van de Zon

Als je een perfecte bol wilt hebben, zou je eigenlijk de Zon moeten kopen. De afstand van het centrum tot de evenaar is maar 11 km langer dan het centrum tot de polen. Wat ook grappig is is dat een dag op de evenaar korter duur dan op de polen. Dit komt omdat de Zon één grote plasma bol is. Dan nu naar de structuur en atmosfeer van de Zon.

Kern

De kern van de Zon is waar alle magie gebeurt. Deze kern loopt tot 1/4 van de radius. De temperatuur en druk is zo hoog dat hier kernfusie plaatsvindt. De temperatuur kan wel oplopen tot 15 miljoen graden Celsius. Twee waterstofatomen vormen samen één helium atoom. Hierbij gaat een deel van de massa verloren. Volgens Einsteins bekendste formule: E = mc² wordt deze massa omgezet in energie. Deze energie vangen wij op Aarde op als licht.

Toch produceert je lichaam per massa-eenheid meer energie. De zon produceert per kilogram 194 µWatt terwijl ons lichaam per kilogram 1,3 Watt produceert. Daar kan de Zon bij lange na niet aan tippen. Om het nog erger te maken maakt een normale kaars meer energie dan de Zon per volume.

De vrijgekomen lichtstralen (fotonen) bij kernfusie blijven ontzettend lang in de Zon aanwezig. Gemiddeld botst een foton elke centimeter op een deeltje. Dit deeltje neemt het foton op waarna er een nieuw foton in een willekeurige richting wordt uitgezonden. Het pad dat het lichtdeeltje aflegt wordt komisch genoeg het dronkaardswandeling genoemd. Deze wandeling duurt minimaal maar liefst 10.000 jaar. Het blijkt wel weer dat dronken lopen niet heel efficiënt is.

De dronkaardswandeling van een foton door de Zon heen.
De dronkaardswandeling die een foton vanaf de kern aflegt voordat deze de Zon verlaat.

Stralingszone

De stralingszone strekt tot 0,75 maal de straal van de Zon. In de stralingszone is de temperatuur gedaald naar zo´n koude 2 miljoen graden Celsius. Hierdoor is radiatief transport mogelijk. Dit is een beetje hetzelfde als wat er in de kern gebeurt. Licht wordt constant opgenomen door deeltjes en weer uitgezonden.

Convectiezone Zon

Deze zone komt na de stralingszone en strekt vanaf 0,75 maal de straal van de Zon tot het oppervlak. De temperatuur neemt in deze zone geleidelijk af tot 5.000 °C. In deze zone beginnen naast de fotonen ook de deeltjes zelf naar het oppervlak te gaan. Dit heet convectie. De 2 miljoen graden hete deeltje worden naar het oppervlak geleidt waar deze afkoelen. Deze inmiddels koud geworden deeltjes zullen weer terug stromen in de convectiestroming. Deze cyclus blijft zich herhalen.

De deeltjes gaan op deze manier in kolommen naar boven. Op het oppervlak zijn deze te zien als granulatiekorrels. Om deze korrels zitten zwarte plekken. Deze ontstaan door de magneetvelden die de granulatiekorrels met zich meebrengen.

De structuur van granulatiekorrels in de atmosfeer van de Zon.
In het geel de granulatiekorrels. De donkere plekken zijn koude delen die ontstaan door magneetvelden. Credit: NASA

Fotosfeer

Al het licht dat wij ontvangen komt van de fotosfeer vandaan. Onder de fotosfeer kunnen wij niks zien. Dit is te vergelijken met mistvelden. Als het buiten heel mistig is, kun je een stuk minder ver zien. De fotosfeer is eigenlijk het zelfde. Na de fotosfeer is het zo mistig, dat je niks meer kan zien.

Vanaf de fotosfeer is het licht vrij om te gaan waar het maar wilt. Dit ligt kan ook naar de chromosfeer gaan. Maar daar later meer over. Uit dit licht wordt dan ook de oppervlakte temperatuur berekent volgens het principe van de straling van een zwart lichaam. In het kort houdt dit in dat een object all het licht absorbeert en niks uitstraalt. Dit komt met de werkelijkheid best goed overeen. Wanneer dit principe wordt toegepast, zien we dat de temperatuur van de Zon aan het oppervlak 5.500 graden Celsius is.

Verder kunnen we met het licht uit de fotosfeer erachter komen uit welke elementen de Zon bestaat. Het is namelijk zo dat elk element een bepaald lichtkleur absorbeert. Zo neemt waterstof bijvoorbeeld een specifieke kleur blauw op. Als je weet welke kleuren er worden opgenomen, weet je ook welke elementen er aanwezig zijn.

Zonneatmosfeer is de eerste atmosfeer laag van de Zon

De zonneatmosfeer is een dunne laag boven de fotosfeer. Door de lage dichtheid wordt deze overstraald door de fotosfeer. Boven in deze laag is de temperatuur van de atmosfeer van de Zon het laagst. Op dit punt bereikt te temperatuur namelijk een dieptepunt van een kleine 4.000 °C. Dit is wat mij betreft nog iets te bij om in de buurt van te komen.

Chromosfeer

De volgende laag in de atmosfeer van de Zon is de chromosfeer en is 2.000 kilometer dik. Deze is overigens tijdens een zonsverduistering te zien als een oranje ring. De temperatuur loopt in deze laag op van 4.000 graden Celsius tot 9.000 graden Celsius. Is het niet merkwaardig dat de temperatuur juist toeneemt in deze laag?

Dit komt door zogenaamde ´spicules´. Dit zijn uitbarstingen die ontstaan door de eerder besproken convectie. Heet gas wordt vanuit de fotosfeer tot op hoge hoogte gebracht in de chromosfeer.

Corona

De corona is de buitenste laag van de atmosfeer van de Zon. Deze atmosfeer laag is tijdens een zonsverduistering enorm goed te zien. Afhankelijk van de zonneactiviteit kan de corona zich tot wel 2x de diameter van de Zon uitstrekken. Als je dacht dat de temperatuur nu verder zou afnemen heb je het helemaal mis. Deze laag kan wel 2 miljoen! graden warm worden. De enorme temperatuur stijging vindt ook maar plaats over enkele honderden kilometers. Waarom de temperatuur in deze atmosfeer laag zo hoog kunnen zijn is nog onbekend.

Zonnewind

Zonnewinde zijn niet echt een deel van de atmosfeer van de Zon maar meer een gevolg van alle andere lagen. Een zonnewind is een stroom waarin veel geladen deeltjes zich bij elkaar verzamelen. Deze winden hebben ook grote gevolgen voor de Aarde. Een mooie bijkomstigheid is het noorderlicht. Deze wordt veroorzaakt wanneer geladen deeltjes uit zonnewinde botsen op deeltjes hoog in de atmosfeer van de Aarde. Dit gebeurt alleen maar op de polen door het magnetisch veld van de Aarde. Hoe hoger de activiteit van de Zon, hoe meer geladen deeltjes de polen bereiken. Dus wil je nou graag het noorderlicht zien, ga dan vooral naar het noorden toe als de zonneactiviteit hoog is.

Zoals gezegd kan een zonnewind ook problematisch zijn. Om met satellieten te beginnen. Die zijn voor het grootste gedeelte elektronica. Geladen deeltjes die op een satelliet botsen, kunnen deze kapot maken. Om dezelfde reden moet je ook niet met geladen objecten een computer proberen aan te raken.

Als de zonnewind nog sterker is, kan het ook door de atmosfeer van de Aarde doordringen. Een gevolg hiervan kan zijn dat het stroom en internetnetwerk wordt platgelegd. Dit is serieus probleem dat al, in mindere maten, is voorgekomen. Mocht dit gebeuren, kunnen de gevolgen desastreus zijn. De storingen kunnen al gauw een maand duren. Het hele communicatienetwerk ligt dan echt even op de grond. Hierom houdt NASA zonnewinde goed in de gaten.

Kom rustig meer te weten over het magnetisch veld van de Aarde in het volgende artikel:

Het magnetisch veld van de Aarde is van grote waarde

Weetjes over de kern en atmosfeer van de Zon

  • Fotonen duren er minimaal 10.000 jaar over om de Zon te verlaten. Dit komt doordat fotonen constant op deeltjes botst die de fotonen in een willekeurige richting weer uitzenden. Een neutrino, een deeltje dat vrijkomt bij kernfusie, duurt er slechts 2 minuten over. Een neutrino een soort geest. Het botst eigenlijk nooit ergens tegenaan. Per seconden passeren ongeveer 100 biljoen! neutrino´s je lichaam zonder dat je er ook maar iets van merkt.
  • De druk in de kern van de Zon is 2*10¹⁶ Pascal. (De luchtdruk op Aarde is slechts 1060*10² Pascal).
  • De atmosfeer van de Zon zal uiteindelijk de Aarde opeten. Uiteindelijk zal de Zon gaan opzwellen. In deze fase wordt de ster zo groot dat de Aarde zich in de straal van de Zon bevindt. De Zon gaat de Aarde dus echt opeten
  • De Aarde past meer dan 1 miljoen keer in de Zon. Als je de Aarde in een gladde bol zou kunnen vormen, past de planeet wel 1,3 miljoen keer in de Zon. Dit komt omdat de straal van de Zon 11.990 keer zo groot is als de straal van de Aarde. Toch is de Zon bij lange na niet de grootste ster. Lees het volgende bericht om te weten te komen wat de grootste ster is: Hoe groot zijn sterren?
  • De temperatuur van de kern is 15 miljoen °C. Deze warmte komt allemaal van kernfusie. Maar waarom explodeert de Zon dan niet? Dat komt door de enorme zwaartekracht van de ster. Die zorgt ervoor dat alles heel en bij elkaar blijft.
  • Per seconden wordt 700 miljoen ton waterstof omgezet in helium.
  • De Zon bevat 99,86% van alle massa aanwezig in het zonnestelsel. Het overgrote gedeelte van deze massa is simpelweg waterstof (ongeveer 75%). De rest bestaat bijna allemaal uit helium. Na de Zon brengt Jupiter de meeste massa in het zonnestelsel.

Kijk voor meer weetjes over de Zon op The Planets

Zoals te verwachten valt is de Zon geen vallende ster. Wil je weten wat precies een vallende ster is en hoe snel vallende sterren gaan? Bekijk dan het volgende artikel:

Hoe snel gaan vallende sterren?