Son

Die Engelse woord sun het uit die Oud-Engelse sunne ontwikkel . Kognate verskyn in ander Germaanse tale , insluitend Yslands sinne , Nederlandse son , Nederduitse Sunn , Standard Duitse Sonne , Beierse Sunna , Oudnoors Sunna en Gotiese sunnō . Al hierdie woorde kom uit Proto-Germaanse * sunnōn. ^{[23] [24]} Dit hou uiteindelik verband met die woord "son" in ander takke van die Indo-Europese taalfamilie , hoewel in die meeste gevalle 'n nominatiewe stam met 'n l , eerder as die genitiewe stam in n , soos byvoorbeeld in Latyn sōl , Grieks ἥλιος hēlios , Walliese trek en Russies солнце solntse (uitgespreek sontse ), asook (met * l> r ) Sanskrit स्वर svár en Persies خور xvar . Inderdaad, die l- stam het ook in Proto-Germaans oorleef, as * sōwelan, wat aanleiding gegee het tot Gotiese sauil (langs sunnō ) en Oud-Noorse prosaïsche sól (langs poëtiese sunna ), en daardeur die woorde vir "son" in die moderne Skandinawiese tale: Sweeds en Deens solen , Yslands sólin , ens. ^[24]

In Engels, die Griekse en Latynse woorde voorkom in gedigte soos personifikasies van die Son, Helios / h Ek l i ə s / en Sol / s ɒ l / , ^{[2] [1]} terwyl in wetenskap fiksie "Sol" kan gebruik word as 'n naam vir die son om dit van ander sterre te onderskei. Die term " sol " met kleinletters word deur planetêre sterrekundiges vir die duur van 'n sondag op 'n ander planeet soos Mars gebruik . ^[25]

Die skoolhoof adjektiewe vir die Sun in Engels is sonnige vir sonlig en, in tegniese konteks, son / s oʊ l ər / , ^[3] van Latyns- sol ^[26] - laasgenoemde gevind in terme soos sonkrag dag , sonsverduistering en Sonnestelsel (soms Sol-stelsel ). Van die Griekse helios kom die seldsame byvoeglike heliac / h Ek l i æ k / . ^[27]

Die Engelse weeksdag naam Sondag spruit uit Ou Engels Sunnandæg "dag son se", 'n Germaanse interpretasie van die Latynse frase sterf Solis , self 'n vertaling van die Griekse ἡμέρα ἡλίου Hemera hēliou "dag van die son". ^[28]

The Sun is 'n G-tipe hoofreeksster wat ongeveer 99,86% van die massa van die Sonnestelsel uitmaak. Die son het 'n absolute sterkte van +4,83, wat na skatting helderder is as ongeveer 85% van die sterre in die Melkweg , waarvan die meeste rooi dwerge is . ^{[29] [30]} Die son is 'n bevolking I , of 'n swaar elementryke, ^[b] ster. ^[31] Die vorming van die son kan veroorsaak word deur skokgolwe van een of meer nabygeleë supernovas . ^[32] Dit word gesuggereer deur 'n groot hoeveelheid swaar elemente in die sonnestelsel, soos goud en uraan , relatief tot die oorvloed van hierdie elemente in die sogenaamde Population II , swaar-element-arm, sterre. Die swaar elemente kon heel waarskynlik geproduseer word deur endotermiese kernreaksies tydens 'n supernova, of deur transmutasie deur neutronabsorpsie in 'n massiewe tweedegenerasie-ster. ^[31]

Die son is verreweg die helderste voorwerp in die aarde se lug , met 'n skynbare magnitude van -26,74. ^{[33] [34]} Dit is ongeveer 13 miljard keer helderder as die volgende helderste ster, Sirius , wat 'n skynbare magnitude van -1,46 het. Een astronomiese eenheid (ongeveer 150,000,000 km; 93,000,000 mi) word gedefinieer as die gemiddelde afstand van die son se middelpunt tot die middelpunt van die aarde, hoewel die afstand wissel soos die aarde van perihelie in Januarie na aphelie in Julie beweeg. ^[35] Die afstande kan wissel tussen 147,098,074 km (perihelion) en 152,097,701 km (aphelion), en ekstreme waardes kan wissel van 147,083,346 km tot 152,112,126 km. ^[36] Op hierdie gemiddelde afstand beweeg lig van die sonhorison na die aarde se horison in ongeveer 8 minute en 19 sekondes, terwyl lig vanaf die naaste punte van die son en aarde ongeveer twee sekondes minder duur. Die energie van hierdie sonlig ondersteun byna al die lewe ^[c] op Aarde deur fotosintese , ^[37] en dryf die Aarde se klimaat en weer.

Die son het nie 'n definitiewe grens nie, maar die digtheid daarvan neem eksponensieel af met toenemende hoogte bo die fotosfeer . ^[38] Vir die doel van meting word die son se radius beskou as die afstand vanaf sy middelpunt tot die rand van die fotosfeer , die skynbare sigbare oppervlak van die son. ^[39] Volgens hierdie maatstaf is die son 'n byna perfekte sfeer met 'n skuinsverloop van ongeveer 9 miljoenstes, ^[40], wat beteken dat sy pooldiameter slegs 10 kilometer van die ekwatoriale deursnee verskil. ^[41] Die getye-effek van die planete is swak en beïnvloed nie die vorm van die Son beduidend nie. ^[42] Die Son draai vinniger by sy ewenaar as by sy pole . Hierdie differensiële rotasie word veroorsaak deur konvektiewe beweging as gevolg van hitte-vervoer en die Coriolis-krag as gevolg van die son se rotasie. In 'n verwysingsraamwerk wat deur die sterre gedefinieër word, is die rotasieperiode ongeveer 25,6 dae aan die ewenaar en 33,5 dae aan die pole. Vanuit die aarde gesien as dit om die son wentel, is die skynbare rotasieperiode van die son by sy ewenaar ongeveer 28 dae. ^[43] Gesien vanaf 'n uitkykpunt bokant sy noordpool, draai die son linksom om sy draai-as. ^{[d] [44]}

Die son, gesien vanaf die aarde se oppervlak

Die sonkonstante is die hoeveelheid krag wat die son afsit per eenheid eenheid wat direk aan sonlig blootgestel word. Die sonkonstante is gelyk aan ongeveer1.368 W / m ² (watt per vierkante meter) op 'n afstand van een astronomiese eenheid (AU) van die son (dit wil sê op of naby die aarde). ^[45] Sonlig op die aardoppervlak word deur die aarde se atmosfeer verswak , sodat minder krag na die oppervlak kom (nader aan1.000 W / m ² ) in helder toestande wanneer die son naby die hoogtepunt is . ^[46] Sonlig bo-aan die Aarde se atmosfeer bestaan ​​(uit totale energie) uit ongeveer 50% infrarooi lig, 40% sigbare lig en 10% ultravioletlig. ^[47] Veral die atmosfeer filtreer meer as 70% van die ultraviolet son, veral op die korter golflengtes. ^[48] Solar ultravioletstraling Ionisators Aarde se dayside boonste atmosfeer, die skep van die elektries geleidende ionosfeer . ^[49]

Die son straal lig uit oor die sigbare spektrum , dus is die kleur wit , met 'n CIE- kleurruimte-indeks naby (0,3, 0,3) as dit vanuit die ruimte gesien word of as die son hoog in die lug is. Die sonstraling per golflengte piek in die groen gedeelte van die spektrum as dit vanuit die ruimte gesien word. ^{[50] [51]} As die son laag in die lug is, maak die verstrooiing van die atmosfeer die son geel, rooi, oranje of magenta. Ondanks die tipiese witheid, beskou die meeste ^{[noot 1]} mense die son geestelik as geel; die redes hiervoor is die onderwerp van debat. ^[52] Die son is 'n G2V- ster, met G2 wat sy oppervlaktemperatuur van ongeveer 5,778 K (5,505 ° C, 9,941 ° F) aandui, en V dat dit, net soos die meeste sterre, 'n hoofreeksster is . ^{[53] [54]} Die gemiddelde helderheid van die son is ongeveer 1,88 giga  candela per vierkante meter , maar as dit deur die Aarde se atmosfeer gesien word, word dit verlaag tot ongeveer 1,44 Gcd / m ² . ^[e] Die luminansie is egter nie konstant oor die sonskyf nie ( verdonkering van die ledemaat ).

Wikkel- animasie van die son met vals kleure

Normaalweg maak die son geen gammastrale nie, maar 'n opvlam op 15 Junie 1991 het hierdie gammastraalwaarneming veroorsaak deur die COMPTEL-instrument op die Compton Gamma Ray Observatory. Neutrone van die son het met die intrastellêre medium gebots om gammastrale te produseer.

1973 sonkrag soos opgeneem deur Skylab

Die Son bestaan ​​hoofsaaklik uit die chemiese elemente waterstof en helium . Op hierdie tydstip in die son se lewe is hulle onderskeidelik 74,9% en 23,8% van die massa van die son in die fotosfeer. ^[55] Alle swaarder elemente, metale genoem in die sterrekunde, beslaan minder as 2% van die massa, met suurstof (ongeveer 1% van die sonmassa), koolstof (0,3%), neon (0,2%) en yster (0,2) %) wat die volopste is. ^[56]

Die Son se oorspronklike chemiese samestelling is geërf van die interstellêre medium waaruit dit gevorm het. Oorspronklik sou dit ongeveer 71,1% waterstof, 27,4% helium en 1,5% swaarder elemente bevat het. ^[55] Die waterstof en die grootste deel van die helium in die son sou in die eerste twintig minute van die heelal deur die oerknal-nukleosintese geproduseer word , en die swaarder elemente is geproduseer deur vorige generasies sterre voordat die son gevorm is, en versprei in die interstellêre medium gedurende die finale stadiums van die sterre-lewe en deur gebeure soos supernovas . ^[57]

Sedert die son gevorm het, het die belangrikste samesmeltingsproses behels dat waterstof in helium versmelt is. Die afgelope 4,6 miljard jaar het die hoeveelheid helium en die ligging daarvan binne die son geleidelik verander. Binne die kern het die aandeel helium toegeneem van ongeveer 24% tot ongeveer 60% as gevolg van samesmelting, en sommige van die helium en swaar elemente het vanweë die swaartekrag van die fotosfeer na die middelpunt van die son neergesak . Die verhoudings van metale (swaarder elemente) is onveranderd. Hitte word vanuit die son se kern na buite deur straling eerder as deur konveksie oorgedra (sien Stralingsone hieronder), sodat die samesmeltingsprodukte nie deur hitte na buite opgelig word nie; hulle bly in die kern ^[58] en geleidelik het 'n binnekern van helium begin vorm wat nie gesmelt kan word nie, omdat die son se kern tans nie warm of dig genoeg is om helium te smelt nie. In die huidige fotosfeer word die heliumfraksie verminder, en die metallisiteit is slegs 84% ​​van wat dit in die protostellêre fase was (voordat kernfusie in die kern begin het). In die toekoms sal helium in die kern bly ophoop, en oor ongeveer 5 miljard jaar sal hierdie geleidelike opbou uiteindelik daartoe lei dat die son die hoofreeks verlaat en 'n rooi reus word . ^[59]

Die chemiese samestelling van die fotosfeer word normaalweg as verteenwoordigend beskou van die samestelling van die oer-sonnestelsel. ^[60] Die sonoorvloed-element-oorvloed wat hierbo beskryf word, word tipies gemeet met behulp van die spektroskopie van die son se fotosfeer en deur die oorvloed in meteoriete te meet wat nog nooit tot smelttemperature verhit is nie. Daar word geglo dat hierdie meteoriete die samestelling van die protostellêre son behou en word dus nie beïnvloed deur die afsakking van swaar elemente nie. Die twee metodes stem oor die algemeen goed ooreen. ^[21]

Eenvoudige geïoniseerde ystergroepelemente

In die 1970's het baie navorsing gefokus op die oorvloed van ystergroepelemente in die son. ^{[61] [62]} Alhoewel daar belangrike navorsing gedoen is, was dit tot 1978 moeilik om die voorkoms van sommige ystergroepelemente (bv. Kobalt en mangaan ) via spektrografie te bepaal vanweë hul hiperfyn strukture . ^[61]

Die eerste grootliks volledige stel ossillatorsterktes van enkel geïoniseerde yster-groepelemente is in die 1960's beskikbaar gestel, ^[63] en dit is vervolgens verbeter. ^[64] In 1978 is die oorvloed van geïoniseerde elemente van die ystergroep afgelei. ^[61]

Isotopiese samestelling

Verskeie outeurs het die bestaan ​​van 'n gradiënt in die isotopiese samestellings van son- en planetêre edelgasse oorweeg , ^[65] bv. Korrelasies tussen isotopiese samestellings van neon en xenon in die son en op die planete. ^[66]

Voor 1983 is gedink dat die hele son dieselfde samestelling het as die sonatmosfeer. ^[67] In 1983 is beweer dat dit die fraksionering in die son self is wat die isotopiese-samestellingsverhouding tussen die planeet- en sonwind-ingeplante edelgasse veroorsaak het. ^[67]

Die struktuur van die Son

Temperatuurprofiel in die son

Massa binne 'n gegewe straal in die son

Digtheidsprofiel in die son

Drukprofiel in die son

Die struktuur van die Son bevat die volgende lae:

• Kern - die binneste 20-25% van die sonstraal, waar temperatuur (energie) en druk voldoende is om kernfusie te bewerkstellig. Waterstof versmelt in helium (wat tans nie op hierdie stadium in die son se lewe versmelt kan word nie). Die samesmeltingsproses stel energie vry en die kern word geleidelik verryk met helium.
• Stralingsone - Konveksie kan eers plaasvind nader aan die oppervlak van die son. Daarom is daar tussen ongeveer 20-25% van die radius en 70% van die radius 'n "stralingsone" waarin energie-oordrag plaasvind deur middel van straling (fotone) eerder as deur konveksie.
• Tachokline - die grensgebied tussen die stralings- en konvektiewe sones.
• Konvektiewe sone - Tussen ongeveer 70% van die sonstraal en 'n punt naby die sigbare oppervlak, is die son koel en diffus genoeg om konveksie te voorkom, en dit word die primêre middel vir uitwaartse hitte-oordrag, soortgelyk aan weerselle wat in die aarde se atmosfeer.
• Fotosfeer - die diepste deel van die son wat ons direk met sigbare lig kan waarneem. Omdat die son 'n gasvormige voorwerp is, het dit nie 'n duidelik gedefinieerde oppervlak nie; die sigbare dele daarvan word gewoonlik verdeel in 'n 'fotosfeer' en 'atmosfeer'.
• Atmosfeer - 'n gasagtige "halo" rondom die Son, wat bestaan uit die chromosfeer , sonkrag oorgang streek , corona en heliosfeer . Dit kan gesien word as die hoofdeel van die son weggesteek word, byvoorbeeld tydens 'n sonsverduistering .

Kern

Die kern van die Son strek vanaf die middelpunt tot ongeveer 20-25% van die sonstraal. ^[68] Dit het 'n digtheid van tot150 g / cm ^{3 [69] [70]} (ongeveer 150 keer die digtheid van water) en 'n temperatuur van naby aan 15.700.000 kelvin (K). ^[70] Daarteenoor is die son se oppervlaktemperatuur ongeveer5800 K . Onlangse analise van SOHO- missiedata bevoordeel 'n vinniger rotasiesnelheid in die kern as in die stralingsone hierbo. ^[68] Gedurende die grootste deel van die son se lewe word energie geproduseer deur kernfusie in die kernstreek deur middel van 'n reeks kernreaksies genaamd die p – p (proton – proton) ketting ; hierdie proses skakel waterstof om in helium. ^[71] Slegs 0,8% van die energie wat in die son opgewek word, is afkomstig van 'n ander reeks samesmeltingsreaksies, genaamd die CNO-siklus , hoewel hierdie verhouding na verwagting sal toeneem namate die son ouer word. ^{[72] [73]}

Die kern is die enigste streek in die son wat 'n aansienlike hoeveelheid termiese energie deur samesmelting lewer; 99% van die krag word binne 24% van die sonstraal opgewek, en met 30% van die radius het die samesmelting byna heeltemal gestaak. Die res van die son word deur hierdie energie verhit, aangesien dit deur baie opeenvolgende lae na buite oorgedra word, uiteindelik na die sonfotosfeer waar dit deur die bestraling (fotone) of dwarsbeweging (massiewe deeltjies) in die ruimte ontsnap. ^{[53] [74]}

Die proton-protonketting kom rondom voor 9,2 × 10 ³⁷ keer elke sekonde in die kern, en omskep ongeveer 3,7 × 10 ³⁸ protone in alfa-deeltjies (heliumkerne) elke sekonde (uit 'n totaal van ~ 8,9 × 10 ⁵⁶ vrye protone in die son), of ongeveer6,2 × 10 ¹¹  kg / s . ^{[53] Die} versmelting van vier vrye protone (waterstofkerne) in 'n enkele alfadeeltjie (heliumkern) stel ongeveer 0,7% van die versmelte massa vry as energie, ^[75] sodat die son energie vrystel met die massa-energie-omskakelingskoers van 4,26 miljoen metrieke. ton per sekonde (wat 600 megatons waterstof benodig ^[76] ), vir 384,6  yottawatt (3,846 × 10 ²⁶  W ), ^[5] of 9,192 × 10 ¹⁰  megatons TNT per sekonde. Die groot kraglewering van die son is hoofsaaklik te wyte aan die groot grootte en digtheid van sy kern (in vergelyking met die aarde en voorwerpe op aarde), met slegs 'n redelike klein hoeveelheid krag per kubieke meter . Teoretiese modelle van die son se binnekant dui op 'n maksimum kragdigtheid, of energieproduksie, van ongeveer 276,5 watt per kubieke meter in die middel van die kern, ^[77] wat ongeveer dieselfde kragdigtheid binne 'n komposstapel is . ^{[78] [f]}

Die samesmelting in die kern is in 'n selfkorrigerende ewewig: 'n effens hoër samesmeltingstelsel sal veroorsaak dat die kern meer verhit en effens uitbrei teen die gewig van die buitenste lae, wat die digtheid en dus die samesmelting verminder en die korrigeer versteuring ; en 'n effens laer tempo sou veroorsaak dat die kern effens afkoel en krimp, wat die digtheid verhoog en die samesmelting verhoog en weer na sy huidige tempo terugkeer. ^{[79] [80]}

Stralingsone

Vanaf die kern tot ongeveer 0,7 sonstrale is termiese bestraling die primêre manier om energie oor te dra. ^[81] Die temperatuur daal van ongeveer 7 miljoen tot 2 miljoen kelvin met toenemende afstand vanaf die kern. ^[70] Hierdie temperatuurgradiënt is minder as die waarde van die adiabatiese verval en kan dus nie konveksie dryf nie, wat verklaar waarom die oordrag van energie deur hierdie sone deur straling plaasvind in plaas van termiese konveksie. ^[70] Ione waterstof en helium straal fotone uit wat net 'n entjie beweeg voordat dit deur ander ione herabsorbeer word. ^[81] Die digtheid druppels honderdvoudig (van 20 g / cm ³ tot 0,2 g / cm ³ ) van 0,25 son strale om die 0,7 radiusse, die top van die straling sone. ^[81]

Tachocline

Die stralingsone en die konvektiewe sone word van mekaar geskei deur 'n oorgangslaag, die tachokline . Dit is 'n gebied waar die skerp regimeverandering tussen die eenvormige rotasie van die stralingsone en die differensiële rotasie van die konveksiesone ' n groot skuif tussen die twee tot gevolg het - 'n toestand waar opeenvolgende horisontale lae langs mekaar skuif. ^[82] Tans word daar veronderstel (sien Solar dynamo ) dat 'n magnetiese dynamo binne hierdie laag die son se magnetiese veld genereer . ^[70]

Konvektiewe sone

Die son se konveksiesone strek vanaf 0,7 sonstrale (500 000 km) tot naby die oppervlak. In hierdie laag is die sonplasma nie dig genoeg of warm genoeg om die hitte-energie van die binnekant via straling na buite oor te dra nie. In plaas daarvan is die digtheid van die plasma laag genoeg om konvektiewe strome te laat ontwikkel en die son se energie na buite te beweeg. Materiaal wat deur die tachokline verhit word, neem hitte op en brei uit, waardeur die digtheid verminder word en dit laat styg. As gevolg hiervan ontwikkel 'n ordelike beweging van die massa tot termiese selle wat die grootste deel van die hitte na die son se fotosfeer hierbo dra. Sodra die materiaal diffusief en stralend afkoel net onder die fotosferiese oppervlak, neem die digtheid toe, en dit sak na die basis van die konveksiesone, waar dit weer hitte van die bokant van die stralingsone optel en die konvektiewe siklus voortduur. Op die fotosfeer het die temperatuur gedaal tot 5 700 K en die digtheid tot slegs 0,2 g / m ³ (ongeveer 1/6 000 die lugdigtheid op seevlak). ^[70]

Die termiese kolomme van die konveksie sone vorm 'n afdruk op die oppervlak van die son gee dit 'n korrel voorkoms bekend as die son granulasie by die kleinste skaal en supergranulation by groter skaal. Onstuimige konveksie in hierdie buitenste deel van die sonbinne onderhou 'kleinskaalse' dynamo-aksie oor die sonoppervlak. ^[70] Die son se termiese kolomme is Bénard-selle en het die vorm van ongeveer seshoekige prisma's. ^[83]

Fotosfeer

Die effektiewe temperatuur , of swart liggaamstemperatuur , van die son ( 5777 K ) is die temperatuur wat 'n swart liggaam van dieselfde grootte moet hê om dieselfde totale emissiekrag te lewer.

'N Hoë resolusie beeld van die sonoppervlak is geneem deur die Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST)

Die sigbare oppervlak van die son, die fotosfeer, is die laag waaronder die son ondeursigtig word vir sigbare lig. ^[84] Fotone wat in hierdie laag geproduseer word, ontsnap die son deur die deursigtige sonatmosfeer daarbo en word sonstraling, sonlig. Die verandering in ondeursigtigheid is te wyte aan die afnemende hoeveelheid H - ione wat sigbare lig maklik absorbeer. ^[84] Omgekeerd word die sigbare lig wat ons sien, geproduseer as elektrone reageer met waterstofatome om H ^- ione te produseer . ^{[85] [86]} Die fotosfeer is tien tot honderde kilometer dik en is effens minder ondeursigtig as lug op die aarde. Omdat die boonste gedeelte van die fotosfeer koeler is as die onderste gedeelte, lyk 'n beeld van die son helderder in die middel as aan die rand of ledemaat van die sonskyf, in 'n verskynsel wat bekend staan ​​as die verdonkering van die ledemaat. ^[84] Die spektrum van sonlig het ongeveer die spektrum van 'n swart liggaam wat uitstraal5777  K , afgewissel met atoom absorpsie lyne van die vaag lae bokant die fotosfeer. Die fotosfeer het 'n deeltedigtheid van ~ 10 ²³  m ^-3 (ongeveer 0,37% van die deeltjiegetal per volume van die Aarde se atmosfeer op seevlak). Die fotosfeer is nie volledig geïoniseer nie - die mate van ionisasie is ongeveer 3%, wat byna al die waterstof in atoomvorm laat. ^[87]

Tydens vroeë studies van die optiese spektrum van die fotosfeer is daar absorpsie lyne gevind wat nie ooreenstem met enige chemiese elemente wat destyds op aarde bekend was nie. In 1868 veronderstel Norman Lockyer dat hierdie absorberingslyne veroorsaak word deur 'n nuwe element wat hy helium genoem het , na die Griekse songod Helios . Vyf en twintig jaar later is helium op die aarde geïsoleer. ^[88]

Atmosfeer

Gedurende 'n totale sonsverduistering kan die sonkorona met die blote oog gesien word gedurende die kort periode van totaliteit.

Tydens 'n totale sonsverduistering, wanneer die skyf van die son word gedek deur dié van die Maan , kan dele van die omliggende die Son se atmosfeer gesien word. Dit bestaan ​​uit vier verskillende dele: die chromosfeer, die oorgangsgebied, die korona en die heliosfeer.

Die koelste laag van die son is 'n minimum temperatuurgebied wat tot ongeveer strek 500 km bo die fotosfeer, en het 'n temperatuur van ongeveer4100  K . ^[84] Hierdie deel van die son is koel genoeg om die bestaan ​​van eenvoudige molekules soos koolstofmonoksied en water moontlik te maak, wat deur hul absorpsiespektra opgespoor kan word. ^[89]

Die chromosfeer, oorgangsgebied en korona is baie warmer as die oppervlak van die son. ^[84] Die rede word nie goed verstaan ​​nie, maar bewyse dui daarop dat Alfvén-golwe genoeg energie kan hê om die korona te verhit. ^[90]

Bo die temperatuur is die minimum laag 'n laag van ongeveer 2.000 km dik, oorheers deur 'n spektrum van emissie- en absorpsie lyne. ^[84] Dit word die chromosfeer van die Griekse wortel chroma genoem , wat kleur beteken, omdat die chromosfeer sigbaar is as 'n gekleurde flits aan die begin en einde van die totale sonsverduisterings. ^[81] Die temperatuur van die chromosfeer neem geleidelik toe met hoogte, en wissel tot ongeveer20.000 K naby die bokant. ^[84] In die boonste gedeelte van die chromosfeer word helium gedeeltelik geïoniseer . ^[91]

Hierdie beeld van die son, geneem deur Hinode 's Solar Optical Telescope op 12 Januarie 2007, openbaar die gloeiende aard van die plasmaverbindingsstreke met verskillende magnetiese polariteit.

Bo die chromosfeer, in 'n dun (ongeveer 200 km ) oorgangstreek, styg die temperatuur vinnig van rondom20 000  K in die boonste chromosfeer tot koronale temperature nader aan1 000 000  K . ^[92] Die temperatuurstyging word vergemaklik deur die volle ionisasie van helium in die oorgangsgebied, wat die verkoeling van die plasma aansienlik verminder. ^[91] Die oorgangsgebied kom nie op 'n goed gedefinieerde hoogte voor nie. Inteendeel, dit vorm 'n soort nimbus rondom chromosferiese eienskappe soos spikels en filamente , en is in konstante, chaotiese beweging. ^[81] Die oorgangsgebied is nie maklik sigbaar vanaf die aardoppervlak nie, maar is maklik vanuit die ruimte waarneembaar deur instrumente wat sensitief is vir die uiterste ultravioletgedeelte van die spektrum . ^[93]

Die korona is die volgende laag van die Son. Die lae korona, naby die sonoppervlak, het 'n deeltjiedigtheid van ongeveer 10 ¹⁵  m ⁻³ tot 10 ¹⁶  m ⁻³ . ^{[91] [g]} Die gemiddelde temperatuur van die korona- en sonwind is ongeveer 1.000.000-2.000.000 K; in die warmste streke is dit egter 8,000,000–20,000,000 K. ^[92] Alhoewel daar nog geen volledige teorie bestaan ​​om die temperatuur van die korona te verreken nie, is dit bekend dat ten minste sommige van die hitte van magnetiese heraansluiting afkomstig is . ^{[92] [94]} Die korona is die uitgebreide atmosfeer van die Son, wat 'n volume het wat baie groter is as die volume wat deur die son se fotosfeer omring word. Die vloei van plasma uit die son na die interplanetêre ruimte is die sonwind . ^[94]

Die heliosfeer, die sagste buitenste atmosfeer van die son, is gevul met die sonwindplasma. Hierdie buitenste laag van die Son word gedefinieer om te begin op die afstand waar die vloei van die sonwind superalfvénies word — dit wil sê, waar die vloei vinniger word as die snelheid van Alfvén-golwe, ^[95] teen ongeveer 20 sonstrale (0,1 AE) . Turbulensie en dinamiese kragte in die heliosfeer kan nie die vorm van die sonkorona binne beïnvloed nie, omdat die inligting slegs teen die snelheid van Alfvén-golwe kan beweeg. Die sonwind beweeg deurlopend deur die heliosfeer uit, ^{[96] [97] en} vorm die magnetiese sonvorm in 'n spiraalvorm , ^[94] totdat dit die heliopouse meer beïnvloed as50 AU vanaf die son. In Desember 2004 loop die Voyager 1- sonde deur 'n skokfront wat vermoedelik deel van die heliopouse is. ^[98] Aan die einde van 2012 het Voyager 1 'n merkbare toename in kosmiese straalbotsings aangeteken en 'n skerp daling in laer-energie-deeltjies van die sonwind, wat voorgestel het dat die sonde deur die heliopouse is en die interstellêre medium of ruimte binnegedring het , ^[99] en het dit inderdaad op 25 Augustus 2012 op ongeveer 122 astronomiese eenhede van die son af gedoen. ^[100] Die heliosfeer het 'n heliotail wat agter dit uitstrek weens die beweging van die son. ^[101]

Fotone en neutrino's

Gamma-straalfotone met 'n hoë energie wat aanvanklik vrygestel is met fusiereaksies in die kern, word byna onmiddellik deur die sonplasma van die stralingsone geabsorbeer, gewoonlik nadat hulle slegs enkele millimeter gereis het. Re-emissie geskied in 'n ewekansige rigting en gewoonlik teen effens laer energie. Met hierdie opeenvolging van emissies en absorpsies duur dit lank voordat die bestraling die sonoppervlak bereik. Die skatting van die fotoreistyd wissel tussen 10.000 en 170.000 jaar. ^[102] Daarteenoor neem dit slegs 2,3 sekondes voordat die neutrino's , wat ongeveer 2% van die totale energieproduksie van die son uitmaak, die oppervlak bereik. Omdat energietransport in die son 'n proses is wat fotone in termodinamiese ewewig met materie behels, is die tydskaal van energietransport in die son langer, ongeveer 30,000,000 jaar. Dit is die tyd wat die son sou neem om na 'n stabiele toestand terug te keer as die tempo van energie-opwekking in sy kern skielik sou verander. ^[103]

Neutrino's word ook vrygestel deur die samesmeltingsreaksies in die kern, maar in teenstelling met fotone, kom dit selde in aanraking met materie, so byna almal kan die son onmiddellik ontsnap. Vir baie jare was die meting van die aantal neutrino's wat in die son geproduseer is, laer as die teorieë wat deur 'n faktor 3 voorspel is. Hierdie verskil is in 2001 opgelos deur die effekte van neutrino-oscillasie te ontdek : die son gee die aantal neutrino's voorspel deur die teorie, maar neutrino detektors vermis 2 / 3 van hulle, want die neutrino's verander het smaak teen die tyd dat hulle opgespoor. ^[104]

Magnetiese veld

Sigbare ligfoto van sonvlek, 13 Desember 2006

Skoenlapper-diagram wat die gepaarde sonvlekpatroon toon. Grafiek is van sonvlekarea.

In hierdie valskleurige ultravioletbeeld toon die son 'n C3-klas sonfakkel (wit gebied links bo), 'n son-tsoenami (golfagtige struktuur, regs bo) en veelvuldige plasma- filamente wat 'n magneetveld volg, wat styg vanaf die steroppervlak.

Die helioferiese stroomblad strek tot by die buitenste dele van die sonnestelsel en is die gevolg van die invloed van die son se roterende magnetiese veld op die plasma in die interplanetêre medium . ^[105]

Die son het 'n magneetveld wat oor die oppervlak van die son wissel. Sy poolveld is 1–2 gauss (0,0001–0,0002  T ), terwyl die veld tipies 3000 gauss (0,3 T) is in sonkolonies wat sonvlekke genoem word en 10–100 gauss (0.001–0.01 T) in sonkrag . ^[5] Die magneetveld wissel in tyd en plek. Die kwasi-periodieke 11-jaar sonsiklus is die mees prominente variasie in wat die aantal en grootte van sonvlekke was en kwyn. ^{[106] [107] [108]}

Sonvlekke is sigbaar as donker kolle op die son se fotosfeer en stem ooreen met die magneetkonsentrasies waar die konvektiewe vervoer van hitte van die binnekant van die son na die oppervlak verhinder word. As gevolg hiervan is sonvlekke effens koeler as die omliggende fotosfeer, en dit lyk dus donker. Op 'n tipiese minimum sonkrag is min sonvlekke sigbaar, en soms kan daar glad nie gesien word nie. Diegene wat wel voorkom, is op hoë sonbreedte. Namate die sonsiklus maksimaal vorder , is die sonvlekke geneig om nader aan die sonekwator te vorm, 'n verskynsel bekend as Spörer se wet . Die grootste sonvlekke kan tienduisende kilometers oor wees. ^[109]

'N 11-jaar sonvlek-siklus is die helfte van 'n 22-jaar Babcock -Leighton dinamo siklus, wat ooreenstem met 'n ossillasie uitruil van energie tussen TOROÏDALE en poloidal son magnetiese velde. Op 'n maksimum van die sonkringloop is die eksterne poloïdale dipolêre magnetiese veld naby die minimum sterkte van die dinosiklus, maar 'n interne toroidale kwadrupolêre veld, wat gegenereer word deur differensiële rotasie binne die tachokline, is naby die maksimum sterkte. Op hierdie punt in die dinamosiklus dwing lewendige opwelling in die konvektiewe sone die opkoms van die toroïdale magnetiese veld deur die fotosfeer, wat aanleiding gee tot pare sonvlekke wat ongeveer oos-wes in lyn is en voetspore met teenoorgestelde magnetiese polariteite het. Die magnetiese polariteit van sonvlekpare wissel elke sonsiklus af, 'n verskynsel wat bekend staan ​​as die Hale-siklus. ^{[110] [111]}

Gedurende die dalende fase van die sonnesiklus verskuif energie van die interne toroïdale magnetiese veld na die eksterne poloïdale veld, en sonvlekke verminder in aantal en grootte. By minimum sonnesiklus is die toroidale veld by minimum minimum sterkte, sonvlekke is relatief skaars en die poloidale veld is op sy maksimum sterkte. Met die opkoms van die volgende 11-jarige sonvlek-siklus, skuif differensiële rotasie magnetiese energie terug van die poloidale na die toroidale veld, maar met 'n polariteit wat teenoor die vorige siklus is. Die proses duur voort, en in 'n geïdealiseerde, vereenvoudigde scenario stem elke 11 jaar sonvlek-siklus ooreen met 'n verandering in die totale polariteit van die son se grootskaalse magnetiese veld. ^{[112] [113]}

Die sonmagnetiese veld strek veel verder as die son self. Die elektries geleidende sonwindplasma dra die son se magnetiese veld in die ruimte en vorm wat die interplanetêre magnetiese veld genoem word . ^[94] In 'n benadering wat bekend staan ​​as ideale magnetohydrodinamika , beweeg plasmadeeltjies slegs langs die magneetveldlyne. As gevolg hiervan strek die uitwaarts vloeiende sonwind die interplanetêre magnetiese veld na buite en dwing dit in 'n ongeveer radiale struktuur. Vir 'n eenvoudige dipolaire son magneetveld, met teenoorgestelde hemisferiese polariteite aan weerskante van die son magnetiese ewenaar, 'n dun stroom vel gevorm word in die sonwind. ^[94] Op groot afstande verdraai die rotasie van die son die dipolêre magneetveld en die ooreenstemmende stroomblad in 'n Archimediese spiraalstruktuur genaamd die Parker-spiraal. ^[94] Die interplanetêre magnetiese veld is baie sterker as die dipoolkomponent van die sonmagnetiese veld. Die Son se dipoolmagnetiese veld van 50-400  μT (op die fotosfeer) verminder met die inverse kubus van die afstand, wat lei tot 'n voorspelde magnetiese veld van 0,1 nT op die afstand van die Aarde. Volgens waarnemings van ruimtetuie is die interplanetêre veld op die aarde ongeveer 5 nT, ongeveer honderd keer groter. ^[114] Die verskil is te danke aan magnetiese velde wat gegenereer word deur elektriese strome in die plasma wat die Son omring.

Variasie in aktiwiteit

Metings vanaf 2005 van die variasies van die sonkring gedurende die afgelope 30 jaar

Die magnetiese veld van die Son lei tot baie effekte wat kollektief sonaktiwiteit genoem word . Sonfakkels en uitwerpings van koronale massa kom gewoonlik voor by sonvlekgroepe. Stadige veranderende hoë spoed sonwind word uit koronale gate op die fotosferiese oppervlak uitgestraal . Beide uitwerpings van koronale massa en hoë spoed sonwind dra plasma en interplanetêre magnetiese veld na buite in die sonnestelsel. ^[115] Die gevolge van sonaktiwiteit op die aarde sluit in auroras op matige tot hoë breedtegrade en die onderbreking van radiokommunikasie en elektriese krag . Daar word vermoed dat sonaktiwiteit 'n groot rol gespeel het in die vorming en evolusie van die Sonnestelsel .

Met die sonkringmodulasie van die sonvlekgetal kom 'n ooreenstemmende modulasie van die weersomstandighede in die ruimte , insluitend die omliggende aarde waar tegnologiese stelsels beïnvloed kan word.

In Desember 2019 is 'n nuwe soort sonmagnetiese ontploffing waargeneem, bekend as gedwonge magnetiese heraansluiting . Voorheen, in 'n proses genaamd spontane magnetiese heraansluiting , is waargeneem dat die sonmagnetiese veldlyne eksplosief divergeer en dan onmiddellik weer saamtrek. Gedwonge magnetiese heraansluiting was soortgelyk, maar dit is veroorsaak deur 'n ontploffing in die korona. ^[116]

Langtermynverandering

Sekere wetenskaplikes meen dat langdurige sekulêre verandering in sonvlekgetal gekorreleer is met langtermynverandering in sonbestraling, ^[117] wat op sy beurt die Aarde se langtermynklimaat kan beïnvloed. ^[118] Byvoorbeeld, in die 17de eeu het dit gelyk of die sonnesiklus vir etlike dekades heeltemal gestaak het; min sonvlekke is waargeneem gedurende 'n tydperk wat bekend staan ​​as die Maunder minimum . Dit het saamgeval in die tyd van die Klein Ystydperk , toe Europa buitengewone koue temperature beleef het. ^[119] Vroeër uitgebreide minima is ontdek deur die ontleding van boomringe en dit lyk of dit saamgeval het met laer as die gemiddelde wêreldtemperature. ^[120]

'N Onlangse teorie beweer dat daar magnetiese onstabiliteite in die kern van die son is wat skommelinge veroorsaak met periodes van 41 000 of 100 000 jaar. Dit kan 'n beter verduideliking gee van die ystydperke as die Milankovitch-siklusse . ^{[121] [122]}

Die son is vandag ongeveer halfpad deur die stabielste deel van sy lewe. Dit het vir meer as vier miljard ^[a] jaar nie dramaties verander nie en sal redelik stabiel bly vir meer as vyf miljard meer. Nadat die versmelting van waterstof in sy kern gestaak is, sal die son egter interne en eksterne dramaties verander.

Vorming

Die Son het ongeveer 4,6 miljard jaar gelede gevorm deur die ineenstorting van 'n deel van 'n reuse- molekulêre wolk wat meestal uit waterstof en helium bestaan ​​en waarskynlik baie ander sterre gebaar het. ^[123] Hierdie ouderdom word beraam met behulp van rekenaarmodelle van sterre-evolusie en deur nukleokosmochronologie . ^[14] Die resultaat stem ooreen met die radiometriese datum van die oudste sonnestelsel-materiaal, op 4.567 miljard jaar gelede. ^{[124] [125]} Studies van antieke meteoriete onthul spore van stabiele dogterkerne van kortstondige isotope, soos yster-60 , wat slegs in ontploffende kortstondige sterre vorm. Dit dui aan dat een of meer supernovas naby die plek waar die son gevorm het, moes plaasgevind het. 'N Skokgolf van 'n nabygeleë supernova sou die vorming van die son veroorsaak het deur die materie in die molekulêre wolk saam te pers en sekere streke onder hul eie swaartekrag te laat ineenstort. ^[126] Toe een fragment van die wolk ineengestort het, het dit ook begin draai as gevolg van die behoud van die hoekmomentum en verhit met die toenemende druk. 'N Groot deel van die massa het in die middel gekonsentreer, terwyl die res uitgeplat is in 'n skyf wat die planete en ander sonnestelselliggame sou word. Swaartekrag en druk in die kern van die wolk het baie hitte genereer omdat dit meer stof van die omliggende skyf ophoop, wat uiteindelik kernfusie veroorsaak .

HD 162826 en HD 186302 is 'n hipotese van sterre broers en susters van die son, wat in dieselfde molekulêre wolk gevorm het.

Hoofreeks

Die evolusie van die son se helderheid , radius en effektiewe temperatuur in vergelyking met die huidige son. After Ribas (2010) ^[127]

Die son is ongeveer halfpad deur sy hoofreeksstadium, waartydens kernfusiereaksies in sy kern waterstof in helium versmelt. Elke sekonde word meer as vier miljoen ton materiaal in die kern van die son omgeskakel in energie, wat neutrino's en sonstraling lewer . Teen hierdie tempo het die son tot dusver ongeveer 100 keer die massa van die aarde in energie omgeskakel, ongeveer 0,03% van die totale massa van die son. Die Son sal altesaam ongeveer 10 miljard jaar as 'n hoofreeksster deurbring. ^[128]

Die son word geleidelik warmer in sy kern, warmer aan die oppervlak, groter in radius en helderder gedurende sy tyd op die hoofreeks: sedert die begin van sy hoofreekslewe het dit in radius met 15% uitgebrei en die oppervlak het die temperatuur toegeneem van 5620 K tot 5777 K, wat gelei het tot 'n toename van 48% in helderheid van 0,667 sonligsterkte tot die huidige 1,0 sonligsterkte. Dit kom voor omdat die heliumatome in die kern 'n hoër gemiddelde molekulêre gewig het as die waterstofatome wat saamgesmelt is, wat minder termiese druk tot gevolg het. Die kern krimp dus, sodat die buitenste lae van die son nader aan die middelpunt kan beweeg en die potensiële energie van gravitasie vrystel. Volgens die viriale stelling gaan die helfte van hierdie vrygestelde gravitasie-energie na verwarming, wat lei tot 'n geleidelike toename in die tempo waarteen samesmelting plaasvind en dus 'n toename in die helderheid. Hierdie proses versnel namate die kern geleidelik digter word. ^[129] Tans neem dit elke 100 miljoen jaar in helderheid toe met ongeveer 1%. ^[130]

Na kernwaterstofuitputting

Die grootte van die huidige son (nou in die hoofreeks ) in vergelyking met die geskatte grootte gedurende die rooi-reuse-fase in die toekoms

Die son het nie genoeg massa om as 'n supernova te ontplof nie . In plaas daarvan, wanneer die waterstof in ongeveer 5 miljard jaar in die kern op is, sal die kernversmelting van waterstof stop en sal daar niks wees wat voorkom dat die kern saamtrek nie. Die vrystelling van potensiële gravitasie-energie laat die helderheid van die ster toeneem, wat die hoofreeksfase beëindig en die ster in die volgende miljard jaar laat uitbrei: eers in 'n subreus en dan in 'n rooi reus . ^{[129] [131] [132]} Die verhitting as gevolg van gravitasie-inkrimping sal ook lei tot versmelting van waterstof in 'n dop net buite die kern, waar ongesmelte waterstof oorbly, wat sal bydra tot die verhoogde helderheid, wat uiteindelik meer as 1000 keer sy huidige sal bereik helderheid. ^[129] As 'n rooi reus sal die son so groot word dat dit Mercurius, Venus en waarskynlik die aarde sal verswelg. ^{[132] [133]} Die son sal ongeveer 'n miljard jaar as 'n rooi-reuse takster deurbring en ongeveer 'n derde van sy massa verloor. ^[132]

Evolusie van 'n Sonagtige ster. Die spoor van 'n ster van een sonmassa op die Hertzsprung-Russell-diagram word van die hoofreeks tot die post-asimptotiese-reusetakstadium getoon.

Na die rooi-reuse-tak het die son ongeveer 120 miljoen jaar aktiewe lewe oor, maar baie gebeur. Eerstens, die kern, vol ontaarde helium, ontbrand heftig in die heliumflits , waar na raming 6% van die kern, self 40% van die sonmassa, binne enkele minute deur die drievoudige alfa in koolstof omgeskakel sal word. proses . ^[134] Die son krimp dan af tot ongeveer 10 keer sy huidige grootte en 50 keer die helderheid, met 'n temperatuur 'n bietjie laer as vandag. Dit sal dan die rooi klomp of horisontale tak bereik het , maar 'n ster van die son se metaalagtigheid ontwikkel nie blou langs die horisontale tak nie. In plaas daarvan word dit oor ongeveer 100 miljoen jaar net matig groter en helderder as dit steeds helium in die kern reageer. ^[132]

As die helium uitgeput is, herhaal die son die uitbreiding wat dit gevolg het toe die waterstof in die kern uitgeput was, behalwe dat dit alles vinniger gebeur en dat die son groter en helderder word. Dit is die asimptotiese-reusetakfase , en die son reageer afwisselend waterstof in 'n dop of helium in 'n dieper dop. Na ongeveer 20 miljoen jaar aan die vroeë asimptotiese reuse-tak, word die son toenemend onstabiel, met vinnige massaverlies en termiese pulse wat die grootte en helderheid elke 100 000 jaar of so verhoog. Die termiese pulse word telkens groter, met die latere pulse wat die helderheid tot soveel as 5 000 keer die huidige vlak stoot en die radius tot meer as 1 AE. ^[135] Volgens 'n 2008-model sal die aarde se baan aanvanklik aansienlik uitgebrei het as gevolg van die massaverlies van die son as 'n rooi reus, maar later sal dit begin krimp as gevolg van getykragte (en uiteindelik van die onderste chromosfeer sleep) sodat dit word deur die son verswelg tydens die punt van die rooi-reuse- takfase, 3,8 en 1 miljoen jaar nadat Mercurius en Venus onderskeidelik dieselfde lot gely het. Modelle wissel afhangende van die tempo en tyd van massaverlies. Modelle met 'n groter massaverlies op die rooi-reuse-tak, produseer kleiner, minder helder sterre aan die punt van die asimptotiese reuse-tak, miskien net 2000 keer die helderheid en minder as 200 keer die radius. ^[132] Vir die son word vier termiese pulse voorspel voordat dit sy buitenste omhulsel verloor en 'n planetêre newel begin maak . Aan die einde van die fase - wat ongeveer 500 000 jaar duur - sal die son net ongeveer die helfte van sy huidige massa hê.

Die evolusie na asimptotiese reuse-tak is nog vinniger. Die helderheid bly ongeveer konstant namate die temperatuur styg, met die uitgestote helfte van die sonmassa wat in 'n planetêre newel geïoniseer word namate die blootgestelde kern 30 000 K bereik. Die finale naakte kern, 'n wit dwerg , het 'n temperatuur van meer as 100 000 K, en bevat na raming 54,05% van die hedendaagse massa van die Son. ^[132] Die planetêre newel sal oor ongeveer 10 000 jaar versprei, maar die wit dwerg sal triljoene jare oorleef voordat dit verdwyn na 'n hipotetiese swart dwerg . ^{[136] [137]}

Illustrasie van die melkweg, wat die ligging van die son aandui. Die getoonde radiale koördinate (stralingslyne) is gesentreer op die ligging van die son (aangedui).

Die Son leuens naby aan die binneste rand van die Melkweg se Orion Arm , in die Plaaslike Stellar Wolk of die Gould Belt , op 'n afstand van 7,5-8,5 kiloparsecs (24-28 kly) van die Galactic Sentrum . ^{[138] [139] [140] [141] [142] [143]} Die son is vervat in die Local Bubble , 'n ruimte van seldsame warm gas, moontlik geproduseer deur die supernova-oorblyfsel Geminga , ^[144] of meerdere supernovas in subgroep B1 van die Pleiades-bewegende groep. ^[145] Die afstand tussen die plaaslike arm en die volgende arm uit, die Perseus-arm , is ongeveer 6 500 ligjare. ^[146] Die son, en dus die sonnestelsel, word aangetref in wat wetenskaplikes die galaktiese bewoonbare sone noem . Die toppunt van die Sonweg , of die sonpunt , is die rigting wat die Son beweeg in vergelyking met ander nabygeleë sterre. Hierdie beweging is na 'n punt in die sterrebeeld Hercules , naby die ster Vega . Sterre binne 100 parsek van die son (326 ligjaar) het snelhede relatief tot die son wat ongeveer gemodelleer kan word deur 'n Maxwell-Boltzmann-verdeling (veral vir die laer snelhede) of 'n lognormale verspreiding (veral vir die hoër snelhede), maar met meer hoëspoed-sterre (groter as 300 km / s) as wat die verspreiding voorspel. Die gemiddelde snelheid van hierdie sterre (nie die gemiddelde snelheid nie ) relatief tot die son (of die gemiddelde snelheid van die son relatief tot hulle) is ongeveer 20 km / s. ^[147]

Binne 32,6 ly van die son is daar vanaf 2215 315 sterre in 227 stelsels, waaronder 163 enkele sterre. Daar word beraam dat nog 130 stelsels binne hierdie reeks nog nie geïdentifiseer is nie. Tot 81,5 ly kan daar tot 7 500 sterre wees, waarvan ongeveer 2 600 bekend is. Daar word verwag dat die aantal substellêre voorwerpe in die volume vergelykbaar sal wees met die aantal sterre. ^[148] Van die 50 naaste sterrestelsels binne 17 ligjare van die aarde af (die naaste is die rooi dwerg Proxima Centauri op ongeveer 4,2 ligjare), beklee die son die vierde plek in massa. ^[149]

Die Gaia-katalogus van sterre in die omgewing , almal binne 100 parsek, bevat 331 312 sterre en word vermoedelik minstens 92% van die sterre van die sterre spektraal tipe M9 of 'vroeër' (dws warmer) bevat. ^[147]

Orbit in Melkweg

Die Son wentel om die middel van die Melkweg en beweeg tans in die rigting van die sterrebeeld Cygnus . 'N Eenvoudige model van die beweging van 'n ster in die sterrestelsel gee die galaktiese koördinate X , Y en Z as:

${\ displaystyle X (t) = X (0) + {\ frac {U (0)} {\ kappa}} \ sin (\ kappa t) + {\ frac {V (0)} {2B}} (1 - \ cos (\ kappa t))}$

${\ displaystyle Y (t) = Y (0) + 2A \ left (X (0) + {\ frac {V (0)} {2B}} \ right) t - {\ frac {\ Omega _ {0} } {B \ kappa}} V (0) \ sin (\ kappa t) + {\ frac {2 \ Omega _ {0}} {\ kappa ^ {2}}} U (0) (1- \ cos ( \ kappa t))}$

${\ displaystyle Z (t) = {\ frac {W (0)} {\ nu}} \ sin (\ nu t) + Z (0) \ cos (\ nu t)}$

waar U , V en W die onderskeie snelhede met betrekking tot die plaaslike russtandaard is , is A en B die Oort-konstantes ,${\ displaystyle \ Omega _ {0} = AB}$ is die hoeksnelheid van galaktiese rotasie vir die plaaslike russtandaard, ${\ displaystyle \ kappa = {\ sqrt {-4 \ Omega _ {0} B}}}$is die "episikliese frekwensie", en ν is die vertikale ossillasiefrekwensie. ^[150] Vir die son word die huidige waardes van U , V en W geskat as${\ displaystyle (U (0), V (0), W (0)) = (10.00,5.25,7.17)}$km / s, en beramings vir die ander konstantes is A  = 15,5 km / s / kpc , B  = −12,2 km / s / kpc, κ = 37 km / s / kpc, en ν = 74 km / s / kpc. Ons neem X (0) en Y (0) op nul en Z (0) word geskat op 17 parsek. ^[151] Hierdie model impliseer dat die son sirkuleer rondom 'n punt wat self rondom die sterrestelsel gaan. Die sirkulasieperiode van die son rondom die punt is${\ displaystyle 2 \ pi / \ kappa}$. wat, met behulp van die ekwivalensie dat 'n parsek gelyk is aan 1 km / s keer 0,978 miljoen jaar, 166 miljoen jaar is, korter as die tyd wat dit duur om die sterrestelsel te gaan. In die ( X, Y ) koördinate beskryf die Son 'n ellips rondom die punt waarvan die lengte in die Y- rigting

${\ displaystyle 2 \ times {\ sqrt {\ left ({\ frac {2 \ Omega _ {0}} {\ kappa ^ {2}}} U (0) \ right) ^ {2} + \ left ({ \ frac {\ Omega _ {0}} {B \ kappa}} V (0) \ regs) ^ {2}}} = 1035 {\ text {parsec}}.}$

en waarvan die breedte in die X- rigting is

${\ displaystyle 2 \ times {\ sqrt {\ left ({\ frac {U (0)} {\ kappa}} \ right) ^ {2} + \ left ({\ frac {V (0)} {2B} } \ right) ^ {2}}} = 691 {\ text {parsec}}}$

Die verhouding van lengte tot breedte van hierdie ellips is dieselfde vir alle sterre in ons omgewing ${\ displaystyle 2 \ Omega / \ kappa \ ongeveer 1.50.}$ Die beweegpunt is tans by

${\ displaystyle X = {\ frac {V (0)} {2B}} = - 215 {\ text {parsec}}}$

${\ displaystyle Y = {\ frac {2 \ Omega _ {0}} {\ kappa ^ {2}}} U (0) = 405 {\ text {parsec}}.}$

Die ossillasie in die Z- rigting neem die Son

${\ displaystyle {\ sqrt {\ left ({\ frac {W (0)} {\ nu}} \ right) ^ {2} + Z (0) ^ {2}}} = 98 {\ text {parsec} }}$

bo die galaktiese vlak en dieselfde afstand daaronder, met 'n periode van ${\ displaystyle 2 \ pi / \ nu}$of 83 miljoen jaar, ongeveer 2,7 keer per wentelbaan. ^[152] Alhoewel${\ displaystyle 2 \ pi / \ Omega _ {0}}$ 222 miljoen jaar is, is die waarde van ${\ displaystyle \ Omega}$ op die punt waarom die Son sirkuleer

${\ displaystyle \ Omega \ approx \ Omega _ {0} - {\ frac {2A} {R_ {0}}} \ Delta X \ ongeveer 26.1 {\ text {km / s / kpc}}}$

(sien Oort-konstantes ), wat ooreenstem met 235 miljoen jaar, en dit is die tyd wat die punt neem om een ​​keer om die sterrestelsel te gaan. Ander sterre met dieselfde waarde as${\ displaystyle X + V / (2B)}$ moet net soveel tyd neem om deur die sterrestelsel as die son te gaan en bly dus in dieselfde algemene omgewing as die son.

Die baan van die Son om die Melkweg word versteur weens die nie-eenvormige massaverdeling in die Melkweg, soos in en tussen die galaktiese spiraalarms. Daar is aangevoer dat die son se deurgang deur die spiraalarms met 'n hoër digtheid dikwels saamval met massa-uitwissings op die aarde, miskien as gevolg van verhoogde impakgebeurtenisse . ^[153] Dit neem die Sonnestelsel ongeveer 225–250 miljoen jaar om een ​​baan deur die Melkweg ('n galaktiese jaar ) te voltooi, ^[154], en daar word vermoed dat dit 20-25 wentelbane voltooi het gedurende die leeftyd van die son. Die wentelsnelheid van die sonnestelsel rondom die middel van die melkweg is ongeveer 251 km / s (156 mi / s). ^[155] Met hierdie snelheid neem dit ongeveer 1 190 jaar voordat die sonnestelsel 'n afstand van 1 ligjaar of 7 dae ry.1 AU . ^[156]

Die Melkweg beweeg ten opsigte van die kosmiese mikrogolf-agtergrondstraling (CMB) in die rigting van die sterrebeeld Hydra met 'n snelheid van 550 km / s, en die son se resulterende snelheid ten opsigte van die CMB is ongeveer 370 km / s in die rigting van Krater of Leo . ^[157]

Beweging in die sonnestelsel

Skynbare beweging van die sonnestelsel- barycentre met betrekking tot die son - dit is eintlik die son wat beweeg.

Die son word beweeg deur die swaartekrag van die planete. 'N Mens kan dink aan die barycentre van die Sonnestelsel as stilstaande (of as om in 'n bestendige beweging rondom die sterrestelsel te beweeg). Die middelpunt van die son is altyd binne 2,2 sonstraal van die barycentre. Hierdie beweging van die Son is hoofsaaklik te danke aan Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Vir sommige periodes van 'n paar dekades is die beweging nogal reëlmatig en vorm dit 'n trefoilpatroon , terwyl dit tussen hierdie periodes meer chaoties voorkom. ^[158] Na 179 jaar (nege keer die sinodiese periode van Jupiter en Saturnus) herhaal die patroon min of meer, maar draai dit met ongeveer 24 °. ^[159] Die wentelbane van die binneste planete, insluitende die Aarde, word op dieselfde manier deur dieselfde gravitasiekragte verplaas, en die beweging van die Son het dus min invloed op die relatiewe posisies van die Aarde en die Son of op sonbestraling op die Aarde as 'n funksie van tyd. ^[160]

Kaart van die volle son deur STEREO en SDO ruimtetuie

Koronale verwarmingsprobleem

Die temperatuur van die fotosfeer is ongeveer 6 000 K, terwyl die korona temperatuur bereik 1 000 000 -2 000 000  K . ^[92] Die hoë temperatuur van die korona toon dat dit verhit word deur iets anders as direkte hittegeleiding vanaf die fotosfeer. ^[94]

Daar word vermoed dat die energie wat nodig is om die korona te verhit deur turbulente beweging in die konveksiesone onder die fotosfeer voorsien word, en twee hoofmeganismes is voorgestel om koronale verwarming te verklaar. ^[92] Die eerste is golfverhitting, waarin klank-, gravitasie- of magnetohydrodinamiese golwe geproduseer word deur onstuimigheid in die konveksiesone. ^[92] Hierdie golwe beweeg opwaarts en verdwyn in die korona, en plaas hul energie in die omgewing in die vorm van hitte. ^[161] Die ander is magnetiese verwarming, waarin magnetiese energie voortdurend deur fotosferiese beweging opgebou word en deur magnetiese heraansluiting vrygestel word in die vorm van groot sonfakkels en 'n magdom soortgelyke, maar kleiner gebeurtenisse - nanoflares . ^[162]

Tans is dit onduidelik of golwe 'n doeltreffende verwarmingsmeganisme is. Daar is gevind dat alle golwe behalwe Alfvén-golwe verdwyn of breek voordat hulle die korona bereik. ^[163] Daarbenewens verdwyn Alfvén-golwe nie maklik in die korona nie. Die huidige navorsingsfokus het dus verskuif na meganismes vir opvlam. ^[92]

Flou jong sonprobleem

Teoretiese modelle van die ontwikkeling van die Son dui daarop dat die son gedurende die Archean-eon van 3,8 tot 2,5 miljard jaar gelede net ongeveer 75% so helder was soos vandag. So 'n swak ster sou nie vloeibare water op die aardoppervlak kon onderhou nie, en dus sou die lewe nie kon ontwikkel nie. Die geologiese rekord toon egter aan dat die aarde gedurende sy geskiedenis op 'n redelike konstante temperatuur gebly het en dat die jong aarde ietwat warmer was as vandag. Een teorie onder wetenskaplikes is dat die atmosfeer van die jong Aarde veel groter hoeveelhede kweekhuisgasse (soos koolstofdioksied , metaan ) bevat as wat tans bestaan, wat genoeg hitte vasgevang het om te vergoed vir die kleiner hoeveelheid sonenergie wat dit bereik. ^[164]

Ondersoek van Archaese sedimente blyk egter nie te stem met die hipotese van hoë kweekhuiskonsentrasies nie. In plaas daarvan kan die matige temperatuurbereik verklaar word deur 'n laer oppervlak- albedo wat veroorsaak word deur minder kontinentale gebied en die gebrek aan biologies geïnduseerde wolkkondensasiekerne. Dit sou gelei het tot verhoogde opname van sonenergie, wat die laer sonopbrengs vergoed het. ^[165]

Die enorme effek van die son op aarde is erken sedert prehistoriese tye , en die Son is deur sommige kulture beskou as 'n songod .

Vroeë begrip

Die Trundholm-sonkar wat deur 'n perd getrek word, is 'n beeld wat glo 'n belangrike deel van die mitologiese Nordiese Bronstydperk illustreer . Die beeld is waarskynlik c. 1350 vC . Dit word in die Nasionale Museum van Denemarke vertoon .

Die son was dwarsdeur die mensegeskiedenis 'n voorwerp van verering in baie kulture. Die mensdom se mees fundamentele begrip van die son is as die ligskyf in die lug, waarvan die teenwoordigheid bo die horison dag veroorsaak en wie se afwesigheid nag veroorsaak. In baie prehistoriese en antieke kulture is die son beskou as 'n songod of 'n ander bonatuurlike entiteit. Aanbidding van die son was sentraal in beskawings soos die antieke Egiptenare , die Inka's van Suid-Amerika en die Asteke van wat tans Mexiko is . In godsdienste soos Hindoeïsme word die Son steeds as 'n god beskou. Baie antieke monumente is gebou met die oog op sonverskynsels; byvoorbeeld, klip mega akkuraat merk die somer of winter solstice (sommige van die mees prominente mega is geleë in Nabta Playa , Egipte , Mnajdra , Malta en by Stonehenge , England ); Newgrange , 'n prehistoriese berg wat deur die mens in Ierland gebou is , is ontwerp om die wintersonstilstand op te spoor; die piramide van El Castillo in Chichén Itzá in Mexiko is ontwerp om skaduwees te werp in die vorm van slange wat die piramide beklim by die lente-en herfs- eweninge .

Die Egiptenare het die god Ra uitgebeeld as gedra deur die lug in 'n sonkrag, vergesel van minder gode, en vir die Grieke was hy Helios, gedra deur 'n strydwa wat deur vurige perde getrek is. Vanaf die regeringstydperk van Elagabalus in die laat-Romeinse Ryk was die verjaarsdag van die Son 'n fees gevier as Sol Invictus (letterlik 'Onoorwonne Son') kort na die wintersonstilstand, wat moontlik 'n voorspel tot Kersfees was. Met betrekking tot die vaste sterre , verskyn die Sun vanaf die Aarde na wentel een keer 'n jaar langs die sonnebaan deur die zodiac , en so Griekse sterrekundiges gekategoriseer dit as een van die sewe planete (Griekse planetes , "swerwer"); die benoeming van die dae van die weke na die sewe planete dateer uit die Romeinse era . ^{[166] [167] [168]}

Ontwikkeling van wetenskaplike begrip

In die vroeë eerste millennium vC merk Babiloniese sterrekundiges op dat die beweging van die son langs die ekliptika nie eenvormig is nie, hoewel hulle nie weet waarom nie; dit is vandag bekend dat dit te wyte is aan die beweging van die aarde in 'n elliptiese wentelbaan om die son, met die aarde wat vinniger beweeg as dit nader aan die son is by die perihelium en stadiger beweeg as dit verder van die aphelie af is. ^[169]

Een van die eerste mense wat 'n wetenskaplike of filosofiese verklaring vir die son aangebied het, was die Griekse filosoof Anaxagoras . Hy het geredeneer dat dit nie die strydwa van Helios was nie, maar 'n reuse vlammende metaalbal wat selfs groter was as die land van die Peloponnesus en dat die maan die lig van die son weerkaats het. ^[170] Omdat hy hierdie kettery geleer het , is hy deur die owerhede gevange geneem en ter dood veroordeel , hoewel hy later vrygelaat is deur die tussenkoms van Perikles . Eratosthenes het die afstand tussen die aarde en die son in die 3de eeu vC geskat as 'van stadia myriads 400 en 80000', waarvan die vertaling dubbelsinnig is, wat impliseer of 4.080.000 stadia (755.000 km) of 804.000.000 stadia (148 tot 153 miljoen kilometer of 0,99) tot 1,02 AU); laasgenoemde waarde is binne enkele persent korrek. In die 1ste eeu nC het Ptolemeus die afstand geskat as 1 210 keer die radius van die aarde , ongeveer 7,71 miljoen kilometer (0,0515 AE). ^[171]

Die teorie dat die Son die middelpunt is waarom die planete wentel, is die eerste keer in die 3de eeu vC deur die antieke Griekse Aristarchus van Samos voorgestel en later deur Seleucus van Seleucia aangeneem (sien Heliosentrisme ). Hierdie siening is ontwikkel in 'n meer gedetailleerde wiskundige model van 'n heliosentriese stelsel in die 16de eeu deur Nicolaus Copernicus .

Waarnemings van sonvlekke is tydens die Han-dinastie (206 vC-220) aangeteken deur Chinese sterrekundiges , wat eeue lank rekords van hierdie waarnemings bygehou het. Averroes het ook 'n beskrywing van sonvlekke in die 12de eeu gegee. ^[172] Die uitvinding van die teleskoop in die vroeë 17de eeu het gedetailleerde waarnemings van sonvlekke deur Thomas Harriot , Galileo Galilei en ander sterrekundiges moontlik gemaak. Galileo beweer dat sonvlekke op die sonoppervlak was eerder as klein voorwerpe wat tussen die aarde en die son beweeg. ^[173]

Arabiese astronomiese bydraes sluit in die ontdekking van Al-Battani dat die rigting van die son se apogee (die plek in die baan van die son teen die vaste sterre waar dit lyk asof dit die stadigste beweeg) verander. ^[174] (In moderne heliosentriese terme word dit veroorsaak deur 'n geleidelike beweging van die aphelie van die Aarde se baan). Ibn Yunus het jare lank meer as 10 000 inskrywings vir die posisie van die Son waargeneem deur 'n groot astrolabe te gebruik . ^[175]

Sol, the Sun, uit 'n 1550-uitgawe van Guido Bonatti se Liber astronomiae .

Uit 'n waarneming van 'n transito van Venus in 1032, het die Persiese sterrekundige en veelvoudige Ibn Sina tot die gevolgtrekking gekom dat Venus nader aan die aarde is as die son. ^[176] In 1672 bepaal Giovanni Cassini en Jean Richer die afstand na Mars en kon sodoende die afstand na die son bereken.

In 1666 het Isaac Newton die sonlig met 'n prisma waargeneem en aangetoon dat dit uit baie kleure bestaan. ^[177] In 1800 ontdek William Herschel infrarooi bestraling buite die rooi deel van die sonspektrum. ^[178] Die 19de eeu het vordering gemaak met die spektroskopiese studies van die son; Joseph von Fraunhofer het meer as 600 absorpsielyne in die spektrum aangeteken, waarvan die sterkste nog steeds as Fraunhofer-lyne genoem word . In die vroeë jare van die moderne wetenskaplike era was die bron van energie van die son 'n belangrike raaisel. Lord Kelvin het voorgestel dat die son 'n vloeibare liggaam is wat geleidelik afkoel en wat 'n interne opslag van hitte uitstraal. ^[179] Kelvin en Hermann von Helmholtz stel toe 'n swaartekragmeganisme voor om die energie-uitset te verklaar, maar die gevolglike ouderdomsskatting was slegs 20 miljoen jaar, kort die tydsduur van minstens 300 miljoen jaar, wat deur sommige geologiese ontdekkings daarvan voorgestel is. tyd. ^{[179] [180]} In 1890 het Joseph Lockyer , wat helium in die sonspektrum ontdek het, 'n meteoriese hipotese voorgestel vir die vorming en evolusie van die son. ^[181]

Eers in 1904 is 'n gedokumenteerde oplossing aangebied. Ernest Rutherford het voorgestel dat die produksie van die Son deur 'n interne bron van hitte gehandhaaf kon word, en het radioaktiewe verval as bron voorgestel. ^[182] Dit sou egter Albert Einstein wees wat die essensiële leidraad sou verskaf vir die bron van die son se energie-uitset met sy massa-energie-ekwivalensie- verhouding E = mc ² . ^[183] In 1920 het Sir Arthur Eddington voorgestel dat die druk en die temperatuur in die kern van die son 'n kernfusiereaksie kan oplewer wat waterstof (protone) in heliumkerne saamsmelt, wat lei tot 'n produksie van energie uit die netto verandering in massa. ^[184] Die oorwig van waterstof in die son is in 1925 deur Cecilia Payne bevestig met behulp van die ionisasieteorie wat deur Meghnad Saha ontwikkel is . Die teoretiese konsep van samesmelting is in die dertigerjare ontwikkel deur die astrofisici Subrahmanyan Chandrasekhar en Hans Bethe . Hans Bethe het die besonderhede bereken van die twee belangrikste energieproduserende kernreaksies wat die son dryf. ^{[185] [186]} In 1957 het Margaret Burbidge , Geoffrey Burbidge , William Fowler en Fred Hoyle getoon dat die meeste elemente in die heelal gesintetiseer is deur kernreaksies in sterre, soos die son. ^[187]

Sonsone in die ruimte

Die son het 'n groot geomagnetiese storm uitgespreek op 13:29 EST, 13 Maart 2012

"> Speel media

'N Maantransito van die son wat vasgevang is tydens kalibrering van STEREO B se ultraviolet-beeldkameras ^[188]