Dagens stjerne: Solen

Transkript

1 OMSLAGSILLUSTRATION Collage af billeder af Solen i UV og solens korona. Figur af NASA SOO. Dagens stjerne: Solen Tak til Lærere og elever på: erstedøster skole Egelundskolen Charlotteskolen

2 SOLUDBRUD Det er store mængder materiale som bliver slynget ud af Solen pga. nedbrud i dens magnetfelt. Billede af NASA SDO. vad er Solen lavet af? Stjerner som Solen er store kugler af gas. Alle disse andre grundstoffer kan Den mest hyppige gas er hydrogen (brint, astronomer finde på at kalde metaller, ca. 74 %), som er den simpleste af alle og mængden af de tungere stoffer, der grundstofferne i det periodiske system. er indeholdt i en stjerne, kaldes for dens Den består nemlig kun af en proton og en metallicitet og bruges som et mål for dens elektron. Næsthyppigst (ca. 25 %) er det alder/generation (jo større metallicitet, jo næst-simpleste grundstof helium. yngre). elium har fået sit navn efter Solen (elios på græsk), da det blev opdaget på Solen, før det blev opdaget på Jorden. Ud over hydrogen og helium indeholder stjerner spor af stort set alle andre grundstoffer. Når stjerner producerer energi, fremstiller de som biprodukt disse tungere grundstoffer. Det vil sige, at næsten alle grundstoffer er fremstillet i stjerner eller i forbindelse med stjernernes liv. Et jernsøm er derfor reelt set resterne af kernen fra en stor stjerne! Solen er en stjerne Solen er en stjerne, ganske ligesom de Der er generelt flere små stjerner i tusinder af stjerner man kan se hver aften. universet end store stjerner. Dette skyldes Grunden til, at den lyser meget mere end de andre stjerner er, at den er så meget tættere på os. at jo større en stjerne er, jo kortere er dens levetid. Det er bl.a. derfor, at Solen, selvom det er en gul dværg, alligevel er en FAKTA Stjerner er store kugler af gas, som er varme og derfor lyser. Varmen får de fra kernereaktioner (fusion) i kernen. Solen er en gennemsnitlig stjerne. Vi kalder den en gul dværg-stjerne, hvilket betyder at det er en lille, kølig stjerne. Der er stjerner i alle mulige afskygninger, både større og mindre end Solen og både koldere og varmere. gennemsnitlig stjerne.! ADVARSEL! Kig ikke på Solen uden udstyr, som er specifikt lavet til det! Du risikerer at skade øjnene! Solens diameter er gennemsnitligt,39 mio km. (ca. 08 gange Jordens). En meget lille stjerne (Proxima Centauri) har en diameter på kun km og den støreste (UY Scuti) en på 2,38 mia km. Det er 708 gange Solens! Solens overfladetemperatur er gennemsnitligt 550 C. En kold stjerne (Proxima Centauri) har en temperatur på kun 2900 C, hvor en meget varm stjerne (Alnitak) har en overfladetemperatur på C. Nogle specielle stjerner (Brune dværge) kan have temperaturer helt ned til lige under frysepunktet, hvor store døende stjerner (Wolf- Rayet stjerner) kan komme op på flere hundrede tusinde grader.

3 vorfor lyser Solen? Lige som en glødepære lyser Solen, fordi og helium) produceret på denne måde den er varm. Stjerner bliver født varme, i stjerner. Man kan derfor sige, at de da de bliver skabt ved at tyngdekraften byggesten vi mennesker er lavet af presser store skyer af hydrogen, helium ( bl.a. kul, kvælstof, ilt og meget mere) og andet sammen. I den proces bliver stammer fra stjernerne. Vi er alle lavet skyerne opvarmet og igangsætter af stjernestøv! stjernen. Men for at stjerner bliver ved med at holde sig varme og ikke bare køler Små stjerner som Solen har ikke nok af, skal de blive ved med at producere energi til at producere meget tunge energi. grundstoffer. Solen kommer kun til at danne kul i kernen, inden den dør. Tunge Stjerner producerer energi gennem kernefusion. Det er en kernereaktion, hvor små stjerner, som har meget mere energi. grundstoffer, op til jern, dannes i store atomer (som f.eks. hydrogen) smeltes Vi skal helt op på stjerner som er ca. 5 sammen til at danne tungere atomer. gange større end Solen. Selv de største Denne proces frigiver energi som varmer stjerner kan ikke danne grundstoffer Solen op og skaber sollyset. tungere end jern. De bliver dannet, når de store stjerner dør. Disse stjerner kan Den simpleste fusionsproces som opbygge så meget energi. at de dør i en Solen gennemgår er p-p-kæden, hvor eksplosion kaldet en supernova. Det er i fire hydrogenkerner (protoner) smeltes denne eksplosion at alt tungere end jern sammen til en heliumkerne. På denne (så som sølv, guld, bly, uran) bliver dannet. måde kan stjerner producere tungere Så en sølvring er faktisk resterne af en grundstoffer. Faktisk er stort set alle stjerneeksplosion. grundstoffer i universet (ud over hydrogen FAKTA P-P kæden fungerer således: To protoner elium) og to protoner. Netto tager vi fire (ydrogenkerner) smelter sammen. Under protoner og omdanner til en heliumkerne, den proces bliver den ene proton omdannet to positroner, to neutrinoer og noget sollys. til en neutron. Det gør den ved at kaste en positron (elektronens antipartikel) og en Dér hvor processen er sværest, er det første elektronneutrino ud. Denne ydrogen-2 trin. De to protoner vil forsøge at frastøde kan nu smelte sammen med endnu en hinanden, og de skal helt ind og røre, før proton til at danne elium-3. Under denne de kan omdannes til ydrogen-2. Det kan fusion produceres store mængder energi, kun lade sig gøre under meget højt tryk som frigives som lys. vis vi har to elium-3 og varme og kun takket været komplekse kerner, kan disse smeltes sammen og danne kvantemekaniske processer en elium-4 kerne (helt normalt stabilt 2 3 e 2 3 e 4 e Proton Neutron Positron Neutrino Foton (energi) Reaktion P-P KÆDEN Illustration af P-P kæden hvor fire hydrogenkerner bliver til en heliumkerne. SOLENS KORONA De yderste dele af Solens atmosfære afslører dens kaotiske liv. Koronaen kan ses med det blotte øje fra Jorden under totale solformørkelser. Billede af Miloslav Druckmüller (Brno University of Technology).

4 SOLENS SPEKTRUM Alle de mørke linier er absorptionsliner i Solen, som afslører hvad den er lavet af. Spektret er et echellespektrum, og skal læses som en avis, fra venstre øverst og så hen og nedad. Billede af NOAA. vordan ved vi alt det om Solen? At studere Solen og stjernerne er ikke helt undersøge, hvilke der er absorberet, kan nemt. Det er ikke ligefrem muligt at tage prøver af stjernerne, måle temperaturen med et termometer eller lignende. Vi må derfor benytte nogle tricks, når vi vil studere stjernerne. Et af de tricks vi kan bruge er spektroskopi. I spektroskopien tager man lyset og splitter det op i farver ved at sende det gennem en prisme eller et gitter. Det er lidt det samme, der sker, når lyset går igennem regndråber og skaber regnbuer. Ved at se stjernernes regnbuer (kaldet spektre) kan vi lære en masse om stjernerne. Kigger man nøje efter i spektrene, vil man lægge mærke til en serie af skygger. Det er som om nogle farver mangler. Det skyldes at forskellige grundstoffer absorberer lys i helt bestemte farver, og ved at man lave meget nøjagtig kemisk analyse af stjernerne. Ser man, hvor meget af hver farve vi får fra stjernerne, kan vi se at solen f.eks. hovedsageligt lyser i grønne farver. Dette fortæller os noget om temperaturen af stjernerne. En stjerne på kun grader vil lyse mere over i det røde, hvor stjerner på grader vil være mere blå. Kigger man nøje efter, vil man også lægge mærke til at linierne på Solen vil stå og rokke lidt frem og tilbage. Ved at måle denne flytning kan man måle solskælv: svingninger i Solen. Lige som med jordskælv kan vi bruge dem til at lære mere om, hvordan Solens indre fungerer. Dette kaldes for helioseismo-logi og kan endda udføres på andre stjerner end Solen (hvor vi kalder det asteroseismologi). FAKTA For at forstå linjerne i spektret skal man forstå lidt atomfysik. Atomer består af en kerne (lavet af protoner og neutroner) med nogle elektroner som er om kernen. Elektronerne om kernen ligger i helt faste skaller, med bestemte energier om kernerne. Når Sollyset går gennem en sky af atomer, kan de få elektronerne til at springe fra én skal til én med højere energi. Det er nemmest at få dem til at springe, når man giver dem energi som passer lige med forskellen mellem to skaller. Forskellige farver lys har forskellige energier, og det er derfor, at de mørke linjer opstår. Det er simpelthen de energier, som matcher forskellen i atomskallerne. Da alle grundstoffer har forskellige skaller med forskellige energier, er de linjer som opstår for de enkelte stoffer helt unikke, lidt som et fingeraftryk. Det er sådan, man kan bruge spektroskopi til at forstå, hvad stjerner er lavet af.

5 PARTIEL SOLFORMØRKELSE Foto af Peter Rosén. Udbrud, solpletter og andre sjove ting Ved at kigge på Solen kan vi se mange flere detaljer, end vi kan ved at se på andre stjerner. Solen er nemlig ikke bare en stor lysende kugle. På overfladen vil man tit kunne opleve mørke områder. Disse solpletter blev opdaget af Galileo Galilei tilbage i 605, og er områder på Solen, hvor temperaturen er en smule koldere. Selvom temperaturen i solpletter stadig er omkring grader, vil de se mørkere ud end det omkringliggende varmere materiale. Solpletter opstår pga. et kompliceret sammenspil mellem Solens magnetfelt og bevægelserne i de yderste dele af Solen. Nogle gange vil man se mange solpletter, nogle gange vil Solen være næsten uden. Man har set, at solpletterne kommer og går i perioder på ca. år. Solpletterne vidner om en større aktivitet i Solen. Ved større aktivitet vil man også opleve flere større udbrud. I udbruddene bliver flere tons materiale slynget ud af Solen i buer, som er mange gange større end Jorden. Disse protuberanser kan ses med den rette kikkert, og materialet som slynges ud rammer Jorden engang imellem. Dette ser vi som nordlys. Solen kan give anledning til nogle af astronomiens mest eftertragtede oplevelser. Når månen glider ind foran, vil vi f.eks. opleve en solformørkelse. Nogle gange er der også andre ting, som kan glide foran Solen, så som de to planeter, som ligger tættere på end os, Merkur og Venus, og lave hvad vi kalder Merkur- og Venuspassager. Specielt den sidste kan ses med det blotte øje, hvis man bare sørger for at følge sikkerhedsinstruktionerne. VENUS-PASSAGE I 202 Den lille sorte runde skygge er skyggen af planeten Venus. Foto af NASA SDO. NÆRBILLEDE AF SOLPLETTER Områder på Solen, hvor temperaturen er lidt lavere. Foto af NASA Goddard Space Flight Center.

6 Kig selv! At kigge på Solen kan være en stor komme igennem. Med disse kan man se oplevelse. Dog er det ikke helt ufarligt. udbrud og mange flere detaljer omkring Solen lyser meget kraftigt, og selv uden solpletterne. En sidste nem løsning er at kikkert kan lyset skade øjnene. For det projicere billedet af Solen. vis man har meste vil vi ikke kunne holde til at kigge en lille kikkert, kan man pege den op mod direkte på Solen, da vores pupiller vil Solen og lade lyset blive projiceret bag ved prøve at trække sig sammen så hurtigt, at kikkerten på et lærred. På denne måde vi vil føle dybt ubehag. kan man se solpletter og formørkelser sikkert. Dog kan man være uheldig. vis man bruger kikkerter eller filtre, som ikke er Skulle man have lyst til at se Solen i lavet til at kigge på Solen med, kan man meget stor detalje (som billederne i dette skade øjnene, uden at man ved det. Der materiale), kræver det store professionelle er nemlig ingen smertefølelse direkte i teleskoper som kan observere i mange øjnene, og man kan derfor skade dem voldsomt uden at lægge mærke til det. forskellige bølgelængder. To af disse er på satellitter, så de kan observere Solen Projektion på skærm Derfor SKAL man altid bruge udstyr, som konstant. SOO (SOlar and eliospheric er specielt designet til at kigge på Solen Observatory) og SDO (Solar Dynamic med direkte! Observer) sender billeder af Solen konstant, så man kan se Solen næsten Det kan være formørkesesbriller/filtre. Disse er ikke normale solbriller! Kigger man igennem dem, vil man også hurtigt lægge mærke til, at de er næsten helt live på deres hjemmesider (hhv. sohowww.nascom.nasa.gov og sorte. Kun Solens lys kan trænge lidt igennem glassene. Sådanne filtre kan man også få til kikkerter. Igennem disse kan man se ting som solpletter, formørkelser og passager. Vil man gerne kigge på udbrud og flere detaljer på Solens overflade, skal man skaffe sig et specielt solkikkert. Det kan være en α kikkert, som kun tillader en bestemt rød farve fra Solen at α solteleskop Solfiltre SDO logo