De zon

1.1 wat is de zon? De zon is en gigantische bal van gloeiende gassen, ook is de zon is een ster, een ster van gemiddelde grootte, er zijn sterren, zoals Orion, die 750 keer zo groot is als de zon. Een ster is een gloeiend, gasvormig lichtuitstralend object met temperaturen en afmetingen vergelijkbaar met die van de zon. Met het blote oog zijn 4000 à 5000 sterren zichtbaar; het totale aantal sterren alleen al in het melkwegstelsel wordt op 100 miljard geschat. Ook heeft de zon een zogenaamde zonnewind. Een zonnewind is de stroom van protonen en elektronen die voortdurend in alle richtingen uit de corona van de zon naar de ruimte verdwijnt en overgaat in de interplanetair materie. Interplanetaire materie is de materie in het gebied tussen de zon en de planeten, bestaande uit stofdeeltjes, (micro)meteoroïden en gas, voornamelijk afkomstig van kometen en planetoïden
1.2 het melkwegstelsel

Het melkwegstelsel of galactisch stelsel is het sterrenstelsel waarvan het zonnestelsel deel uitmaakt. Het heeft de vorm van een platte schijf met een spiraalstructuur. Doordat de zon in het midden van de schijf staat, lijkt het stelsel op een lichtende band. (de melkweg). De naam melkwegstelsel wordt ook gebruikt voor ongeveer gelijke sterrenstelsels in het heelal. Men denkt dat het melkwegstelsel ongeveer 15 miljard jaar geleden is ontstaan uit een langzaam draaiende, zich samentrekkende gaswolk. Waarschijnlijk is er in een grote halo rond het stelsel nog een grote hoeveelheid (onzichtbare) materie. Toch is de zon heel erg groot ten opzichte van de aarde (honderdduizend keer zo groot) maar er zijn sterren, die zich buiten ons zonnestelsel bevinden die groter zijn. Wij zien die sterren als kleine puntjes aan de hemel, dat komt omdat ze ontzettend ver weg staan. De zon staat op 1 AE (149 600 000 km) afstand van de aarde. Andere sterren staan op ongeveer 1000 lichtjaren van ons verwijderd. ( 1 lichtjaar is de afstand dat het licht in 1 jaar aflegt, licht heeft een snelheid van 300 000 km per seconde) Dus de afstand tussen ons en de sterren is onbegrijpelijk groot. 1.3 verschijnselen van en op de zon
De zon bestaat uit verschillende delen, waaronder de kern (doorsnede ongeveer 700000 km), de stralingszone (200000 km onder de oppervlakte), de convectiezone (bestaande uit gas), de fotosfeer (paar honderd km dik), de chromosfeer (ongeveer 2000 km dik) en de corona (die enkele miljoenen kilometers uitstrekt in de ruimte). De gassen in de kern hebben een dichtheid die ongeveer 150 keer zo groot is als die van water en kunnen temperaturen van 16 miljoen °C bereiken. De stralingszone is koeler dan de kern en heeft een temperatuur van ongeveer 2,5 miljoen °C. In de convectiezone brengen de kolkende bewegingen van de gassen de energie van de zon naar buiten. Deze zone is wat koeler, ongeveer 2 miljoen °C en heeft een lagere dichtheid, ongeveer eentiende van de dichtheid van water. De fotosfeer is weer veel koeler (ongeveer 5500 °C) en heeft een veel lagere dichtheid: ongeveer een miljoenste deel van de dichtheid van water. De turbulentie in dit gedeelte is te zien vanaf de aarde in de vorm van zonnevlekken, fakkels en kleine gasbellen. Net zoals als alle andere planeten draait de zon om haar eigen as en doet daar 25,38 dagen over. Hoog boven de chromosfeer ziet men de soms (tijdens een totale zonsverduistering) purperrood gekleurde protuberansen. Een gemiddelde protuberans is enkele honderdduizenden kilometers lang en 10000 km dik. Een protuberansen zijn de grootste verschijnselen aan het oppervlak van de zon. Enorme, hoogoprijzende formaties aan de rand van de zon zijn een indicatie van relatief koele gebieden van gas in de corona, die wordt samengehouden door grote, sterk magnetische velden. Hun vorm, die lijkt op lange bogen is een weerspiegeling van de koers van deze magnetische velden. De gassen in een zonnevlam, met een temperatuur van 4000 graden Celsius, zijn zo’n honderd keer koeler dan de corona die ze omsluit. Ze zijn daardoor voor de felle zonneschijf te zien als donkere, langwerpige structuren. Toch vertegenwoordigen deze structuren eigenlijk hetzelfde verschijnsel als felle vlammen aan de rand van de zon. Als je een protuberans in het donker ziet afsteken tegen het zonsoppervlak, dan noem je hem een filament. Pas sinds het begin van de jaren zeventig weten astronomen dat protuberansen nauw verbonden zijn met zogenaamde corona- expulsies van massa -enorme uitbarstingen in de corona. Deze komen voor als een zonnevlam barst door een plotselinge verandering in het betrokken magnetische veld. De gassen worden dan samen met het magnetische ver uit de corona geslingerd met een snelheid van enkele honderden tot maximaal 2000 kilometer per seconde. Miljarden tonnen materie komen in de ruimte terecht als er een corona -expulsie van massa plaatsvindt. Als de enorme bellen van gas en magnetische velden de aarde bereiken, dan leiden ze tot een toename van het noorder- en zuiderlicht. Net als de energiearme vlammen, kunnen corona- expulsies van massa geweldige magnetische stormen op aarde veroorzaken, die de ontvangst van radioprogramma’s beïnvloeden en zelfs tot stroomstoringen kunnen leiden, doordat ze de spanning op langeafstands -transmissiekabels verhogen en zo transformators doen smelten. Op het oppervlak van de zon zijn zonnevlekken. Zonnevlekken zijn in de vorm van donkere vlekken te zien als je de zon op een speciale manier fotografeert. Zonnevlekken zijn vaak groter dan 30000 km en verschijnen in cycli van elf jaar. Zonne-activiteit, waaronder de ontwikkeling van zonnevlekken, wordt in verband gebracht met de veranderende magnetische velden van de zon. Op de zon zijn donkere vlekken te zien. Deze donkere vlekken op het zonneoppervlak ongeveer ieder elf jaar frequenter verschijnen dan in de tussenliggende jaren en soms bijna geheel verdwijnen. De amateursastronoom Heinrich Schwabe ontdekte deze zonnevlekcyclus, die bijvoorbeeld met klimaatveranderingen op aarde in verband gebracht wordt, in het midden van de 19e eeuw. Het eerstvolgende maximum in aantal zonnevlekken verwachtten astronomen kort na de millenniumwisseling. Zonnevlekken treden dikwijls op in groepen die zich tot meer dan 300000 kilometer over het zonneoppervlak kunnen uitstrekken en deels zelfs met het blote oog herkend kunnen worden (met beschermingsglas). De grootste individuele zonnevlekken bereiken afmetingen van rond de 60000 kilometer, ongeveer vijf maal de doorsnede van de aarde. Vrijwel alle zonnevlekken hebben dezelfde vorm; een bijzonder donkere kern, de zogenaamde umbra, omgeven door een minder donker gebied met filameterige structuur en een rand die gerafeld lijkt, de penumbra. De vlekken markeren relatief koele gebieden van het zonneoppervlak, waarbij in de donkere umbra de laagste temperatuur heerst. De kern van een zonnevlek is 2000 tot 2500 graden kouder dan de omringende fotosfeer. De temperatuur is dus lager dan ongeveer 3500 graden. Waarom de zonnevlekken iedere elf jaar in bijzonder grote getale te zien zijn, is tot nu toe niet precies verklaard. Hun ontstaan denken de onderzoekers echt inmiddels wel precies te kunnen verklaren. Al sinds meer dan 80 jaar is bekend dat in de vlekken zeer sterke magnetische velden bestaan, rond 10000 maar sterker dan het magneetveld aan het oppervlak van de aarde. Ze worden diep in het inwendige van de zon door een ‘generator’ uit extreem sterke elektrische stromen opgewekt. Daar waar de velden door het zonneoppervlak naar buiten breken, zorgen ze voor afkoeling omdat ze hete gasmassa’s uit diepere lagen verhinderen naar het oppervlak te stijgen. Individuele groepen zonnevlekken bestaan enkele uren tot meerdere weken alvorens ze verdwijnen en nieuwe vlekken elders in hun plaats verschijnen. Ze komen voor in een brede band evenwijdig aan de evenaar van de zon. De gebieden met zonnevlekken verplaatsen zich in de loop van de elfjarige cyclus in de richting van de evenaar. Gedurende fasen met relatief weinig zonnevlekken komen deze voornamelijk voor aan de noordelijke en zuidelijke randen van deze band; tot aan het volgende vlekkenmaximum ontstaan de nieuwe vlekken steeds dichter bij de equator. Bij de polen van de zon zijn daarentegen nog nooit vlekken waargenomen. 1.4 kernfusie
De warmte van de zon ontstaat door kernfusie. In het extreem hete en dichte centrum van de zon bewegen de kernen van waterstof atomen zo snel dat ze bij hun frequente botsingen met elkaar kunnen versmelten. In meerdere stappen ontstaan zo uit vier waterstofatomen één helium kern. Sterke kernenkrachten zorgen ervoor dat deze ongeveer één procent lichter is dan de vier waterstofkernen tezamen. De bij de fusie verloren gegane massa wordt in pure energie omgezet – een uiterst effectieve manier van energieproductie: voor iedere kilogram waterstof die door kernfusie in helium is omgezet, komt ongeveer 250 miljoen kilowattuur aan energie vrij. Dat komt overeen met de brandwaarde van ongeveer 30000 ton steenkool. De versmelting van atoomkernen in het binnenste van de zon begon ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, toen de dichtheid in de nog zeer jonge ster zo groot was geworden dat de temperatuur in het centrum tot boven de 10 miljoen graden steeg. Sindsdien wordt in de kern van de zon per seconde meer dan 500 miljoen ton waterstof tot helium ‘verbrand’, waardoor de massa van de zon per seconde met ongeveer 4 miljoen ton afneemt. Toch heeft de zon sinds haar geboorte op deze manier pas een tienduizendste van haar massa verloren. Van het waterstof dat oorspronkelijk in de kern van de zon als brandstof voor kernfusie aanwezig was, is tot nu toe ongeveer 40 procent verbruikt. Dat betekent dat de brandstofvoorraad van de zon toereikend is voor nog eens 5 miljard jaar. Daarna zal de versmelting van waterstofatoomkernen in het centrum van de zon echter stoppen en slechts in het centrum van de zon echter stoppen en slechts in een dunne schil om de kern doorflikkeren. De zonnekern zal instorten en zodoende steeds dichter en lichter worden. Bij een temperatuur van meer dan 100 miljoen graden zal uiteindelijk de zogenaamde heliumverbranding beginnen, de volgende stap in de kernfusie. Een deel van het zo ontstane helium versmelt dan tot een koolstof en een zuurstof, waarbij opnieuw grote hoeveelheden energie vrijkomen. 1.5 algemene eigenschappen van de zon
Afstand zon- aarde (gemiddeld): 1.496.000.000.000 m (= 1 AE) Massa: 1.989.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg. Straal: 6.960.000.000 m
Diameter: 1392000 000 m
Dag: 1 zonnedag is 25.38 aardse dagen
Dichtheid: 1410 kg
Temperatuur: 13.600.000 K
Elementen: H, He, O, C, N, Si, Mg, S, Fe, Al, Na, Cl, Ca, Ni, P, Cr, Mn, F, K, Co, Ti. 2.1 Tijdmeting gebaseerd op de zon
Elke dag komt de zon weer op en deze schijnt ongeveer 12 uur. Dan gaat deze onder en er is al bijna weer een dag voorbij. Hoe komt het dat de zon steeds opkomt en ondergaat? De aarde draait om haar as in ongeveer 24 uur. Hierdoor is een gedeelte van de aarde gedurende dag wel belicht en de andere helft niet. De aarde draait niet alleen om haar as, maar ook om de zon, in ongeveer 365 dagen. Eens in de vier jaar is er een schrikkeljaar, omdat de aarde eigenlijk 365 dagen en 6 uur over doet om een baan om de zon te draaien. Na vier jaar zouden we dus 1 dag achterlopen, en daarom voegen we eens in de vier jaar 29 februari toe. Heel vroeger al maakte men gebruik van zonnewijzers of stokken in de grond om te weten hoe laat het ongeveer was. Door onze 24-uurs klokken weet bijna iedereen hoe laat het ongeveer is. Toch verschillen de tijden in de wereld met elkaar. De aarde is rond, dus kun je deze verdelen in 360°. Een dag heeft 24 uur, dus 360:24= 15. Om de 15° is er een andere tijdzone. 2.2 Hoe beweegt de zon en wat zijn de gevolgen daarvan? Je zou het misschien niet verwachten, maar ook onze zon draait. De zon draait om haar eigen as. De zon is bedekt met zonnevlekken. Die zonnevlekken bestaan uit twee tegengestelde polariteitzones. Alle zonnevlekken op bijvoorbeeld het Noordelijk Halfrond vertonen gedurende 11 jaar allemaal dezelfde polariteit, terwijl de zonnevlekken op het Zuidelijk Halfrond allemaal de tegengestelde polariteit vertonen. Op de magnetische veldlijnen op de grens van de polariteitzones ontstaan protuberansen. Protuberansen zijn lange vurige uitschieters die soms honderdduizenden kilometers boven de zon uitschieten. 2.3 Extra
Nieuw Zonnestelsel

In 1991 werden er drie planeten om de Andromeda- ster ontdekt. Dit is het bewijs dat er meerdere zonnestelsels zijn dan alleen het onze. De binnenste planeet is te heet, omdat deze te dicht bij de ster staat. De middelste planeet is eveneens te heet. De buitenste planeet is bevroren, dus te koud voor ons om op te leven. Toch is het mogelijk dat er wezens zijn die wel op zo’n planeet kunnen leven. Tiende planeet in ons zonnestelsel
Tussen Mars en Jupiter zweeft een planetoïdengordel. Deze planetoïden zijn brokstukken van een vroegere planeet. “Planeet X”, zoals de planeet ook wel genoemd wordt, maakte een baan om de zon in 1.898 dagen en draaide om zijn eigen as in 7,3 dagen. Wanneer de planeet vernietigd is, is niet bekend. 3.1 Het effect van de zon op dag en nacht
De aarde draait in een dag om haar eigen as en in 365,25 dagen om de zon (zonnejaar). Doordat de aarde een bol is en er in de melkweg maar een zon is, is niet de gehele aarde door de zon verlicht. De ene kant is wel verlicht dag en de andere kant is niet verlicht nacht. Doordat de aarde om haar eigen as draait wordt het op alle plaatsen dag en nacht. 3.2 Het effect van de zon op de seizoenen
In een zonnejaar 365,25 dagen draait de aarde om de zon. De denkbeeldige aardas tussen de noordpool en de zuidpool staat niet loodrecht op de baan van de aarde. Deze as staat in een hoek van 23,5 graden. Alsof de aarde achterover leunt. Door deze scheve stand van de aarde zijn bepaalde delen van de aarde afwisselend meer en minder naar de zon gericht. Dus afwisselend langer en feller zon en omgedraaid. Op de tekening kun je zien dat het als het bij ons op het noordelijk halfrond zomer is op het zuidelijk halfrond winter is doordat de hoek waarin het zonlicht valt bij ons kleiner is en op het zuidelijk halfrond groter is. Op de tekening is ook te zien dat wanner het bij ons zomer is, de noordpool naar de zon is toegekeerd. Door de schuine stand van de aarde is het daar dan 24 uur per dag licht. Op de zuidpool is dat precies omgekeerd. Daar is het dan 24 uur per dag nacht. Deze verschillen zijn bij de polen heel groot en meer richting de evenaar worden deze kleiner. In Nederland kennen wij 4 seizoenen terwijl dat er naar de evenaar toe minder worden. De organismen die op aarde wonen zijn aangepast aan het klimaat en de seizoenen. Denk bijvoorbeeld bij de mens aan jachtmaand en de oogstmaand. Ook dieren kennen dit denk hierbij aan de winterslaap van bepaalde dieren, maar ook het verschil in dieren dicht bij de evenaar en op de polen. 3.3 Andere effecten van de zon
De aarde is een perfecte plaats voor organisme. Ze staat ver genoeg van de zon, het is er niet te warm en niet te koud en de aarde bevat water. Planten hebben zonlicht nodig voor de reactie fotosynthese. Hierdoor kunnen de planten groeien. Planteneters eten hiervan en zijn zorgen weer voor vlees voor andere dieren enz. Alle organisme hebben de zon nodig voor de temperatuur op de aarde. Zonder zon is er dus geen leven mogelijk, alles zou dan dichtvriezen, probeer je dat maar eens voor te stellen. Eigenlijk regelt de zon alles op de aarde. Van de reactie van fotosynthese tot het vormen van regenbuien. 3.4 Zonsverduistering
Een zonsverduistering ontstaat als de schaduw van de maan de aarde raakt. De maan is, vanaf de aarde gezien, net zo groot als de zon. Komt de maan voldoende dicht bij de verbindingslijn aarde- zon, dan haalt de top van de schaduwkegel erachter juist het aardoppervlak. De schaduwplek trekt daar dan met grote snelheid overheen; in enkele uren wordt een spoor van vele duizenden kilometers afgelegd. Langs dat spoor wordt de zon aan de hemel gedurende luttele ogenblikken uitgedoofd. Het wordt een paar minuten koud op de aarde. Dieren reageren hierop alsof de aarde vergaat: vogels vliegen in het rond. Bronvermelding *Boek: Solar Algemene Natuurwetenschappen havo bovenbouw deel2
Auteurs: L. Bruning, H. Driessen, C. de Goeij, N. de Kort, J. Paalman, K. Ris, D. Staal en H. Verschoor
Jaar: 1998
Uitgever: Wolters –Noordhoff *Boek: Binas Informatieboek havo – vwo voor het onderwijs in de natuurwetenschappen
Auteurs: G. Verkerk, J.B. Broens, P.A.M. de Groot, W. Kranendonk, J.L. Sikkema, J.J., Westra en I.M. Wevers-Prijs
Jaar: 1998
Uitgever: Wolters –Noordhoff *CD-ROM: Het digitale archief 3
Uitgeverij: Segment *CD-ROM: Encarta ’98 Encyclopedie Microsoft
Winkler Prins Editie *CD-ROM: ’De zon’ Spectrum software