gov-civil-vilareal.ptSpinzone: de kern van de zon draait vier keer sneller dan het oppervlak
>De zon is de dichtstbijzijnde ster in het hele universum, dus je zou denken dat we er het meeste van weten. En in veel opzichten doen we dat; we kunnen het oppervlak in hoge resolutie bekijken en details daar zien we niet in andere sterren.
Maar er is nog veel dat we niet weten, en veel vragen blijven onbeantwoord. Sommige lijken eenvoudig genoeg. Bijvoorbeeld: hoe snel draait de kern van de zon?
de wereld rond in 80 dagen film 2004
Nu weten we : Het draait bijna precies één keer per week rond. Het rare is dat dat vier keer sneller is dan de oppervlakterotatie van de zon! De binnenkant van de zon draait sneller dan de buitenkant.
Er valt hier dus een beetje af te breken, maar het is best gaaf. OK, prima : Het is heet. Maar het nieuws is leuk.
Dit opengewerkte diagram toont de interne lagen van de zon, en hoe drukgolven (p-golven) onder het oppervlak en door de zon heen en weer stuiteren, terwijl zwaartekrachtgolven (g-golven) niet vanuit het diepe binnenste naar het oppervlak komen . Credit: ESA; (Chromasfeer van de zon gebaseerd op SOHO-afbeelding; tegoed: SOHO (ESA & NASA))
De zon is geen massieve bal, maar is in plaats daarvan een gigantische gasbol (technisch gezien is het een plasma, een gas waarin de atomen een of meer elektronen hebben verloren; dat is eigenlijk belangrijk, zoals we zo zullen zien). In totaal is de zon ongeveer 1,4 miljoen kilometer breed. In het midden zijn de temperatuur en druk zo hoog (15 miljoen graden C en honderden miljard maal de atmosferische druk van de aarde op zeeniveau!) die waterstofatomen in elkaar slaan en door een ingewikkeld proces samensmelten tot helium. Hierbij komt veel energie vrij — een kavel - en daarom schijnt de zon. Deze energie werkt zich een weg uit het binnenste van de zon en straalt als licht weg van het oppervlak.
de leeuw de heks en de kleerkast film
Het gebied waar waterstof wordt omgezet in helium wordt de kern genoemd, en het is ongeveer 1/5evan de diameter van de zon: ongeveer 280.000 km breed (iets minder dan de afstand van de aarde tot de maan, ter vergelijking). We weten dat het er is, ondanks dat het begraven ligt onder een half miljoen kilometer razend plasma, vanwege de fysica van hoe de zon werkt - de ontdekking van kernfusie was een enorme doorbraak in het begrijpen van de zonnedynamiek.
Als we van buitenaf naar de zon kijken, zien we hem draaien. Hoewel het oppervlak niet solide is en altijd verandert, zijn er een paar manieren om de rotatiesnelheid te meten: je kunt bijvoorbeeld zonnevlekken bekijken en ze als oriëntatiepunten gebruiken (nou ja, plasmamarks, denk ik). Als je dat doet, merk je dat de zon eens in de paar weken of zo draait. Bovendien roteert het met een hogere snelheid op de evenaar ten opzichte van de polen; 25 versus 35 dagen. Die differentiële rotatie is weer omdat de zon geen vast lichaam is en een beetje rondklotst.
Maar hoe snel draait de kern? Dat aantal is lang gezocht en is waanzinnig ongrijpbaar geweest. Maar een nieuwe methode heeft eindelijk het antwoord onthuld ... en dat komt omdat de zon trilt.
Tussen de kern en het oppervlak bevindt zich een gebied van de zon dat de convectieve zone wordt genoemd, waar heet plasma opstijgt en afkoelt, vergelijkbaar met water dat in een pan kookt. Er zijn duizenden van deze plasmacellen die op en neer bewegen in de zon, en ze brengen het materiaal om hen heen in beroering. Hierdoor ontstaat een drukgolf, vergelijkbaar met een geluidsgolf. Wanneer deze het oppervlak van de zon bereiken, brengen ze deze in trilling, en deze trillingen kunnen worden gemeten . De fysica van golven is zo goed begrepen dat de eigenschappen van deze golven kunnen worden gebruikt om de omstandigheden in de zon te meten, zodat we kunnen achterhalen wat er diep onder het oppervlak gebeurt zonder het ooit direct te zien. De wetenschap hiervan heet helioseismologie .
Het probleem hierbij is dat deze drukgolven (ook wel p-golven ) reizen vrij snel door de dichte gebieden diep in de zon, dus ze zijn niet gevoelig voor de relatief langzame rotatie van de kern. Ze kunnen niet worden gebruikt direct om te meten hoe snel de kern draait.
Ah, maar er is nog een ander type golf, een zwaartekrachtgolf genoemd (of g-golf, niet te verwarren met zwaartekrachtgolven, die heel anders zijn). Dit is hetzelfde soort golf dat je krijgt als je in je badkuip beweegt: water wordt omhoog geduwd en de zwaartekracht trekt het weer naar beneden. Het water versnelt als het valt en schiet een beetje door, dompelt naar beneden en creëert een trog tussen de toppen. Die toppen worden naar beneden getrokken, enzovoort, waardoor de g-golf ontstaat.
Met de zon worden deze golven in de kern gegenereerd, maar ze komen niet naar de oppervlakte, dus ze kunnen niet rechtstreeks worden gemeten. Arg!
Terwijl p-golven door de zon bewegen, oscilleert het oppervlak, zoals te zien is in dit fysieke model van hoe het oppervlak op en neer beweegt. Credit: NSO/GONG
Maar wacht! Er is hier een oplossing. Het blijkt dat wanneer p-golven door de kern gaan, het materiaal dat onder invloed van g-golven beweegt, ermee in wisselwerking staat, waardoor de manier waarop p-golven er doorheen bewegen verandert. Het effect is ongelooflijk subtiel, maar met zorgvuldige meting is het te zien.
de 3 staarten film een zeemeermin avontuur
En het is eindelijk zover , met behulp van het eerbiedwaardige Solar and Heliospheric Observatory ( SOHO ), een ruimteobservatorium dat zich toelegt op het observeren van de zon. Een instrument aan boord van SOHO, genaamd Global Oscillations at Low Frequencies (of GOLF ), is ontworpen om naar zonne-p-golven te kijken. Door metingen te verrichten over maar liefst 16,5 jaar (SOHO gelanceerd in 1995), konden astronomen het subtiele effect van g-golven op hen zien. Het zijn deze metingen die aangeven dat de zonnekern veel sneller draait dan het oppervlak.
Dit wordt al jaren vermoed en het is leuk om het bevestigd te zien. En ik moet toegeven, zodra ik dit hoorde, deed ik een mentale klap op mijn voorhoofd. Ik had moeten weten dat de kern sneller zou draaien!
het leven zoals we het kenden recensie
Waarom? Op basis van natuurkundige theorieën denken we dat sterren snel ronddraaien als ze worden geboren. We zien veel bevestiging hiervan door ook jonge sterren te observeren. Maar het oppervlak van de zon draait maar één keer per maand of zo. Dit is hoogstwaarschijnlijk te wijten aan het magnetische veld: het krachtige magnetisme dat in de zon wordt gegenereerd. Het is niet goed duidelijk waar het magnetisme precies wordt gecreëerd , maar het is zeker boven de kern, in of net boven de convectiezone. Een zeer bekende eigenschap van de natuurkunde is dat bewegende geladen deeltjes een magnetisch veld creëren, en het plasma dat op en neer beweegt in het convectieve gebied van de zon doet daarom precies dat.
Boven het oppervlak van de zon werkt het magnetische veld als een gigantisch net, dat subatomaire deeltjes die door de zon worden uitgezonden, opveegt en versnelt, als een visnet dat vis oppikt. Daarbij duwen de deeltjes een klein beetje terug op het magnetische veld. Omdat het magnetisme verankerd is in het materiaal van de zon, werkt dit, over miljarden jaren, om de rotatie van de zon te vertragen .
Maar het magnetische veld is niet verankerd in de kern. De buitenste lagen vertragen, maar de kern is nog steeds vrij om sneller te draaien. Natuurlijk zal wrijving het vertragen, maar zelfs na 4,5 miljard jaar zal het nog steeds sneller roteren dan het oppervlak van de zon - een plasmabal van bijna 300.000 km breed heeft een aanzienlijke hoeveelheid momentum. Ik bestudeer de zon niet specifiek, maar ik wist dit allemaal en ik had het zelf moeten kunnen samenstellen. Het is nooit bij me opgekomen, maar het lijkt nu duidelijk. Ach ja.
Dus dit is in ieder geval best wel handig. We hebben niet veel manieren om de kern van de zon te bestuderen, en nu hebben we een nieuwe die er veelbelovend uitziet. Rotatie is slechts een van de vele eigenschappen van de kern die we kunnen leren over het gebruik van deze methode. Het is als een raam waarmee we voorbij de zevenduizenden tonnen plasma in de zon kunnen kijken en informatie kunnen krijgen over de diepten eronder.
We bestuderen de zon al eeuwenlang, maar er valt nog zoveel over te leren! Het is zeer welkom om een nieuw hulpmiddel te hebben om het te bestuderen.
