Wat is de samenstelling van de Zon?

19 november 2017 kuuke 11656 weergaves energie, helium, kernfusie, samenstelling van de zon, waterstof, zon

*Uitbarsting op de Zon, gefotografeerd in augustus 2012. Dergelijke grote uitbarstingen kunnen hier op Aarde leiden tot poollicht. Credit: AIA/SDO/GODDARD SPACE FLIGHT CENTER*

De Zon is een grote bal van gas en plasma. Het merendeel van het gas – 91% – is waterstof en dit wordt in het binnenste van de Zon omgezet in energie. Deze energie beweegt vanuit de kern door de binnenste lagen van de Zon naar de atmosfeer toe waar het vrij komt al energie en licht.

Kernfusie

In de kern van de Zon zorgt de enorm grote zwaartekracht voor een hele hoge druk en enorm hoge temperaturen. In dit gedeelte van de Zon bedraagt de temperatuur ongeveer 15 miljoen °Celsius. Waterstofatomen worden op elkaar geperst dat ze samensmelten, op deze manier ontstaat helium. Dit proces noemen we kernfusie. Als het gas heter wordt vallen atomen uit elkaar in geladen deeltjes waardoor het gas in een plasma verandert.

De energie, die voornamelijk in de vorm van gammastraling fotonen en neutrino’s voorkomt, verplaatst zich naar een radiatie (stralings-)zone. Fotonen blijven in deze zone tussen een paar duizend jaar en wel een miljoen jaar op en neer springen voor ze verder reizen naar het oppervlak. Waarom fotonen hier zo lang over doen is niet bekend. Wetenschappers zijn niet in staat om een foton vanaf zijn geboorte op zijn weg naar buiten te volgen, ze baseren zich volkomen op modellen die sterk lijken op het zogenaamde “dronkemansloopje”. In dit model is de afstand die een dronken man aflegt terwijl willekeurige passen naar links en rechts maakt de typische stapgrootte * de wortel uit het aantal afgelegde stappen. Voor een willekeurig reizend foton in het centrum van de Zon is dit afhankelijk van wat er wordt gebruikt voor de gemiddelde reisafstand van de straling. Deze getallen variëren van 4000 jaar tot miljoenen jaren maar veel wetenschappers neigen naar een waarde van 170.000 jaar.

De meeste astronomen zijn eigenlijk helemaal niet geïnteresseerd in dit getal en vinden het niet nodig om het precies te bepalen omdat het geen invloed heeft op fenomenen op de Zon of de eigenschappen van de kern.

Astronomen denken dat het magneetveld van de Zon wordt opgewekt door een magnetische dynamo in de radiatiezone.

De convectiezone is de buitenste laag van het binnenste van de Zon. Deze zone strekt zich van ongeveer 200.000 kilometer diepte uit tot aan het zichtbare deel van het oppervlak van de Zon. In deze zone zakt de temperatuur onder de 2 miljoen °Celsius. Vanuit deze zone bubbelt heet plasma naar het oppervlak toe.

De bewegingen in de convectiezone zorgen er voor dat de hitte snel naar het oppervlak wordt getransporteerd. Dit oppervlak is de fotosfeer, de onderste laag van de atmosfeer van de Zon. In deze laag komt de energie vrij als zonlicht. Het licht verplaatst zich door de buitenste lagen van de atmosfeer, de chromosfeer en de corona. Deze lagen kunnen we alleen maar tijdens een totale zonsverduistering waarnemen. De chromosfeer is dan zichtbaar als een rode rand rond de Zon en de corona vormt een kroon van witte pluimen plasma. De chromosfeer heeft een rode kleur vanwege de grote hoeveelheid waterstof die er nog in voor komt.

Abundantie van de elementen

Astronomen die de samenstelling van de Zon hebben bestudeerd hebben in totaal 67 chemische elementen aangetroffen. Misschien zijn het er nog meer maar dan zijn de hoeveelheden te gering om ze te detecteren. Hieronder staat een tabel met de 10 meest voorkomende elementen in de Zon.

Element	Abundantie (% van het totaal aantal atomen)	Abundantie (% van de totale massa)
Waterstof	91,2	71,0
Helium	8,7	27,1
Zuurstof	0,078	0,97
Koolstof	0,043	0,40
Stikstof	0,0088	0,096
Silicium	0,0045	0,099
Magnesium	0,0038	0,076
Neon	0,0035	0,058
IJzer	0,030	0,014
Zwavel	0,015	0,040