Zon

Wat zijn zonnevlekken?

Zonnevlekken zijn donkere gebieden ter grootte van een planeet met sterke magneetvelden aan het oppervlak van de Zon. Ze kunnen uitbarstingen veroorzaken zoals zonnevlammen en plasmawolken.

Zonnevlek gefotografeerd door GREGOR
Een zonnevlek in hoge resolutie, waargenomen door de GREGOR-telescoop op een golflengte van 430 nm. Credit: KIS

Deze gebieden op de Zon lijken donkerder omdat ze koeler zijn dan hun omgeving. Het centrale donkere gebied, de umbra, is ongeveer 3500 °C terwijl de omringende fotosfeer ongeveer 5500 °C heet is.

De frequentie en intensiteit van zonnevlekken die aan het oppervlak zichtbaar zijn geven het niveau van de zonneactiviteit aan tijdens de 11-jarige zonnecyclus die wordt aangedreven door het magnetische veld van de Zon. Zonnevlekken zijn ons venster op het gecompliceerde magnetische binnenste van de Zon en ze fascineren al honderden jaren zonnewaarnemers.

Hoe ontstaan zonnevlekken?

Zonnevlekken ontstaan wanneer concentraties van magnetische velden van diep in de Zon naar het oppervlak komen. Ze bestaan uit een centraal donkerder gebied dat we de umbra noemen en een omringend gebied dat we de penumbra noemen.

Zonnevlekken
Zonnevlekken en andere onderdelen van de fotosfeer

Hoewel wetenschappers niet volledig begrijpen hoe zonnevlekken ontstaan accepteren ze over het algemeen een theorie die in 1961 voor het eerst werd voorgesteld door de Amerikaanse astronoom Horace Babcock. Hij stelde dat zonnevlekken worden gemaakt door het magnetische veld van de Zon.

Stel je het magnetische veld van de Zon voor als lussen van elastiekjes, het ene uiteinde is bevestigd aan de noordpool en het andere aan de zuidpool. Omdat de Zon met verschillende snelheden draait, waarbij de evenaar sneller draait dan de polen, ontstaat er een differentiële rotatie.

Hoe groot is een zonnevlek?

Gemiddeld zijn zonnevlekken ongeveer even groot als de Aarde maar ze kunnen variëren van honderden tot tienduizenden kilometers.

Terwijl de Zon draait worden deze magnetische elastiekjes steeds meer opgewonden (zowel strakker als ingewikkelder). Uiteindelijk breken de magnetische velden, ze stijgen op en breken aan het oppervlak. Deze verstoring in het magnetische veld van de Zon vormt poriën die kunnen groeien en samenkomen om grotere poriën of proto-vlekken te vormen die uiteindelijk zonnevlekken worden. Een groep zonnevlekken staat bekend als een actief gebied.

Het magnetische veld in actieve zonnevlekkengebieden kan zo’n 2500 keer sterker zijn dan dat van de Aarde. Het sterke magnetische veld remt de instroom van heet, nieuw gas uit het binnenste van de Zon en daardoor zijn zonnevlekken koeler en relatief donkerder dan hun omgeving. Als je een standaard zonnevlek van de Zon zou kunnen verwijderen en aan de nachtelijke hemel zou kunnen plaatsen dan zou deze zo helder als de Volle Maan lijken.

Zonnevlekken en de cyclus van de Zon

Zonnevlekken op de Zon
Zonnevlekken op de Zon tijdens het maximum van de 11-jarige cyclus.

Zonnevlekken vormen zich gedurende perioden van dagen tot weken en kunnen maanden aan het oppervlak blijven voordat ze uiteindelijk weer verdwijnen.

Het totale aantal zonnevlekken varieert tijdens de 11-jarige zonnecyclus waarbij de piek van de zonnevlekkenactiviteit samenvalt met het zonnemaximum en een zonnevlekkenhiaat optreedt tijdens het zonneminimum.

De posities van de zonnevlekken veranderen ook gedurende de zonnecyclus. Tijdens het zonnemaximum worden veel vlekken gevonden langs de middelste breedtegraden (ongeveer 30° noord en 30° zuid). Dan bewegen zonnevlekken geleidelijk naar de evenaar waar er maar weinig worden gevonden tijdens het zonneminimum. Soms zijn er helemaal geen zonnevlekken zichtbaar tijdens een zonneminimum.

Waarnemen - vlinderdiagram
Het zogenaamde Vlinderdiagram van de Zon

Hoewel de 11-jarige zonnecyclus redelijk consistent is werden tussen 1645 en 1715 zeer weinig zonnevlekken waargenomen. Tussen 1762 en 1699 werden minder dan 15 zonnevlekken geregistreerd. Ter vergelijking: tijdens een “normaal” zonneminimum zijn er meestal 12 tot meer dan 100 zonnevlekken per jaar zichtbaar.

Deze periode van sterk verminderde zonneactiviteit werd bekend als het “Maunder-minimum”, het is vernoemd naar de Britse astronoom Edward Maunder die, samen met zijn vrouw Annie, in 1890 het gebrek aan activiteit uit de archieven ontdekte.

Zonnevlekken vandaag de dag

De Zon is begonnen aan cyclus 25 en de activiteit is aan het toenemen. Dit leidt tot meer zonnevlekken. Wil je de Zon dagelijks volgen en zien of en hoeveel zonnevlekken er zichtbaar zijn dan kan je de pagina van het Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) volgen.

Door wie zijn zonnevlekken ontdekt?

Er is enige discussie over de ontdekking van zonnevlekken. De eerste waarnemingen van activiteit van de Zon stammen uit ongeveer 800 voor Christus en zijn gedaan door Chinese astronomen. Chinese en Koreaanse astronomen zouden regelmatig zonnevlekken hebben waargenomen maar er zijn geen vroege tekeningen van deze waarnemingen bekend.

De eerste bekende tekeningen van de activiteit van de Zon stammen uit 1128. Ze zijn verschenen in de kronieken van John van Worcester. Hij schrijft: “In het derde jaar van Lothar, keizer van de Romeinen, in het 28ste jaar van koning Henry van de Engelsen … op zaterdag 8 december verschenen er twee zware kringen op de Zon, van de ochtend tot de avond.”

Slechts vijf dagen nadat Worcester een grote zonnevlekkengroep beschrijft rapporteren Koreaanse astronomen dat ze een rode damp waarnamen die langs de hemel raasde en die vulde. Deze beschrijving suggereert de aanwezigheid van noorderlicht, oftewel aurora borealis, op relatief lage breedtegraden.

In 160 voerde de Engelse astronoom Thomas Harriot, met behulp van een telescoop, gedetailleerde zonnewaarnemingen uit. Zijn tekeningen zijn de vroegst bekende getekende waarnemingen van zonnevlekken.

Een jaar later ontdekten David en Johannes Fabricius (vader en zoon) onafhankelijk van elkaar zonnevlekken. Enkele maanden later werd Johannes Fabricius de eerste persoon in het westen die iets over het onderwerp zonnevlekken publiceerde. Hij deed dit in het pamflet met de titel “On the Spots Observed in the Sun and their Apparent Rotation with the Sun.”

In 1611 waren er nog twee onafhankelijke ontdekkingen van zonnevlekken. Galileo en de Jezuiet Christoph Scheiner streden om de eer van de ontdekking van zonnevlekken. De bekvechtende astronomen wisten niet dat zonnevlekken al honderden jaren eerder waren gezien.

Waarnemen van zonnevlekken

Kijk NOOIT met een verrekijker, telescoop of het onbeschermde oog rechtstreeks naar de ZON. Gebruik altijd speciale bescherming. Astrofotografen en astronomen gebruiken speciale filters om de Zon veilig waar te nemen. Hieronder een korte gids om de Zon veilig waar te nemen.

Zonnevlekken worden al honderden jaren waargenomen en ze blijven belangrijk voor wetenschappers die meer willen leren over de cyclus van de Zon en de invloed hiervan op het ruimteweer zoals zonnevlammen en plasmawolken.

Ons huidige beeld van de zonneactiviteit zou niet zo duidelijk zijn zonder het werk van de Japanse astronoom Hisako Koyama. Tussen 1947 en 1996 schetste Koyama zonnevlekken vanaf het dak van het National Museum of Nature and Science in Tokyo. Hij deed dit met behulp van een 20 cm reflector. In meer dan 40 jaar deed Koyama meer dan 10.000 waarnemingen van zonnevlekken die de zonnewetenschap en ons begrip over ruimteweer hebben gevormd.

Tegenwoordig bestuderen wetenschappers van het Space Weather Prediction Center van de NOAA en vele andere instituten over de hele wereld dagelijks regio’s met zonnevlekken om zo hun bedreigingen beter te leren begrijpen. Ze bewaken en registreren veranderingen in grootte, het aantal en de positie van zonnevlekken om zo de waarschijnlijkheid van een zonnevlam en/of plasmawolk uit een actief gebied te beoordelen.

Het World Data Center for the Sunspot Index and Lang-term Solar Observations (SIDC) van de Koninklijke Sterrenwacht van België houdt ook zonnevlekken bij en registreert de hoogte- en dieptepunten van de zonnecyclus om zo de zonneactiviteit te evalueren en de voorspellingen van het ruimteweer te verbeteren.

Wetenschappers classificeren zonnevlekkengroepen om te beoordelen welke meer kans hebben op een zonnevlam of CME. Om dit te doen hebben onderzoekers van de Mount Wilson sterrenwacht in Californië een reeks classificaties bedacht die worden toegewezen aan zonnevlekkengroepen.

Elke dag worden zonenvlekken geteld en krijgen ze zowel een magnetische classificatie als een spotclassificatie. Een ander classificatiesysteem is gebaseerd op het Zürich/McIntosh-systeem en is ontworpen om zonnevlekken te classificeren om wetenschappers te informeren over hoe lang de zonnevlek zijn complexiteit en grootte zal volhouden.

Eerste publicatie: 24 juni 2022
Bron: space.com, nasa & anderen