Vår egen sol ligger utanför galaxens centrum, i en av Vintergatans tre spiralarmar som kallas Orionarmen. Där har den funnits i 4,5 miljarder år och befinner väl sig i mitten av sin levnadsålder. Solen är en enorm boll av heta, snurrande, oförutsägbara superladdade gaser som kallas plasma. Människor har dyrkat den i olika former genom historien och man kan kanske påstå att det är det mest omtalade föremålet genom tiderna.
De som forskar i solens förehavanden har gett oss en bild av en i grunden stabil stjärna som bara finns där och gör dagen ljus på morgonen och natten mörk när den sen försvinner bakom horisonten på kvällen. Vi kan alltid lita på det. Men forskarna har också gett oss information om att den varierar i styrka och frekvens enligt vissa cykler och på det sättet skapar ett föränderligt klimat här på jorden.
Lite fakta om solen
Man uppskattar att det finns åtminstone 300 triljarder ( 3 x 10^23) stjärnor i universum, ungefär lika många som antalet celler i alla nulevande människor. Någon har räknat ut att det går ungefär 10 000 stjärnor för varje sandkorn på jorden.
Det är alltså frågan om ett så stort antal att våra hjärnor har svårt att begripa det. Ändå är det bara en av dessa som varje sekund är huvudorsaken till att vi lever och kan bo här på jorden.
I den här serien skall vi se närmare på vad det är som händer på solen, vilka regelbundna händelser som sker (s.k. cykler) och hur dessa påverkar vårt klimat. I den sista delen tar vi med de större planeterna och ser hur de påverkar solens aktivitet och i längden vårt klimat.
Det finns mycket forskning gjord om solen och jag kommer att lyfta fram en del. Det blir lite körsbärsplockning som vanligt men så blir det i en blogg som söker vetenskaplig evidens för naturligt förekommande orsaker till klimatförändringar som Klimatvett gör. Andra instanser får visa på den forskning som visar att antropogena utsläpp är det vi måste få bort.
I vår första del skall vi dyka ner i stjärnan och försöka få ett grepp över vad som händer där.
Solens aktivitet
Solen hålls samman av gravitationen och producerar det ljus och den värme som gör livet på vår planet möjligt. Ljuset från vår sol är förvånansvärt stadigt med tanke på att solen själv alltid förändras. Solens plasma är i ständig rörelse och genererar områden med kraftfulla magnetiska krafter s.k. magnetfält. Dessa fält får plasmat att trassla ihop sig, sträcka sig och vrida sig, vilket ger dramatiska resultat som utbrott och koronamassutkastningar.
Väte omvandlas till helium genom FUSION
Solen är alltså en massiv het boll av plasma som överlever tack vare en ständigt pågående kärnreaktion i sin kärna. Varje bråkdels sekund omvandlas enorma mängder vätekärnor till helium genom en fusion. Nuclear fusion - Wikipedia Denna kärnfusion är den process som ständigt driver aktiva stjärnor som solen, där stora mängder energi frigörs.
Figur: Det är vanligtvis deuterium och tritium ( vätevarianter ) som slås ihop för att bilda helium. En neutron frigörs med 17,59 MeV som kinetisk energi medan en motsvarande mängd massa försvinner.
Vid varje fusion transporteras 0,645% av massan bort i form av kinetisk energi från en alfapartikel eller andra former av energi, såsom elektromagnetisk strålning. Frigörandet av denna energi beror på samspelet mellan två motsatta krafter: kärnkraften som håller protoner och neutroner ihop och d.s.k. Coulombkraften, som får positivt laddade protoner i kärnan att stöta bort varandra. Lättare kärnor (kärnor mindre än t.ex. järn och nickel) är tillräckligt små och protonfattiga för att kärnkraften skall övervinna Coulombkraften.
Det krävs enorm mängd energi för att denna fusion skall ske. Det är genom atomkärnornas höga hastigheter som kärnkraften vinner över denna Coulombkraft så att kärnpartiklarna kan komma tillräckligt nära varandra och fusioneras.
Solen är som en lök: den har lager.
Även om solen inte har en fast yta som jorden, har den sex lager, vart och ett med olika plasmadensitet. Det finns tre inre lager, där solljus och energi genereras och cirkuleras: kärnan, där energi genereras av kärnreaktioner; strålningszonen, där energi färdas utåt genom strålning; och
konvektionszonen, där heta strömmar cirkulerar solens energi till ytan.
Det finns också tre yttre lager, där det finns mycket dramatisk aktivitet:
fotosfären, solens "synliga" yta; kromosfären, ett turbulent område med stor aktivitet; och koronan, den stripiga, yttre atmosfären.
Normalt är fotosfären det enda synliga lagret, men vid en total solförmörkelse blir kromosfären och koronan synliga.
Solfläckar
Antalet solfläckar vid varje given tidpunkt varierar på ett cykliskt sätt – det vi kallar solfläckscykeln eller solcykeln. Cykelns längd är i genomsnitt elva år, även om den har varierat från nio år till så länge som fjorton år. Under loppet av varje cykel övergår solen från relativt lugn till aktiv och stormig, och sedan tyst igen. De tysta perioderna kallas tider med solminimum. När solfläcksaktiviteten är som störst med dussintals solfläckar kallas det solmaximum.
Solfläckar är mörka plättar på solen som beror på att lokala magnetfält på solen hindrar flödet av solens energi inifrån att nå solens yta just där. Den delen av solytan blir då mindre het och lyser svagare, och ser därför mörk ut jämfört med övriga solytan. Vid hög solaktivitet är det mycket solfläckar och tvärt om.
Fig. Närbild på en solfläck tagen 2006. Storleken är ungefär 20 000 km från högerkant till vänsterkant. Alltså halva jordens omkrets.
Man kan följa med solfläckstalet live via Solar activity | SpaceWeatherLive.com
År 1749 satte man igång och började räkna solfläckar sporadiskt men det var först 1849 man gjorde det kontinuerligt. Det var den schweiziske astronomen Rudolf Wolf som skapade ett index för antalet solfläckar:
R = k(10G + S)
Där G = antalet grupper av solfläckar inom ett avgränsat område S = antalet separata solfläckar vid sidan om grupperna k = en skalfaktor som Wolf godtyckligt satte till 1 Faktorn 10 grundar sig på det faktum att grupperna i medeltal innehåller ungefär tio separata fläckar.
Detta tal kallas Wolfs solfläckstal och brukar betecknas Rz.
Skalfaktorn är beroende på var på jorden man gör räkningen eftersom tidszoner existerar.
Solens magnetfält Även solen har ett magnetfält. Solvinden drar med sig magnetfältet ut i rymden. Magnetfältet genomgår periodiskt en omkastning av polariteten vart 10:e - 11:e år.
En vändning skedde 2013 och med en cykel på 11 år borde en ny vändning ske i år 2024.
Fenomenet sammanfaller med en kraftig solaktivitet "Solar Maximum". Vändningen har effekter på hela solsystemet och kan också påverka den kosmiska strålningen vilket i sin tur tros ha en effekt på klimatet på jorden. En forskning gjord 2008 visade att variationer i solens magnetiska fält påverkade väder- och klimatparametrar i bl.a. Australien. Man visade att speciellt torkan var relaterad till solens magnetiska faser och inte växthuseffekten ( ref 4 )
Forskare är fortfarande förbryllade över fenomenet och har inte helt klarlagt vad processen egentligen handlar om.
Solstormar
Magnetfältslinjerna nära solfläckar trasslar ofta ihop sig, korsar och omorganiserar. Detta kan orsaka en plötslig explosion av energi som kallas en soleruption. Solstormar släpper ut mycket strålning i rymden. Om en soleruption är mycket intensiv kan strålningen den släpper ut störa vår radiokommunikation här på jorden.
Två olösta problem
Man kan inte riktigt förklara varför Fotosfärens temperatur på 6000 K skiljer sig så mycket från Koronans temperatur på 2 000 000 K. Olika teorier finns men problemet är i princip olöst.
Inte heller kan man helt förklara varför solen under en period på 3,8 – 2,5 miljarder år sedan bara var ca 75% så ljus mot vad den är i dag?
Solens framtid
Solen har inte tillräckligt med massa för att explodera som en supernova. Istället, när det tar slut på väte i härden om cirka 5 miljarder år, kommer kärnvätefusionen att upphöra, och det kommer inte att finnas något som hindrar kärnan från att dra ihop sig.
Enligt virialsatsen går hälften av den frigjorda gravitationsenergi till uppvärmning, vilket leder till en gradvis ökning av fusionshastigheten och därmed en ökning av luminositeten. Denna process påskyndas när kärnan gradvis blir tätare.
För närvarande ökar den i ljusstyrka med cirka 1 % vart 100:e miljoner år. Det kommer att ta minst 1 miljard år från och med nu att tömma flytande vatten från jorden. Efter det kommer jorden att upphöra att kunna hysa komplext, flercelligt liv och de sista kvarvarande flercelliga organismerna på planeten kommer att drabbas av en slutlig, fullständig massutrotning.
Långt in i framtiden, när vätefusionen i solens kärna avtar till den punkt där solen inte längre är i jämvikt, kommer dess kärna att genomgå en markant ökning i densitet och temperatur som kommer att driva dess yttre lager att expandera, vilket så småningom förvandlar solen till en röd jätte.
Efter detta kommer solen att göra sig av med sina yttre lager och bli en tät typ av svalnande stjärna (en vit dvärg), och inte längre producera energi genom fusion, utan fortfarande lysa och avge värme från sin tidigare fusion i biljoner år.
Efter det återstår det för jorden bara att bli en supertät svart dvärg som inte avger mer energi.
Christer Käld
____________________________________________________________
Källor:
Comments