Aurinko – määritelmä ja faktat: G-tyypin tähti aurinkokuntamme keskellä
Aurinko on tähti, joka sijaitsee aurinkokuntamme keskellä. Se on keltainen kääpiötähti ja spektriluokaltaan yleensä luokiteltu G-tyypin pääjaksotähdeksi. Aurinko säteilee monenlaisia energiamuotoja, kuten infrapunaenergiaa (lämpöä), ultraviolettivaloa, radioaaltoja ja näkyvää valoa. Lisäksi se lähettää avaruuteen jatkuvasti hiukkasvirtaa, joka saavuttaa Maata muodossa, jota kutsutaan "aurinkotuuleksi". Kaiken tämän energian lähde on tähden ytimessä tapahtuva ydinfuusio, jossa vety muuttuu heliumiksi ja vapauttaa valtavia määriä energiaa.
Aurinko on (kuten monet muutkin tähdet) osa galaksimme tähtikantaa ja se on meille esimerkki tavallisesta tähdestä Linnunradassamme. Sen spektriluokka ja nykyinen kehitysvaihe merkitsevät, että se on pääsarjan tähti; tästä kertoo myös termi spektriluokkansa. Aurinko on syntynyt noin 4,6 miljardia vuotta sitten ja on tällä hetkellä elinkaarensa keskivaiheilla; pääsarjavaiheen kokonaiskesto on noin 10 miljardia vuotta, joten se jatkaa säteilystään vielä miljardeja vuosia.
Auringon koko- ja massaluonteesta: sen halkaisija on noin 1,392 × 106 km (noin 109 kertaa Maan halkaisija), ja sen säde on noin 695 700 km. Sen massa on 1,9891×1030 kg, eli noin 333 000 kertaa Maan massa, ja sen sisään mahtuisi noin 1,3 miljoonaa maapalloa.
Auringon ytimessä tapahtuva fuusioprosessi muuttaa noin 600 miljoonaa tonnia vetyä heliumiksi joka sekunti. Vaikka fuusion tuottama energia syntyy ytimessä sekunneissa, fotonien (valohiukkasten) ja energian siirtyminen Auringon ulkoosi on hidasta: säteilyn eteneminen ytimestä pintaan voi kestää arviolta 10 000–170 000 vuotta, koska energia absorboituu ja emittoituu monissa vaiheissa siirtyessään läpi Auringon sisäisten kerrosten.
Rakenne ja lämpötilat
Auringon rakenne voidaan jakaa eri kerroksiin: ydin (fuusio tapahtuu täällä), radiosfäärinen vyöhyke, konvektiovyöhyke, fotosfääri (näkyvä "pinta"), kromosfääri ja korona. Ytimen lämpötila on noin 15 miljoonaa kelviniä, fotosfäärin pintalämpötila noin 5 778 K, mutta koronassa lämpötila nousee miljooniin kelvineihin (usein 1–3 miljoonaa K tai paikallisesti vieläkin korkeampi). Koronan korkeat lämpötilat ja voimakkaat magneettikentät aiheuttavat Auringon ulkoilmiöitä kuten koronan massapurkauksia (CME) ja voimakkaita purkauksia, jotka voivat lähettää aurinkotuulen ja energiapitoisia hiukkasia avaruuteen.
Magnetismi, aktiivisuus ja aurinkosyklit
Auringon magneettikenttä on dynaaminen ja aiheuttaa ilmiöitä kuten auringonpilkkuja (viileämpiä, tummentuneita alueita fotosfäärissä), aurinkopurkauksia ja koronan massapurkauksia. Aurinkopilkkujen määrä vaihtelee noin 11 vuoden syklissä; täydellisempi magneettinen syklinen vaihtelu muodostaa noin 22 vuoden vaihtelun, jonka aikana magneettinavojen polariteetti vaihtuu. Aurinko pyörii differentiaalisesti: päiväntasaajalla kierähdysaika on noin 25 vuorokautta ja napaseuduilla pidempi, noin 34–36 vuorokautta.
Aurinkotuuli ja vaikutukset Maahan
Aurinkotuuli koostuu pääasiassa protoneista (vety-ionit), elektroneista ja helium-ytimistä (alfa-hiukkaset). Tyypilliset nopeudet vaihtelevat muutamasta sadasta kilometristä sekunnissa aina yli tuhanteen km/s voimakkaiden häiriöiden aikana. Auringon aktiivisuus vaikuttaa Maan avaruussäähän: voimakkaat purkaukset voivat aiheuttaa revontulia, häiritä radioliikennettä, vaurioittaa satelliitteja ja sähköverkkoja sekä muuttaa ilmakehän yläkerrosten olosuhteita. Aurinko myös toimittaa Maan pinnalle valon ja lämmön, jotka tekevät elämän ja fotosynteesin mahdolliseksi.
Elinkaari ja tulevaisuus
Aurinko on tällä hetkellä pääsarjan keskivaiheilla ja jatkaa vetyfuusiota ytimessään vielä useita miljardeja vuosia. Kun ytimessä oleva kevyt polttoaine vähenee, Aurinko laajenee asteittain punaiseksi jättiläiseksi, jolloin sen ulkoiset kerrokset voivat laajeta huomattavasti (tapahtuma arvioidaan alkavan noin 5 miljardin vuoden kuluttua). Lopulta Aurinko menettää ulkoisia kerroksiaan ja päätyy tiiviiksi jäljelle jäämäksi: valkoiseksi kääpiöksi.
Merkittävät luvut ja muuttujat
- Ikä: noin 4,6 miljardia vuotta.
- Pinta (fotosfääri) lämpötila: ≈ 5 778 K.
- Ytimen lämpötila: ≈ 15 miljoonaa K.
- Halkaisija: ≈ 1,392 × 106 km (≈ 109 × Maan halkaisija).
- Massa: 1,9891×1030 kg (≈ 333 000 × Maan massa).
- Himmennys (luminoisuus): ≈ 3,828 × 1026 W.
- Aurinkovakio (Maahan saapuva säteily Maan etäisyydellä): ≈ 1 361 W/m².
Aurinko on siis meille sekä arkipäiväinen että tieteellisesti kiinnostava esimerkki G-tyypin tähdestä: sen toiminta ylläpitää elämää Maassa, mutta sen aktiivisuus voi myös aiheuttaa merkittäviä vaikutuksia nykyaikaiselle teknologialle ja avaruusaluksille. Tutkimukset, kuten aurinkoneutriinoiden havainnot ja avaruusteleskoopit, ovat laajentaneet ymmärrystämme Auringon fuusioprosesseista, sisäisestä rakenteesta ja pitkäaikaisesta kehityksestä.
Aurinko Maasta katsottuna
Yleiset ominaisuudet
Aurinko on G-tyypin pääjaksotähti. Auringon massa on noin 99,86 % Aurinkokunnan massasta. Auringon absoluuttinen magnitudi on +4,83. Sen arvioidaan olevan kirkkaampi kuin noin 85 % Linnunradan galaksin tähdistä. Aurinko on I-populaation tähti. Se tarkoittaa, että se on metallirikas, melko nuori tähti.
Aurinko on maapallon taivaan kirkkain kohde. Sen näennäinen magnitudi on -26,74. Valon kulku Auringon horisontista Maan horisonttiin kestää 8 minuuttia ja 19 sekuntia.
Auringon fysiikka
Alkuperä
Tutkijat uskovat, että Aurinko sai alkunsa hyvin suuresta pölypilvestä ja pienistä jääpaloista noin 4,567 miljardia vuotta sitten.
Tuon valtavan pilven keskellä painovoima aiheutti sen, että materiaali kasaantui palloksi. Kun se kasvoi tarpeeksi suureksi, valtava paine sen sisällä käynnisti fuusioreaktion. Tästä vapautunut energia sai pallon kuumenemaan ja loistamaan.
Auringosta säteilevä energia työnsi loput pilvestä pois itsestään, ja planeetat muodostuivat tästä pilvestä.
Miten se toimii
- Sen keskellä vetyatomit törmäävät toisiinsa suuressa lämpötilassa ja paineessa niin, että ne fuusioituvat ja muodostavat heliumatomeja. Tätä prosessia kutsutaan ydinfuusioksi.
Aurinkoa voidaan käyttää myös aurinkoenergian lähteenä.
Orbit
Aurinko ja kaikki sitä kiertävä on Linnunradassa. Aurinko kiertää Linnunradan keskipistettä. Se vie mukanaan kaiken Aurinkokunnassa olevan. Aurinko liikkuu 820 000 km tunnissa. Tällä nopeudella se kulkee täydellä kiertoradalla 230 miljoonaa vuotta.
Näkyvät ominaisuudet
Koska Aurinko on pelkkää kaasua, pintapiirteitä tulee ja menee. Jos Aurinkoa tarkastellaan erityisellä aurinkoteleskoopilla, voidaan nähdä tummia alueita, joita kutsutaan auringonpilkuiksi. Nämä alueet johtuvat Auringon magneettikentästä. Auringonpilkut näyttävät tummilta vain siksi, että muu osa Auringosta on hyvin kirkas.
Jotkut avaruusteleskoopit, mukaan lukien Auringon kiertoradalla olevat, ovat nähneet valtavia Auringon aineen kaaria, jotka ovat yhtäkkiä ulottuneet Auringosta. Näitä kutsutaan auringon protuberansseiksi. Auringon protuberansseja on monen muotoisia ja kokoisia. Jotkut niistä ovat niin suuria, että Maa mahtuisi niiden sisään, ja muutamat ovat käden muotoisia. Myös auringonpurkauksia tulee ja menee.
Auringonpilkut, protuberanssit ja purkaukset muuttuvat harvinaisiksi, sitten lukuisiksi ja sitten taas harvinaisiksi 11 vuoden välein.
Photosphere
Tämä on auringon pinta. Valo, jonka Maa vastaanottaa Auringosta, säteilee tästä kerroksesta. Tämän kerroksen alapuolella Aurinko on läpinäkymätön eli valolle läpinäkymätön.
Koostumus
Aurinko koostuu pääasiassa vedystä ja heliumista. Kaikkien vetyä ja heliumia raskaampien alkuaineiden osuus Auringon massasta on alle 2 %.
Auringon kemiallinen koostumus saatiin tähtienvälisestä väliaineesta. Auringon vety ja suurin osa heliumista olisi syntynyt alkuräjähdyksen ydinsynteesissä maailmankaikkeuden ensimmäisten 20 minuutin aikana. Raskaammat alkuaineet syntyivät tähdissä, jotka kuolivat ennen Auringon syntyä. Raskaammat alkuaineet vapautuivat tähtienväliseen väliaineeseen, kun tähti räjähti supernovana.
Atmosphere
Auringon ilmakehä koostuu viidestä kerroksesta. Kromosfääri, siirtymäalue ja korona ovat paljon kuumempia kuin Auringon ulompi fotosfäärin pinta. Alfvén-aaltojen uskotaan voivan kulkea läpi lämmittääkseen koronaa.
Minimilämpötilavyöhyke, Auringon viilein kerros, on noin 500 kilometriä fotosfäärin yläpuolella. Sen lämpötila on noin 4 100 K (3 830 °C). Auringon tämä osa on riittävän viileä, jotta yksinkertaiset molekyylit, kuten hiilimonoksidi ja vesi, voivat muodostua. Näitä molekyylejä voidaan nähdä Auringossa erityisin välinein, joita kutsutaan spektroskopeiksi.
Kromosfääri on Auringon ensimmäinen kerros, joka voidaan nähdä erityisesti auringonpimennyksen aikana, kun kuu peittää suurimman osan Auringosta ja estää kirkkaimman valon.
Auringon siirtymäalue on auringon ilmakehän osa, joka sijaitsee kromosfäärin ja koronaksi kutsutun ulomman osan välissä. Se voidaan nähdä avaruudesta kaukoputkilla, jotka pystyvät havaitsemaan ultraviolettivaloa. Siirtymäalue on kahden hyvin erilaisen kerroksen välissä. Alaosassa se koskettaa fotosfääriä ja painovoima muokkaa piirteitä. Yläosassa siirtymäkerros koskettaa koronaa.
Korona on Auringon uloin ilmakehä, ja se on paljon suurempi kuin muu Aurinko. Korona laajenee jatkuvasti avaruuteen muodostaen aurinkotuulen, joka täyttää koko aurinkokunnan. Koronan ja aurinkotuulen keskimääräinen lämpötila on noin 1 000 000-2 000 000 K (1 800 000-3 600 000 °F). Kuumimmilla alueilla se on 8 000 000-20 000 000 K (14 400 000-36 000 000 °F). Emme ymmärrä, miksi korona on niin kuuma. Sen voi nähdä auringonpimennyksen aikana tai koronagraafiksi kutsutulla laitteella.
Heliosfääri on Auringon ohut ulkokehä, joka on täynnä aurinkotuulen plasmaa. Se ulottuu Pluton radan ohi heliopausaan, jossa se muodostaa rajan, jossa se törmää tähtienväliseen väliaineeseen.
Eclipses
Auringonpimennys tapahtuu, kun kuu on Maan ja Auringon välissä. Viimeisin täydellinen auringonpimennys tapahtui 26. joulukuuta 2019, ja se näkyi Saudi-Arabiassa, Intiassa, Sumatralla ja Borneolla, ja osittainen pimennys näkyi Australiassa ja suuressa osassa Aasiaa.
Kuunpimennys tapahtuu, kun Kuu kulkee Maan varjon läpi, mikä voi tapahtua vain täysikuun aikana.Kuunpimennysten määrä yhden vuoden aikana voi vaihdella 0:sta 3:een. Osittaisia pimennyksiä on hieman enemmän kuin täydellisiä pimennyksiä, 7-6.
Auringon kohtalo
Astrofyysikot sanovat, että Aurinkomme on G-tyypin pääjaksotähti, joka on elinkaarensa puolivälissä. Noin miljardin vuoden kuluttua lisääntynyt aurinkoenergia kiehuttaa maapallon ilmakehän ja valtameret pois. He uskovat, että muutaman miljardin vuoden kuluttua Aurinko kasvaa ja muuttuu punaiseksi jättiläistähdeksi. Aurinko olisi jopa 250-kertainen nykyiseen kokoonsa nähden, niinkin suuri kuin 1,4 AU (210 000 000 kilometriä), ja se nielaisi Maan.
Maan kohtalo on edelleen hieman mysteeri. Pitkällä aikavälillä maapallon tulevaisuus riippuu auringosta, ja aurinko pysyy melko vakaana seuraavat 5 miljardia vuotta. Laskelmien mukaan Maa saattaa siirtyä laajemmalle radalle. Tämä johtuu siitä, että noin 30 prosenttia Auringon massasta haihtuu pois aurinkotuulen mukana. Hyvin pitkällä aikavälillä Maa kuitenkin todennäköisesti tuhoutuu, kun Auringon koko kasvaa. Auringon kaltaisista tähdistä tulee myöhemmin punaisia jättiläisiä. Aurinko laajenee Merkuriuksen, Venuksen ja luultavasti Maan kiertoratojen ulkopuolelle. Joka tapauksessa valtameri ja ilma olisivat kadonneet ennen kuin Aurinko saavuttaa tuon vaiheen.
Kun Aurinko saavuttaa pisteen, jossa se ei voi enää kasvaa, se menettää kerroksensa ja muodostaa planeettasumun. Lopulta Aurinko kutistuu valkoiseksi kääpiöksi. Sitten, useiden satojen miljardien tai jopa biljoonien vuosien kuluessa, Aurinko hiipuu mustaksi kääpiöksi.
Lisää lukemista
- Lang, Kenneth R. (2001). Cambridge Encyclopedia of the Sun. Cambridge University Press. ISBN 9780521780933.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Minkä tyyppinen tähti on Aurinko?
V: Aurinko on spektriluokkansa perusteella G-tyypin pääjaksotähti.
K: Kuinka kauan Aurinko on ollut olemassa?
V: Aurinko on ollut olemassa hieman yli 4,5 miljardia vuotta.
K: Kuinka leveä Aurinko on Maahan verrattuna?
V: Aurinko on noin sata kertaa Maata leveämpi.
K: Mikä on Auringon massa?
V: Auringon massa on 1,9891×1030 kg eli 333 000 kertaa Maan massa.
K: Kuinka monta maapalloa mahtuu Auringon sisään?
V: Auringon sisään mahtuu 1,3 miljoonaa maapalloa.
Kysymys: Minkälaista energiaa aurinko tuottaa?
V: Aurinko säteilee erityyppistä energiaa, kuten infrapunaenergiaa (lämpöä), ultraviolettivaloa, radioaaltoja ja valoa. Se lähettää myös hiukkasvirtaa, joka saapuu Maahan "aurinkotuulena".
Kysymys: Kuinka kauan kestää, että auringon ytimessä oleva energia pääsee ulos?
V: Auringon ytimessä olevan energian karkaaminen voi kestää 10 000-170 000 vuotta.
