Fagstoff

Karakteristiske størrelser, avstander og regioner

Publisert: 08.08.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Sola kan betraktes som en gasskule med radius, RS = 6,96 · 108 m, eller tilnærmet 109 jordradier (Rj). Den består stort sett av hydrogen (∼75%) og helium (∼25%). Avstanden mellom sola og jorda varierer litt med årstiden som illustrert i figur (Error: Reference source not found). Sola er nærmest jorda om vinteren. Den midlere avstand er ca. 1,496 · 1011 m, eller nesten 150 millioner km. Denne avstanden kalles en astronomisk enhet (forkortes AU). 1 AU er dermed tilnærmet 215 RS.

$$1 \mathrm{AU} \equiv 500 \mathrm{s} \cdot 3 \cdot 10^8 \mathrm{m/s} = 150 \cdot 10^9$$

 

Lysets hastighet (c) er 3 · 108 m/s. Derfor tar det ca. 500 sekunder (s) før det når fra sola til jorda. Avstanden mellom jorda og månen er omtrent 60 RJ. Lyset bruker ca. ett sekund på å tilbakelegge denne avstanden.

Fordypning: Juliansk og gregoriansk kalender

Det er viktig å være oppmerksom på at datoer før år 1700 er gitt i forhold til den julianske kalenderen som ble innført av Julius Cæsar i år 45 f. Kr. I den kalenderen var hvert fjerde år et skuddår.

Tiden mellom vårjevndøgn et år til neste vårjevndøgn er 365,2422 dager. Av praktiske grunner må hvert år være et helt antall dager. I den julianske kalenderen var hvert fjerde år 366 dager. dette medførte at middellengden av hvert år var 365,25 dager. Resultatet var derfor at i tiden etter år 45 f.Kr. ble årene etter hvert forskjøvet i forhold til årstidene, de kom tidligere og tidligere.

Først omkring år 1550 foreslo pave Gregorius XIII at dette måtte rettes opp. I hver periode på 400 år minsket han antall skuddår med tre. Bare de hele hundreårstall som kan deles med 400 er skuddår. Dvs. at år 1700, 1800 og 1900 ikke er skuddår, mens 1600 og 2000 er skuddår. På denne måten ble middellengden av et år 365,24225 dager.

Den gregorianske kalenderen ble innført i Norge i år 1700. Det ble gjort ved at man den 17. februar hoppet over 14 dager. Dagen etter den 17. februar 1700 ble derfor den 1. mars. På denne måten rettet man opp den forskyvning i årstidene som hadde funnet sted ved bruken av den julianske kalenderen. Den nye kalenderen, som vi bruker i dag, startet altså i 1700 i vårt land, men den ble innført i de fleste land i Europa i 1582. Selv om heller ikke vår nåværende kalender nøyaktig dekker middellengden av et år, er forskyvningen ubetydelig.

 

 

Sol-jord-systemetSol-jord-systemet. Jorda beveger seg rundt sola med en hastighet på 30 km/s
Opphavsmann: Narom

 

 

 

 

Solas oppbyggingSkjematisk framstilling av solas oppbygging.
Opphavsmann: Narom

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solas korona
Solas korona i a) en rolig periode og b) en aktiv periode. NAROM

Sett fra jorda er solas rotasjonsperiode ca. 27 døgn, og dens rotasjonshastighet 13,4° pr døgn. Omdreiningstiden varierer fra solas ekvator til dens polområder fordi de ulike gasslagene kan bevege seg i forhold til hverandre. Jordas hastighet rundt sola er tilnærmet 30 km/s.

Effekten av den elektromagnetiske strålingen fra sola er 3,86 · 1026 W, et nesten ufattelig stort tall. Solenergien som jorda mottar hvert sekund på hver kvadratmeter i jordbanen ved atmosfærens yttergrense, normalt på stråleretningen, er ca. 1370 W/m2. Det er denne størrelsen som kalles solarkonstanten, SS. Energien, ES, som jorda mottar fra sola er gitt ved

$$E_S = \pi \cdot R_J^2 (1-A) \cdot S_S$$


hvor A er den delen av solstrålingen som reflekteres og/eller absorberes i atmosfæren; dvs. ca. 32 %. Denne størrelsen kalles jordas albedo. Setter vi verdier inn i denne likningen, ser vi at jorda hele tiden varmes opp med ca. 1,8 · 1017 W. I tillegg til dette kommer partikkelstrålingen. Sola er derfor uten sammenligning jordas viktigste energikilde.

Solas oppbygging

Sola er en enorm stor kule fylt med gass. Både tettheten og temperaturen øker fra overflaten mot sentrum. En meget stor del av massen er samlet i kjernen, se figuren under. Innenfor 0,25 RS – som bare utgjør 1,5 % av volumet – ligger halvparten av solmassen. Omkring 75 % av denne er hydrogen. Gasser tyngre enn helium bidrar med ca. 1 %. Temperaturen i kjernen er omkring 15 · 106 K. Denne høye temperaturen er viktig for energiproduksjonen. Utenfor kjernen, til en avstand av 0,85 RS, ligger strålingssonen. Over den har vi konveksjonssonen. Det er i området mellom strålingssonen og konveksjonssonen at solas magnetfelt genereres.

Energien bruker om lag 10 millioner år på å forplante seg fra kjernen til solas overflaten. Det sollyset vi har i dag ble derfor generert for svært lenge siden.

Solas atmosfære

Solas atmosfære, som er transparent over et bredt frekvensområde, deles opp i tre regioner:

Fotosfæren (0-1000 km)

Fra fotosfæren utsendes hoveddelen av det synlige lyset. Fotosfæren er ikke jevnt belyst, men viser betydelige strukturer (granuler). Temperaturen i fotosfæren er ca. 6000 K. Temperaturen synker utover til minimum ca. 4300 K ved fotosfærens ytterkant.

Kromosfæren (1000-20.000 km)

Den nederste delen av kromosfæren (opp til 10.000 km) kalles nå ofte omvendingslaget. Kromosfære betyr fargekule. Navnet har den fått på grunn av rødfargen. Temperaturen øker med høyden. I dette området dannes de tre mørke Fraunhoferske (de har fått navnet etter han som først oppdaget de) absorpsjonslinjene i et kontinuerlig spektrum. De er linjer og ikke brede bånd fordi de kommer fra atomer i den forholdsvis kalde solatmosfæren. Absorpsjonslinjene i den synlige delen av solspekteret er skarpe og mørke. De skyldes at lys med bestemte bølgelengder blir sterkt absorbert i kromosfæren. Fra frekvensmålinger av de Fraunhoferske absorpsjonslinjene kan man få informasjon om atmosfærens sammensetning.

Koronaen, solas ytterste lag (20.000 km til < 5 RS)

Koronaen er meget varm med temperaturer opptil en million () grader. Koronaen og kromosfæren slipper gjennom det synlige og det infrarøde lyset fra fotosfæren uten nevneverdig påvirkning. Området er meget dynamisk med intense eksplosjonene. Hovedparten av røntgen, X- og ultrafiolett, UV-stråling fra sola kommer fra koronaen. I tillegg er koronaen hovedkilden for solvinden som er meget viktig for fysikken i jordas øvre atmosfære, spesielt i polarområdene. Som vi ser fra figuren under er koronaen ikke kulesymmetrisk, men meget strukturert og variabel.

Det er ikke noe skarpt skille mellom de tre lagene. Hovedparten av det synlige lyset kommer fra fotosfæren. Fotosfæren er omgitt av en lysende solatmosfære.