Av Kenrick Vezina, uppdaterad 30 augusti 2022

Stocktrek/DigitalVision/GettyImages

TL;DR

I massa består solen av ~70% väte, ~28% helium, ~1,5% kol, kväve och syre och ~0,5% tunga spårämnen som neon, järn, kisel, magnesium och svavel.

Solens sammansättning

Solens inre domineras av två element:väte (≈70% av massan) och helium (≈28%). De återstående 1,5 % är en blandning av kol, kväve och syre, medan de sista 0,5 % innehåller spårmängder av tyngre arter inklusive neon, järn, kisel, magnesium och svavel.

Hur forskare bestämmer solens makeup

Även om vi inte kan ta prov på solmateria direkt, sänder solen kontinuerligt ut elektromagnetisk strålning och partiklar. Varje element absorberar och avger karakteristiska våglängder, vilket producerar Fraunhofers absorptionslinjer som först noterades av William Hyde Wollaston 1802 och senare kartlades av Joseph vonFraunhofers spektrometer.

Genom att analysera djupet och positionen för dessa linjer i solspektrumet och mäta neutrinoflöden har forskare kvantifierat solens elementära sammansättning med hög precision. Moderna tekniker – som högupplöst spektroskopi och helioseismologi – bekräftar att väte och helium dominerar, medan tyngre grundämnen finns i spårmängder.

Fusion:The Engine of Solar Energy

Stjärnor föds när primordiala väte- och heliumgaser kollapsar under gravitationen. När kärntemperaturerna når ~15 miljoner K antänds kärnfusion och omvandlar massa till energi enligt Einsteins ekvation, E=mc².

Till exempel, när fyra vätekärnor smälter samman till en heliumkärna, är den resulterande heliumatomen 0,7 % mindre massiv än de ursprungliga fyra protonerna och neutronerna. Den saknade massan frigörs som energin som driver solen.

Plasma, inte gas

Solen har ingen fast yta; hela dess volym består av joniserad plasma – ett energiskt tillstånd av materia där atomer har förlorat elektroner och bär nettoladdning. Denna joniserade gas avger ljus när elektroner övergår mellan energinivåer, vilket ger solen dess briljanta sken.

Strukturell översikt över solen

Solens sfäriska form uppstår från balansen mellan inåtriktade gravitationskrafter och utåtriktat tryck från kärnfusion. Den är uppdelad i sju distinkta lager:

1. Kärna – fusionszonen, varmaste regionen (~27 miljoner °F)
2. Strålningszon – energi som transporteras huvudsakligen av strålning
3. Konvektiv zon – energi som bärs av stigande och fallande plasmaströmmar
4. Fotosfär – den synliga "ytan" som avger solljus
5. Kromosfär – ett varmare lager som lyser rött under förmörkelser
6. Övergångsområde – ett smalt gränssnitt där temperaturen skjuter i höjden
7. Corona – det yttersta, extremt varma höljet som endast är synligt under totala solförmörkelser eller av koronagrafer

Solvind och solens inflytande

Koronans höga temperatur (miljontals grader) övervinner solens gravitation, vilket gör att laddade partiklar kan strömma utåt som solvinden. Denna vind formar planetariska magnetosfärer och driver rymdväder.

Solens livscykel

Med en total livslängd på ~10 miljarder år är solen för närvarande cirka 4,6 miljarder år gammal. Den smälter väte med en hastighet av ~4,27×10⁹kg per sekund. När väte töms kommer solen att expandera till en röd jätte, som tappar de yttre skikten och lämnar i slutändan en tät vit dvärg som är ungefär lika stor som jorden.