Weetjes over de zon
Zon
De zon is een brandende gasbol. De straling daarvan maakt leven op onze Aarde mogelijk. Het is ook de ster het dichtst bij de Aarde en is verder het helderste object aan de hemel. De zon staat in het midden van het zonnestelsel. De Aarde draait steeds in één jaar om de zon heen.
Plaats van de zon in het universum
De zon bevindt zich op ongeveer lichtjaar van het centrum van ons melkwegstelsel, het sterrenstelsel waar de Aarde bij hoort, in de ongeveer lichtjaar dikke galactische schijf en op 1 AE (ongeveer miljoen kilometer) van de aarde. Het licht van de zon doet er ongeveer 8 minuten en 20 seconden over om de aarde te bereiken. De zon beweegt zich met een snelheid van ongeveer &#;km/sec in een baan rond het centrum van ons melkwegstelsel.
Om een beeld daarbij te krijgen: Als we het zonnestelsel zouden verkleinen zodat de zon 1 meter groot is, dan zou de aarde 9mm groot zijn en op meter afstand van de zon staan.
Licht van de zon
In het centrum van de zon botsen atomen tegen elkaar, hierbij wordt waterstof omgezet in helium. Dit heet kernfusie.
Twee waterstof protonen botsen en dan ontstaat er waterstof met een neutron en een proton. Dat heet deuterium (deux is twee in het Frans, 2 deeltjes dus). Wanneer deuterium botst met een waterstof proton dan ontstaat helium 3. Hierbij komt een foton vrij (in plaatje Gamma ray).
Een gamma straa
Wanneer is de Zon opgebrand?
De Zon is een brandend hemellichaam, ooit moet zij toch volledig uitgebrand zijn? Is dit al ooit berekend?
Het ontstaan en de energieproductie van de Zon worden elders behandeld.
De Zon fuseert op dit moment waterstof in haar kern (let op: dit is een kernreactie en dus geen verbranding!). Zij is nu ongeveer halverwege dit proces, dat al zo'n 4,5 miljard jaar aan de gang is en nog ongeveer 5 miljard jaar zal duren. Gedurende deze waterstoffusie wordt helium aangemaakt, als afvalproduct van de waterstoffusie. Helium is vier keer zo zwaar als waterstof, waardoor het naar de kern van de ster zakt en deze kern langzaam compacter en zwaarder wordt, en de druk en temperatuur langzaam hoger. Hierdoor gaat de waterstoffusie sneller verlopen, zodat de Zon gedurende deze 10 miljard jaar steeds iets helderder wordt.
| Figuur 1: Schematische weergave van de kern van de Zon op hoge leeftijd. De uitgestrekte buitenlagen van de Zon (rood) bevatten waterstof (H) en de temperatuur is er te laag voor kernfusie. Daarbinnen zit een schil (geel) waar waterstof wordt omgezet in helium (He). Dit helium wordt toegevoegd aan de heliumkern (groen) waar geen waterstof meer is en de temperatuur te laag om helium te fuseren. In de binnenste kern (weer geel) wordt nog helium gefuseerd tot koolstof (C) en zuurstof (O). |
De effectieve temperatuur van de zon
Opgave
Voor de lichtsterkte van een ster geldt:
met:
- L: de lichtsterkte in W;
- R: de straal van de ster in m;
- σ: de constante van Stefan-Boltzmann, gelijk aan 5,67 . 10-8 W / m2 K4;
- Teff: de effectieve temperatuur van de ster in K.
Op de aarde ontvangen wij een vermogen van 1,39 . 103 W / m2aan zonnestraling, loodrecht op de zonnebundel gemeten (en na correctie voor absorptie in de aardse dampkring). Je kunt dit getal wel "aanvoelen": het is ongeveer gelijk aan het vermogen van een elektrisch straalkacheltje.
Met deze gegevens ga je de effectieve temperatuur van de zon uitrekenen.
a) Druk het totale vermogen dat de hele zon in alle richtingen uitzendt uit in het op aarde per m2 ontvangen vermogen en de afstand zon-aarde R.
b) Druk het vermogen dat 1 m2 van het "zonne-oppervlak" uitzendt uit in het op aarde per m2 ontvangen vermogen, de straal van de zon r en in R.
c) Stel de vergelijking op waaruit de effectieve temperatuur Teff van de zon berekend kan worden.
d) Voer de berekening uit. Voor verdere gegevens: zie BINAS.
Uitwerking vraag (a)
• De lichtkracht die de zon uitstraalt neemt af in kracht naarmate je verder van de zonafstaat. Dat komt omdat hij al zijn straling over een steeds groter oppervlak moet verdelen (zie plaatje). De zon is veruit het belangrijkste hemellichaam in ons zonnestelsel. Niet alleen is ze het grootste (ze bevat % van alle massa van het zonnestelsel) maar ze was ook cruciaal in het ontstaan van het zonnestelsel en in het ontstaan en onderhouden van leven op de aarde. Niet moeilijk dat mensen van allerlei culturen vroeger en nu de zon als een godheid vereerden! Bij de foto: Een spectaculair zicht op de zon (Foto: NASA De zon is ontstaan uit het samenkrimpen van een grote interstellaire gaswolk onder invloed van haar eigen zwaartekracht. De gaswolk bestond voor het grootste deel uit waterstof (H) en helium (He), de meest voorkomende elementen in het heelal. Door het inkrimpen van de wolk werden temperatuur en dichtheid in het centrum ervan steeds hoger, tot deze zó hoog werden dat er kernfusie mogelijk werd: als waterstofatomen voldoende hevig met mekaar botsen, smelten ze samen om uiteindelijk heliumatomen te vormen. Dit is een proces waarbij veel energie vrijkomt, en deze energie wordt uiteindelijk door de zon uitgestraald onder verschillende vormen van elektromagnetische straling: X-stralen, ultraviolet licht, zichtbaar licht, infrarood licht, mi De zon voorziet onze zonnecellen van eindeloze zonne-energie waardoor het mogelijk is om over te stappen van grijze naar groene stroom. Wat weten we echter van dit helderste object aan onze hemel. Hoeveel graden is de zon en hoe is de zon ontstaan? Het team van ing. Mitchell van der Meij geeft u graag zonnepanelen advies over hoe de zonne-energie wordt omgezet in bruikbare elektriciteit. Vraag meteen een offerte op maat aan voor het installeren van zonnepanelen via de website. De zon bevindt zich op circa miljoen kilometer afstand van de aarde. Het is de bron van vrijwel iedere vorm van voelbare warmte op onze planeet. Met een diameter van kilometer is de massa van de zon goed voor ongeveer 99 procent van het gehele zonnestelsel. De massa van de zon bestaat voor circa 79 procent uit waterstof, 19 procent uit helium en 2 procent uit andere elementen. De oppervlakte van de zon heeft een temperatuur van zo'n graden, terwijl de kern van de zon een warmte van wel 15 miljoen graden kan bereiken. De zon heeft zo'n extreem zwaar gewicht, dat de druk van het binnenste deel van de zon tot circa miljard atmosfeer kan oplopen. Vanwege deze druk is het mogelijk dat de temperatuur van de zon 15 miljoen graden kan bereiken. Dit zorgt ervoor dat in deze kern van de zon de waterstofatomen tot heliumatomen samengeperst worden. Een heliuma
• De afstand tussen de aarde en zon noemen we R.
• Het oppervlak waarover de zon zijn straling verdeelt als je op een afstand R staat is 4 π * R2 De zon
De zon in cijfers
Leeftijd 4,5 miljard jaar Massa 1, × 1030 kg ( × de aarde) Diameter 1 km ( × de aarde) Volume 1, × 1018 km3 (1,3 miljoen × de aarde) Oppervlaktetemperatuur 6 °C Temperatuur in kern 15 °C Ontstaan en levensloop
Hoeveel graden is de zon
Hoeveel graden is de zon?
De temperatuur van de zon
De massa van de zon