Ons begrip van de zon heeft de afgelopen decennia een lange weg afgelegd, maar er zijn nog veel mysteries die huidige en toekomstige missies hopen op te lossen. Sinds we satellieten naar de ruimte begonnen te sturen, is onze kennis van de zon exponentieel toegenomen. We zagen de zon op nieuwe golflengten en namen onze lokale ster voor het eerst waar in ultraviolet en röntgenstraling. Deze waarnemingen onthulden veel nieuwe, onverklaarbare verschijnselen op de zon.
Veel van deze vroege zonnewaarnemingen zijn al lang geleden verklaard, maar er zijn nog steeds mysteries over de zon die wetenschappers proberen te begrijpen. Hier schetsen we drie van de belangrijkste openstaande raadsels van onze lokale ster, hoewel er zeker nog andere zijn. De meeste huidige en toekomstige projecten om de zon te observeren, vanaf de grond of in de ruimte, hebben een of meer van deze mysteries als primair wetenschappelijk doel.
Het probleem van coronale opwarming
De buitenste atmosfeer van de zon, de corona genoemd, heeft een temperatuur van ongeveer 1 miljoen graden Celsius. Het oppervlak van de zon, de fotosfeer, heeft echter een veel koelere temperatuur van 5.500 graden Celsius. Op het eerste gezicht lijkt dit een raadsel. Als de atmosfeer van de zon zijn energie van de zon krijgt, hoe kan de corona dan heter zijn dan de zon zelf? Een veelgebruikte analogie om dit te verklaren is een kampvuur: Als een kampvuur warmte afgeeft, zou je verwachten dat de lucht verder van het kampvuur koeler wordt, niet heter, zoals bij de zon het geval is. Maar dit is eigenlijk een afschuwelijke analogie omdat het de echte definitie van temperatuur in de natuurkunde verkeerd begrijpt. In de natuurkunde wordt temperatuur gedefinieerd als de hoeveelheid energie binnen de atomen waaruit een stof bestaat, bijvoorbeeld de lucht om je heen. Als luchtatomen met veel energie trillen, is de lucht heet. Als ze minder trillen, is de lucht koeler. Maar deze definitie houdt geen rekening met de dichtheid. Als de lucht dikker is met meer atomen van dezelfde temperatuur, verandert de luchttemperatuur niet. Wat wel verandert, is de energie in de lucht om ons heen.
In de context van de zon is de corona dus veel heter, maar met een veel lagere dichtheid, dan het oppervlak van de zon. Het oppervlak daarentegen is koeler, maar heeft een veel hogere dichtheid. Het resultaat is dat hoewel de temperatuur van de fotosfeer lager is, de totale energie nog steeds hoger is. Maar hoewel we weten dat de corona heet is door de hogere energie in de fotosfeer, lost dit nog steeds het probleem van coronale verwarming niet op. Wat een mysterie blijft, is hoe de energie van het oppervlak van de zon naar de atmosfeer wordt getransporteerd. Er zijn meerdere theorieën, maar onze waarnemingen hebben nog geen sluitend bewijs opgeleverd.
Lees verder op: Spacepage