Buitengewone teleskoop onthul die son se geheime

ONS het probeer om ’n bietjie van die woestyn se hitte af weg te kom en het ’n vry dag geneem om in die koel Nasionale Lincoln-woud in suidelike Nieu-Mexiko piekniek te gaan hou. Onderweg daarheen het ons ’n bordjie gesien wat die pad na die Sacramento Peak-sterrewag by Sunspot, naby Cloudcroft, Nieu-Mexiko, aandui. Dit het ons nuuskierigheid geprikkel en ons na Sunspot laat afdraai.

Niemand in ons groepie was aan hiérdie hoogte, 2800 meter, gewoond nie, en ons almal was uitasem terwyl ons met die paadjie opgestap het om na die teleskope in die onkonvensionele geboue op die kruin te gaan kyk. Ons het verwag om ’n koepelgebou te sien en was dus nie teleurgesteld toe ons die Hilltop Dome gesien het nie, maar ons het uitgevind dat besoekers nie daarin toegelaat word nie. Toe het ons ’n ongewone gebou gesien.

Dit is ’n hoë, driehoekige gebou met ’n smal basis wat as ’t ware uit die grond verrys. Besoekers mag daar ingaan. (Sien foto op die volgende bladsy.) Kort voor lank was ons in ’n laboratorium met ’n lang teleskoop wat van ’n draer hoog bo ons van die toring se dak gehang het. Daar was bordjies met waarskuwings dat ’n mens nie op die platform moet trap en die instrument se balans versteur nie.

Dié teleskoop laat die son “stilstaan”

In ’n ontvangskamertjie was daar kleurdiagramme met ’n uiteensetting van die navorsing wat daar gedoen word, en dit was interessant om uit te vind dat die són in hierdie gebouekompleks bestudeer word. Ons het een van die wetenskaplikes wat daar werk, gevra of dit ’n projek is om uit te vind hoe die son as energiebron benut kan word. Hy het verduidelik dat dit nie só ’n studie is nie, maar dat dit ’n navorsingsprojek is om inligting in te win oor die son en sy uitwerking op die aarde se atmosfeer en op die ruimte in die sonnestelsel. Wetenskaplikes bestudeer ook die binnekant van die son deur sy oppervlak voortdurend waar te neem.

Ons gids het verduidelik dat die sterrewag daar geleë is omdat die droë berglug en onbesoedelde omgewing dit ’n geskikte plek maak. Dit is in 1951 opgerig en was een van die eerstes in sy soort wat in die Verenigde State gebou is om die son te bestudeer. Op ’n diagram daar naby het ons gesien dat hierdie groot toring 41 meter bo die grond uitsteek, maar dat nog 59 meter van die teleskoop ondergronds is. Die teleskoop is dus altesaam 100 meter lank, so lank soos ’n voetbalveld! Daar is ’n byna volkome vakuum in die teleskoopbuis sodat sonlig nie deur warm lug daarin vervorm word nie. Gevolglik word buitengewoon skerp beelde weerkaats sodat navorsers die son se oppervlak besonder duidelik kan sien.

Die hele teleskoop (wat meer as 250 ton weeg) hang aan ’n kwiklaer, sodat die teleskoop vryelik kan draai om vir die aarde se aswenteling te kompenseer. Die teleskoop kan dus lank op die son gerig bly, sodat die son as ’t ware “stilstaan” in verhouding tot die teleskoop. Dit is só ontwerp dat moeilik waarneembare verskynsels op die son se oppervlak, die fotosfeer, en in die son se laer atmosfeer, die chromosfeer, waargeneem en gefotografeer kan word.

Die “Grain Bin Dome”

Op pad terug na ons motor het ons by ’n ongewone gebou verbygeloop wat vir ons na ’n ronde plaassilo gelyk het. En dit is presies wat dit is! Dit word die “Grain Bin Dome” genoem en is van Sears Roebuck en Kie. gekoop kort nadat die sterrewag opgerig is; dit is verander sodat die eerste teleskoop by Sunspot daarin ingebou kon word. Ruimtereise is destyds beplan, en inligting moes ingewin word oor hoe die son die aarde se atmosfeer beïnvloed, veral oor die steurings wat moontlik deur buitengewone aktiwiteite op die son veroorsaak word.

Later, in 1957, is ’n organisasie sonder winsoogmerk, AURA (Association of Universities for Research in Astronomy, Inc.), in samewerking met die Kitt Peak National-sterrewag in Tucson, Arizona; die Cerro Tololo Inter-American-sterrewag in La Serena, Chili; en die Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland, gestig. AURA se organiseerders het gemeen dat almal hulle kennis van die son kan uitbrei deur wetenskaplikes en inligting uit te ruil. Ons het begin besef dat hierdie afgesonderde sterrewag medewerkers in verskeie dele van die aarde het.

Die vibrerende son

Dr. Bernard Durney, ’n navorsingsdirekteur, het goedgunstiglik aangebied om party van ons vrae oor die son te beantwoord. Hy het verduidelik dat sonseismologie sy studieveld is, maar moes aan ons verduidelik wat dit beteken. Dit lyk asof sonseismologie vir die heel eerste keer daar by Sacramento Peak bestudeer is. Hy het verduidelik: “Die son draai nie net om sy eie as nie, maar beweeg op baie ander maniere wat bestudeer kan word as ons sy oppervlak aanhoudend waarneem en die veranderinge sien wat plaasvind. Aan die hand van hierdie veranderinge kan ons teorieë formuleer oor wat binne-in die son plaasvind en dan studies beplan wat ons teorieë sal bevestig of weerlê.”

“Om en by 1970”, het hy voorts gesê, “is ’n trilling, of skudding, van die son voorspel. Dit is amper soos die skudding, of vibrasie, wat plaasvind wanneer ’n groot klok gelui word. ’n Mens kan ook dink aan die illustrasie van ’n klippie wat in ’n dam gegooi word en hoe dit die hele oppervlak van die dam laat beweeg terwyl die sirkelvormige golfies van die trefpunt af uitkring. Die verskil is dat die golwe in die son in alle rigtings deur die son trek.”

Dit het gelyk asof hierdie vibrasies op verskillende vlakke ontstaan het, sommige onder die oppervlak en ander dieper in die son. Vanweë hierdie studies is dit bekend dat die son ongeveer een keer per uur effens uitsit en dan weer inkrimp, amper asof dit asemhaal. Hierdie bewegings van die son is die eerste keer in 1975 deur ’n navorser gesien. In 1976 het Russiese wetenskaplikes ook ’n uitsetting en inkrimping van die son se oppervlak aangemeld.a Daar is eers teen 1979-80 bewys dat hierdie vibrasies wel bestaan, onder andere deur die Sacramento Peak-sterrewag.

“Eintlik”, het dr. Durney voorts gesê, “beweeg die son op talle buitengewone maniere. Aangesien alles op die son gasagtig is, kan dele van die son se oppervlak vinniger as ander roteer. . . . Deur heeltyd na die son te kyk soos ons hier by die Sunspot-sterrewag doen, kan ons vasstel hoe die binnekant van die son roteer. . . . Aangesien die son vinniger by sy ewenaar roteer, vind daar heelwat vermenging op die oppervlak plaas, en dit veroorsaak talle vreemde verskynsels. Hierdie buitengewone beweging laat magneetvelde diep binne-in die son ontstaan, wat na die oppervlak beweeg. Sonvlekke op die son is ’n bewys dat hierdie magneetvelde wel bestaan.”

Die vooruitsig om die son dag en nag waar te neem!

Dr. Durney het verduidelik: “Ons moet die son in werklikheid aanhoudend waarneem om al die aktiwiteit en die veranderinge op die son se oppervlak te kan sien. Aangesien die aarde elke dag om sy eie as draai, is dit nie moontlik om dit van net een plek op die aarde te doen nie. Dit beteken dat daar sonwaarnemingstasies reg rondom die aarde moet wees.”

Dit is nie tans moontlik nie, maar dr. Durney het vir ons gesê dat party wetenskaplikes van Sacramento Peak in 1980-81 na Antarktika gereis het om die son gedurende drie tydperke van drie maande elk waar te neem. In Antarktika gaan die son tot drie maande lank nie onder nie, en daarom kan dit dag en nag ononderbroke met een teleskoop waargeneem word. Dit was interessant om uit te vind dat so baie plekke op die aarde by die inwinning van hierdie inligting betrokke is. Wetenskaplikes hoop om eendag al die son se vibrasies te klassifiseer en te vertolk sodat hulle kan verstaan wat in die son gebeur. Navorsers het nou die vooruitsig om ’n wêreldwye netwerk sterrewagte op te rig waar dit gedoen kan word.

Sonvlamme en die korona

“Wat anders word hier by Sacramento Peak bestudeer?” het ons dr. Durney vervolgens gevra. Hy het ons van die sonvlamme vertel. “Hierdie reusevlamme bars op die son se oppervlak uit en skiet miljoene [kilometers] die ruimte in. Dit stel deeltjies vry wat radioverbindings versteur wanneer hulle die aarde bereik. Daar is ook deeltjies wat voortdurend van die son wegstroom, en dit word die sonwind genoem. Dit laat die oppervlak van die son stadiger draai, wat weer die rotasie diep binne-in die son beïnvloed. Die gevolg is dat die son met verloop van tyd al hoe stadiger draai. Die uitwerking van die oppervlak se remming op die binnekant van die son is een van die dinge wat ons hier bestudeer.”

Nog ’n studie wat hier by die sterrewag gemaak word, behels dat foto’s daagliks van die son se korona geneem word. Hierdie foto’s toon hoe die hitte om die son elke dag verander. Diagramme word getrek wat toon hoe ver van die son af daar hoë temperature heers. Hierdie diagramme verander daagliks en verskaf nuttige inligting aan ruimtevaarders.

Die son se belangrike rol

Sonenergie is noodsaaklik vir lewe op aarde. Dit beïnvloed ons, ons gesigsvermoë en die aarde se plante en diere. ’n Verhandeling wat in 1979 gepubliseer is, toon dat daar bewys is van ’n 22-jarige droogtesiklus in die westelike Verenigde State wat blykbaar op die een of ander manier verband hou met die volledige sonvleksiklus, wat ongeveer 22 jaar duur. Dit is een rede vir die belangstelling in die sonaktiwiteit en die moontlike invloed wat dit op die weer het.

In die vyftigerjare was die Sacramento Peak-sterrewag een van die eerstes wat gehelp het om die sonkonstante te bepaal. Dit is die hoeveelheid energie wat ’n voorwerp in die ruimte bereik wat net so ver soos die aarde van die son af is. Maar dit is seker belangriker om vas te stel hoe groot die wisseling van die sonkonstante is.

Sonvlekke is een van die son se interessantste verskynsels en iets wat ons op die aarde beïnvloed. Galilei was die eerste persoon wat sonvlekke gesien het. Later is daar vasgestel dat ’n sonvleksiklus 11 jaar duur en dat ’n volledige sonvleksiklus twee 11-jarige tydperke van sonvlekaktiwiteit het. Soos dr. Durney verduidelik het: “Sonvlekke is magneetvelde. Hulle is donker omdat hulle die bewegings keer wat energie oordra. Sonvlamme word vermoedelik deur die vernietiging van hierdie magneetvelde op die son se oppervlak veroorsaak, en dit stel geweldig baie energie vry, wat ons raak deur radiogolwe te versteur en dele van ons atmosfeer te elektrifiseer. Hierdie energie veroorsaak ook ’n verskynsel wat as noordelike en suidelike poolligte, oftewel auroras, bekendstaan, iets waaroor die mens hom deur die eeue heen verwonder het.”

Die studies van die son kan help om die geomagnetiese storms te voorspel wat in ons atmosfeer kan plaasvind wanneer daar sonvlekaktiwiteit is. Dit versteur wêreldkommunikasie en sodoende die dienste, soos lugvaart, wat op doeltreffende radiokommunikasie staatmaak. Omdat satellietkommunikasie so duur is, word boodskappe meestal met behulp van radiosenders op die aarde gestuur. Die energie wat deur sonvlekke vrygestel word, beïnvloed die buite-oppervlak van geïoniseerde deeltjies om die aarde wat die radiogolwe na die aarde terugkaats. Wanneer die buite-oppervlak ondoeltreffend is, gaan radioboodskappe verlore.

Daar moet meer aangaande sonlig geleer word. Plante wat ons kos vervaardig, is van sonlig afhanklik om die suikers en ander chemikalieë in ons kos te maak. Fotochemiese reaksies wat deur sonlig veroorsaak word, maak dit moontlik om foto’s in swart en wit sowel as in kleur te neem. Daarom lyk dit vir baie verstandig om alles wat hulle kan omtrent ons naaste ster te leer.

Ons kort besoek aan Sunspot en ons gesprekke met deskundiges het ons laat besef dat ons kennis van die son baie beperk is. Die meeste van ons waardeer die son op ’n koue winterdag en wens dit is nie so warm in die somermaande nie, en dit is omtrent al. Ons het ons kykie na die tegnieser aspek van die son geniet. Ons almal kon nie anders nie as om die gevolgtrekking te maak dat die mens maar net begin om die wondere van ons nuttige ster, die son, te verstaan.—Bygedra.

[Voetnoot]

[Venster op bladsy 24]

Wat beteken die sontemperature?

Die boek Life and Death of the Sun, deur John Rublowsky, verduidelik op bladsye 59 en 60: “Ons moet iets aangaande die betekenis van temperature verstaan. Daar is twee verskillende soorte. Die een word ‘kinetiese temperatuur’ genoem; die ander ‘stralingstemperatuur’. Kinetiese temperatuur is ’n deeltjie se gemiddelde molekulêre beweging. Hoe vinniger hierdie beweging is, hoe hoër is die temperatuur. Wanneer ons van die sonatmosfeer se temperatuur praat, verwys ons na hierdie kinetiese temperatuur. Wat ons dus sê, is dat die gemiddelde bewegingsnelheid van die deeltjies in die sonatmosfeer toeneem wanneer hulle van die fotosfeer af wegbeweeg. Hoewel hierdie deeltjies se temperatuur miljoene grade is, kan dit nie blasies op jou vel veroorsaak nie.

“Daarenteen is stralingstemperatuur die hoeveelheid en kwaliteit van die straling wat deur materie vrygestel word. Wanneer ons van temperatuur diep binne die son praat, gebruik ons die woord in hierdie sin. Die temperatuur van ’n vlam is ook stralingstemperatuur.

“Maar ons kan nie die begrip temperatuur met stralingstemperatuur gelykstel wanneer ons na die sonatmosfeer verwys nie. As die temperatuur van die korona ’n stralingstemperatuur van 1000000 grade [Celsius] was, sou die son se atmosfeer so helder gewees het dat ons nie die fotosfeer sou kon sien nie. Trouens, dan sou die son se atmosfeer soveel hitte uitgestraal het dat Pluto, die planeet verste van die son af, weens die intense hitte sou verdamp het. Ook maar goed dat die temperatuur van die sonatmosfeer ’n kinetiese temperatuur pleks van ’n stralingstemperatuur is.

“Dit beteken nie dat die sonatmosfeer niks uitstraal nie. Die uitstraling daarvan is nie net geweldig baie nie maar ook ’n baie besonderse soort. Die korona se verste dele straal X-strale sowel as sigbare lig uit, en die laer dele straal ultraviolet lig uit. Hierdie straling is baie belangrik vir die aarde, want dit bring die verskillende lae van die aarde se atmosfeer tot stand.”

[Venster/Diagram op bladsy 25]

Die son—Die aarde se ster

Die son is ’n enorme oond wat ons aarde van lewegewende hitte en lig voorsien. Hierdie reusebol wat hoofsaaklik uit waterstof bestaan, is so groot dat meer as ’n miljoen aardes daarin kan ingaan! Maar wat sterre betref, is hy nie onder die grootstes nie. Wetenskaplikes ontdek al hoe meer fassinerende aspekte van hierdie energiebron. Om een voorbeeld te noem: “Die meeste sigbare lig straal uit ’n gedeelte binne die fotosfeer wat net sowat 100 kilometer dik is.” Maar daar word bereken dat die son se radius 696 265 kilometer is.—The Sun, deur Iain Nicolson.

Die son se struktuur

DIE KERN—Die “kernverbrandingsone” by die son se middelpunt waar die hoogste temperature gevind word.

DIE STRALINGSONE—Energie van die kern beweeg deur middel van straling deur hierdie sone as gamma- en X-strale.

DIE KONVEKTIEWE SONE—’n Koeler gedeelte waardeur energie van die uitstralingsone deur middel van konveksie beweeg.

DIE FOTOSFEER—Feitlik al die sonlig straal uit hierdie skynoppervlak van die son uit. Dit is in sekere mate deursigtig, en “dit kan tot op ’n diepte van ’n paar honderd kilometer waargeneem word” (The Sun). Die temperatuur is ongeveer 6000 grade Celsius.

DIE CHROMOSFEER—Dit kan slegs gedurende ’n algehele sonsverduistering gesien word. Dit is ’n gaslaag met ’n lae digtheid wat ’n paar duisend kilometer dik is, maar wat warmer is as die fotosfeer, ongeveer 10 000 grade Celsius.

DIE KORONA—Slegs sigbaar gedurende ’n algehele sonsverduistering, wanneer dit waargeneem word as pluime en wimpels wat oor groot afstande strek en baie hoë temperature het.

[Diagram] (Sien publikasie vir oorspronklike teksuitleg)

Chromosfeer

Fotosfeer

Konvektiewe sone

Stralingsone

Kern

[Erkenning]

Van ’n skets van die National Optical Astronomy Observatories

[Diagram/Prent op bladsy 23]

(Sien publikasie vir oorspronklike teksuitleg)

Spieëls (41 m bo die grond)

Grondvlak

Draaiende vakuumbuise (250 ton)

59 m

67 m onder die grond

[Erkenning]

Van ’n skets van die National Optical Astronomy Observatories

[Prent op bladsy 26]

Sonvuurtong

[Erkenning]

Holiday Films

[Prent op bladsy 26]

Sonvlekke

[Erkenning]

National Optical Astronomy Observatories