Hat die Sonne eine Atmosphäre?

Ja, die Sonne hat eine Atmosphäre.

_{Haftungsausschluss: Ich bin mir nicht sicher, ob Sie das so gemeint haben, aber Ihre Frage impliziert, dass die Sonne ein Planet ist. Es ist natürlich ein Stern und kein Planet. Wollte das nur klarstellen.}

Was ist eine Atmosphäre?

Wenn Sie fragen, ob die Sonne eine Atmosphäre hat, stellen Sie eigentlich eine knifflige Frage. Was meinst du mit Atmosphäre? Wie definieren Sie die Grenze der Sonne, über der alles als Atmosphäre betrachtet wird? Dies ist ziemlich einfach für Planeten wie die Erde, da sie eine schöne feste Oberfläche haben. Aber die Sonne ist ein riesiger Plasmaball, der auf Tausende von Grad erhitzt wird. Es gibt keine einfache oder klare Trennung zwischen „Oberfläche“ und „Atmosphäre“. Jede Diskussion über die Atmosphäre der Sonne beinhaltet die Definition dessen, was wir unter der Oberfläche der Sonne verstehen.

Optische Tiefe

Abgesehen davon haben Astronomen (willkürliche) Wege gefunden, um die Oberfläche der Sonne zu definieren. Eine gängige Metrik ist die Verwendung der optischen Tiefe . Die optische Tiefe ist eine einheitslose Zahl, die die Fähigkeit definiert, durch ein Gas (oder Plasma) zu „sehen“. Eine optische Tiefe von 1 oder höher bedeutet, dass das Gas undurchsichtig ist und nicht durchgesehen werden kann. Eine optische Tiefe kleiner als eins bedeutet, dass das Gas transparent ist und hindurchgesehen werden kann.

Wenn Sie jedoch etwas Sonne oder sogar Nebel haben, variiert die optische Tiefe mit der Entfernung, aus der Sie in dieses Objekt schauen. Ich werde über Nebel sprechen, da er bekannt ist, aber die gleiche Idee gilt für die Atmosphäre der Sonne. Angenommen, Sie stehen in einem Wald und es ist sehr neblig. 1 Meter von Ihnen entfernt steht ein Baum, den Sie sehen können. Sie könnten Ihre optische Tiefe messen,$\tau$, des Nebels zwischen dir und dem Baum und könnte das finden$\tau = 0.15$. Seit$\tau$kleiner als eins ist, bedeutet dies, dass Sie den Baum sehen können, aber den Wert von$\tau$impliziert auch, wie gut Sie es sehen können. Wenn$\tau = 0$, gibt es nichts zwischen Ihnen und dem Baum, was Sie daran hindern könnte, ihn zu sehen. Nehmen wir an, es gibt einen anderen Baum, der 5 Meter entfernt ist. Jetzt ist mehr Nebel zwischen dir und dem Baum, und obwohl du ihn noch sehen kannst, ist es schwieriger, ihn zu sehen. Die optische Tiefe des Nebels zwischen Ihnen und dem 5 Meter entfernten Baum könnte sein$\tau = 0.75$. Es ist immer noch weniger als eins, was bedeutet, dass der Baum sichtbar ist, aber weil zwischen Ihnen und dem Baum mehr Nebel ist, ist die optische Tiefe höher. Schließlich kann es sein, dass in 10 Metern Entfernung ein Baum mit so viel Nebel zwischen Ihnen und dem Baum steht, dass die optische Tiefe ist$\tau = 1.5$. Sie können diesen Baum nicht sehen, weil zu viel Nebel im Weg ist. Hoffentlich erkennen Sie jetzt, dass alles, was in der Ferne ist, wo ist$\tau > 1$ist für Sie nicht sichtbar. Das definiert effektiv eine "Oberfläche" um Sie herum genau dann$\tau = 1$. Alles, was über diesen Punkt hinausgeht, ist nicht sichtbar und alles, was näher ist, ist sichtbar.

Wenn Sie von der Sonne sprechen, können Sie auf die Sonne schauen, aber Sie werden nur Licht sehen, das von einem Punkt ausgeht, wo$\tau < 1$. Es gibt unzählige Photonen, die im Inneren der Sonne herumspringen, aber Sie können sie nicht sehen, weil sie sich in einem undurchsichtigen Teil der Sonne befinden. Astronomen verwenden die optische Tiefe als Maß zur Definition der „Oberfläche“ der Sonne.

_{Denken Sie daran, dass die obige Beschreibung stark vereinfacht ist, fast bis zu dem Punkt, an dem sie falsch ist. Die optische Tiefe ist eine nützliche Metrik zum Definieren einer Oberfläche, bedeutet jedoch nicht, dass es einen genauen Radius für die Oberfläche gibt oder dass die Oberfläche für jede Wellenlänge konstant ist. Es gibt viele andere Faktoren, die dies viel komplizierter machen, als ich hier beschreibe. Hoffentlich verstehen Sie trotzdem die allgemeine Vorstellung.}

Die Atmosphäre der Sonne

Für die Sonne wäre die Atmosphäre alles über der Oberfläche. Nominell wird die Oberfläche als der Punkt definiert, an dem die$\tau = 2/3$(trotz allem, was ich oben gesagt habe, und aus Gründen, auf die ich hier nicht eingehen werde). Die Atmosphäre über dieser Oberfläche ist kompliziert und schwer zu untersuchen. Die Atmosphäre direkt über der Oberfläche ist heftig, turbulent, voller Ausbrüche und Magnetfelder und extrem heiß. Unten sind einige Bilder dieser Region der Atmosphäre.

_{Links: Bild der Korona während einer Sonnenfinsternis. Rechts: Bild der Korona von SOHO . Über der Sonne wurde eine verhüllende Maske angebracht.}

Die Atmosphäre der Sonne reicht jedoch weit darüber hinaus. Tatsächlich bewegt sich die Erde derzeit durch die Atmosphäre der Sonne. Es ist sehr schwach in der Nähe der Erde, aber es existiert immer noch. Die Atmosphäre der Sonne, die auf unseren Planeten trifft, ist der Grund für die Polarlichter. Jenseits der unteren Teile wird die Atmosphäre im Allgemeinen als Sonnenwind bezeichnet . Dieser Sonnenwind erstreckt sich tatsächlich weit hinaus, sogar über Pluto hinaus. Wie weit genau, ist schwer zu definieren, aber Schätzungen gehen davon aus, dass sich die Atmosphäre unserer Sonne bis zu etwa erstreckt$\sim230\:\mathrm{AU}$. An diesem Punkt ist der Bugstoß, wo die Atmosphäre unserer Sonne in das uns umgebende interstellare Medium einschlägt.

Die Atmosphäre unserer eigenen Sonne ist im großen Maßstab schwer zu untersuchen, da wir uns in ihr befinden, aber wir konnten diesen Bogenstoß um andere Sterne herum beobachten, wie unten gezeigt.

_{LL Orionis Bogenschock im Orionnebel. Die Atmosphäre des Sterns kollidiert mit der Nebelströmung. Hubbel, 1995}