Kijken naar de zon

Op zondag 3 juli 2016 kan je in de Vlaamse volkssterrenwachten naar de zon gaan kijken. Als je door de juiste telescoop kijkt, merk je hoe oogverblindend mooi ze is. Wetenschappers weten nog altijd niet hoe deze zinderende gasbal precies werkt.

Onder een rijk gevulde sterrenhemel kan je je snel nietig voelen. Duizenden lichtpuntjes, ver en onbereikbaar. Eén ster staat wel dicht bij ons: de zon. ‘In vergelijking met de planeten of de maan is ze erg dynamisch’, zegt Vincent Verhoeven van de Volkssterrenwacht Armand Pien van de Universiteit Gent. Hij heeft het over de zogenoemde zonnevlekken en uitbarstingen op het oppervlak die in de loop van enkele dagen tevoorschijn komen en verdwijnen. En over de altijd zinderende atmosfeer van de zon. Een kolkende massa waterstof van miljoenen graden Celsius die zelfs in de loop van uren zichtbare veranderingen laat zien.

‘Om de zon te zien, kan je thuis met een zonnetelescoop naar de zon kijken, maar de meesten komen naar de sterrenwacht’, zegt Verhoeven. ‘We kijken bijvoorbeeld met een H-alfa-filter die maar één soort licht doorlaat. Precies het licht dat het hoofdbestanddeel van de zon uitzendt, waterstof. Met deze filter zie je de meeste details: heldere fakkelvelden en uitbarstingen, de donkere en iets koelere zonnevlekken, in lusvormige magneetvelden gevangen gaswolken. Dat is echt spectaculair.’

Heel af en toe siert het silhouet van de planeet Mercurius of Venus het oppervlak van de zon, als ze er gestaag overheen schuiven. Nog spectaculairder is een zonsverduistering, als de maan het oppervlak van de zon kortstondig helemaal bedekt en alleen de atmosfeer van de zon zichtbaar is.

Pionier Galilei
Kijken naar de zon is veiliger en gemakkelijker dan ooit. Ook toen er nog geen speciale filters of telescopen bestonden, was er grote interesse in het hemellichaam. Al eeuwen kijken wetenschappers naar de zon. De Italiaanse astronoom Galileo Galilei was in de zeventiende eeuw een van de eersten die een telescoop op de hemel richtte. Rond zonsopkomst en zonsondergang gebruikt hij de toen nieuwe Nederlandse uitvinding.

Galilei zag dat de zon geen egale ronde schijf is, maar bestrooid lijkt met zonnevlekken. Moderne wetenschappers ontdekten dat die donkere vlekken iets koelere verstoringen op het oppervlak van de zon zijn. Ze bewegen over het oppervlak. Galilei had al snel door dat dit kwam door de draaiing van de zon. Afhankelijk van de breedtegraad draait onze ster in zo’n 25 tot 30 dagen om haar eigen as. De zon betekende ook het noodlot voor Galilei. Hij kreeg huisarrest van de kerk doordat hij bleef verdedigen dat de aarde om de zon draait.

Later gingen wetenschappers fanatiek door met de observatie van de zon en de dynamiek op haar oppervlak. Ze vonden een patroon als ze de zonnevlekken jaar na jaar in een grafiek uitzetten. De activiteit vertoont een cyclus van elf jaar. Tijdens een minimum zijn nauwelijks zonnevlekken te zien en tijdens het maximum wel 200 vlekken per jaar. Het is nog niet  duidelijk waar de cyclus vandaan komt, maar antwoorden laten misschien niet meer zo lang op zich wachten.

Satelliet naar de zon
Een van de wetenschappers die onderzoek doet naar de zon en het zonnevlekkenprobleem is Daniel Müller. Hij is de project scientist van de nieuwe Solar Orbiter van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. De onderzoekssatelliet gaat over twee jaar de zon van dichterbij dan ooit bestuderen.

‘Uiteindelijk komt de satelliet binnen de baan van de binnenste planeet Mercurius’, legt Müller uit. ‘Op 42 miljoen kilometer, minder dan een derde van de afstand tussen de aarde en de zon, kunnen we details tot 200 kilometer groot zien. Dat zijn de beste foto’s ooit van de zon in het ultraviolet.’

Uiteindelijk moeten de beelden leiden tot een beter begrip van onder andere die elfjarige zonnecyclus, te meer omdat de Solar Orbiter als eerste sonde gedetailleerde foto’s van de poolregio’s van de zon gaat nemen. Deze zijn vanaf de aarde en het gezichtspunt van veel andere satellieten niet zichtbaar. ‘Ik denk dat we met deze data uiteindelijk veel beter voorspellingen kunnen maken van de activiteit van de zon’, zegt Müller.

Het mysterie van de zonnewind
En er is meer. Een van de belangrijkste doelen van de satelliet is uitzoeken hoe de activiteit op het zonne-oppervlakte invloed heeft op de zonnewind. Dat is een sterke stroom van geladen deeltjes – vooral elektronen en protonen – die de zon in alle richtingen het heelal inspuwt. Een uitbarsting op de zon kan een sterke ‘wind’ van zulke deeltjes veroorzaken. Op aarde leidt dat vaak tot een verhoogde activiteit van poollichten doordat de geladen deeltjes reageren met deeltjes in de atmosfeer. In een uitzonderlijk geval leidt dat zelfs tot de uitval van elektriciteitsnetwerken. Dat gebeurde bijvoorbeeld in 1989 in Canada toen de zonnewind hoge en ongewilde elektrische stromen opwekte in de elektriciteitsvoorziening.

Müller hoopt dat Europa’s nieuwste zonnesatelliet wat meer licht laat schijnen op een langlopend mysterie. ‘In het midden van de zon is het extreem heet, 15 miljoen graden Celsius. Het is ook de plek waar waterstofkernen fuseren waarbij veel energie ontstaat. Die warmte vindt een weg naar buiten. Op het oppervlak heeft de zon nog een temperatuur van 5500 graden. Ga je nog verder naar buiten, de ijle atmosfeer van de zon in, dan verwacht je dat de temperatuur verder daalt. Maar er gebeurt juist het tegenoverstelde. De atmosfeer van de zon kan wel enkele miljoen graden zijn. Niemand weet precies waarom dat zo is. Ik zeg niet dat de Solar Orbiter dit probleem oplost, maar een antwoord in ieder geval een paar stapjes dichterbij brengt.’

Hitteschild
De waarneming van de zon vanuit de ruimte heeft een aantal voordelen. Het is gemakkelijk om de satelliet voortdurend op de zon gericht te houden en hij kan redelijk dicht komen. Bovendien vermijd je dat de atmosfeer een groot deel van het ultraviolette en röntgenspectrum absorbeert. Technisch levert dat wel wat uitdaging op.

‘Aan de zonkant van de Solar Orbiter loopt de temperatuur snel op, tot zo’n 500 graden, terwijl we aan de schaduwzijde een relatief koele 50 graden Celsius hebben. Dat komt door een groot hitteschild, dat het gevoelige instrumentarium moet beschermen. Hoogenergetische deeltjes uit de zonnewind bombarderen de sonde. Ter plekke is die ruim tien keer sterker dan op aarde.’

Oogverblindend
Zelfs de waarneming van de zon op aarde kan alleen onder ‘zware condities’, beaamt Verhoeven. ‘Ik kijk graag naar de zon, maar het is vaak wel een beetje benauwend in de volle zon en het kan gevaarlijk zijn. Met het blote oog naar de zon kijken, is soms al schadelijk, laat staan als je dat met een enorme vergroting doet. Een oogletsel ligt altijd op de loer’, zegt Verhoeven. ‘Je kunt permanente wazige vlekken op je gezichtsveld krijgen. Als je met een telescoop onbeschermd naar de zon kijkt, ben je direct blind. Zorg daarom altijd voor goede apparatuur en filters!’

Op internet lees je allerlei verhalen van bekende astronomen die blind werden van de waarneming van de zon. In het geval van Galileo is dat waarschijnlijk een fabeltje. Op 72-jarige leeftijd zag hij vrijwel niets meer door een combinatie van twee oogaandoeningen. Desondanks is Verhoeven enthousiast. ‘Gek genoeg zien mensen de zon vaak niet als een ster, niet als iets bijzonders. Ze schijnt elke dag en lijkt zo normaal. Er is natuurlijk ook niet zoveel te zien op het moment dat je er met het blote oog naar probeert te kijken, maar mensen die ermee in aanraking komen, zijn vaak verwonderd dat je er zoveel uit kan halen. Voor amateurastronomen is het een van de meest dankbare objecten.’

Meer informatie: www.vvs.be

Je kan de zon ook volgen via zonnesatelliet SOHO: sohowww.nascom.nasa.gov