En gjennomsnittlig stjerne

Solen er omtrent halvveis – 4,5 milliarder år – i sin forventede levetid på nær 10 milliarder år. Da vil den gå tom for sitt brennstoff, hydrogen, og kaste av seg sine ytre lag. Resten blir en varm, hvit dvergstjerne som vil avkjøles gradvis og slukne i løpet av enda noen milliarder år.

Solen representerer en andre- eller tredjegenerasjon stjerne – dannet av rester fra tidligere eksploderte stjerner som inneholdt tyngre grunnstoffer. Det skjedde cirka 9,5 milliarder år etter at universet oppsto for knapt 14 milliarder år siden.

Dimensjonen er nær ufattelig med en diameter på nær 1 400 000 kilometer, noe som er 109 ganger Jordens, men Solen er like fullt en gjennomsnittlig stor stjerne. Dens masse – bestående av 71 prosent hydrogen, 27 prosent helium og 2 prosent tyngre grunnstoffer – og utstråling er også gjennomsnittlig blant nærmere 200 milliarder stjerner i vår galakse, Melkeveien.

Detaljerte observasjoner

Som nærmeste stjerne fra Jorden er Solen tilgjengelig for detaljerte observasjoner og studier. Moderne observatorier på bakken og i rommet gir skarpe bilder og registrerer temperatur, trykk og bevegelser i store og små strukturer i Solens atmosfære og overflate. Instrumenter i rommet observerer kortbølget ultrafiolett- og røntgenstråling fra de varmeste områdene. Dette er stråling som ikke slipper gjennom Jordens atmosfære.

Turbulente bevegelser under soloverflaten skaper et vibrerende mønster på overflaten. Via en fascinerende teknikk kalt helioseismologi får man detaljert informasjon om temperatur, trykk og bevegelser fra overflaten helt inn til kjernen. Tre forskere som har bidratt vesentlig til utvikling av denne teknologien, ble i 2022 tildelt Kavliprisen i astrofysikk ved Det Norske Videnskaps-Akademi.

På overflaten, som utstråler synlig lys, er temperaturen nær 5500 grader. I solsenteret er gasstrykket rundt 350 milliarder atmosfærer og temperaturen nær 15 millioner grader. Dette er forhold som fører til kjernefysiske prosesser hvor det frigjøres energi idet hydrogenkjerner smelter sammen til heliumkjerner. Energien som frigjøres i denne prosessen, transporteres som stråling ut mot overflaten gjennom en stabil strålingssone og videre som stråling og massebevegelser gjennom den turbulente sonen. Fra fotosfæren, Solens synlige overflate, stråler lyset fritt videre utover i verdensrommet.

Solens atmosfære, som også kan ses med det blotte øye under totale solformørkelser, omfatter kromosfæren, en smal strålekrans nær overflaten med temperatur omkring 10 000 grader. Den 2–3 millioner grader varme koronaen strekker seg videre utover i rommet. Koronaens lange, trådlignende strukturer avbilder magnetiske feltlinjer som inneholder og styrer hurtige strømmer av elektrisk ladede partikler ut fra Solen, kalt solvind.

Krans av stråler Ved total solformørkelse kan Solens atmosfære ses med det blotte øye. 

Betydelige gassbevegelser mellom de to store sonene under soloverflaten skaper magnetiske felter som etter hvert flyter opp, utbrer og fordeler seg på overflaten. Det er vel kjent at soloverflaten har et varierende antall mørke flekker som oppstår og forsvinner periodisk, i gjennomsnitt hvert 11 år. Solflekkene dannes der de kraftigste magnetfeltene trenger gjennom overflaten, mens øvrige lokale konsentrasjoner er kilder til andre typer solaktivitet, blant annet flares (kraftige lysbluss) og solstormer. Kraftige solstormer som treffer Jorden, kan føre til merkbare forstyrrelser og skader på kraftnett, moderne navigasjonssystemer og satellitter.

Solvind og solstormer som treffer og trenger inn i Jordens magnetosfære, skaper nordlys, aurora borealis, på den nordlige halvkule og tilsvarende, aurora australis, på den sørlige halvkule.

Omtrent halvveis i livssyklusen

Solen roterte opprinnelig ti ganger hurtigere enn i dag. Redusert rotasjonshastighet skyldes dens kontinuerlige massetap fra solvind og solstormer. Og solaktiviteten forventes å endre seg i takt med rotasjonshastigheten. Studier av sollignende stjerner bekrefter at magnetisk aktivitet avtar med stjernenes alder. Dette er imidlertid endringer som ikke er målbare under menneskehetens tidsperiode.

Solen er nå vel 4,5 milliarder år gammel og har forbrukt nær halvparten av sin tilgjengelige energi. Forbrenningsprosessen i Solens sentrum medfører at innholdet av helium gradvis øker og endrer gasstettheten. Dette fører til gradvis økt forbrenning og utstråling. Solens utstråling har økt med omkring 30 prosent fra den ble dannet til i dag, og den vil tilta med ytterligere 30 prosent i de neste 4,5 milliarder år. I tidsperioden som omfatter kjente former for liv på Jorden, er denne forandringen ikke målbar og uten betydning.

Når forbrenningen har brukt opp kjernens hydrogen, vil kjernen trekke seg sammen, bli tilstrekkelig oppvarmet til å starte heliumforbrenning, som skaper karbon. I et skall utenfor den indre kjerne vil forbrenning av hydrogen fortsette. Det medfører at en del av Solen eser ut og blir for en periode en rød kjempestjerne. De ytre gasslagene vil kunne strekke seg så langt ut at de omhyller Merkur og Venus, kanskje også Jorden.

En betydelig del av Solens opprinnelige masse, som vil forsvinne videre utover, kan komme til å inngå i dannelsen av fremtidige, nye stjerner.

Om artikkelforfatteren: Oddbjørn Engvold ble utnevnt til professor ved Universitetet i Oslo i 1989. Han var generalsekretær i Den internasjonale astronomiske union fra 2003 til 2006 og medlem av styret i Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1993 til 1998.