Yıldızımız Kimdir?
Güneş, Güneş Sistemi’nin merkezinde yer alan yıldızdır. Neredeyse mükemmel bir sıcak plazma topudur, çekirdeğindeki nükleer füzyon reaksiyonları ile akkor haline gelene kadar ısınır. Güneş bu enerjiyi esas olarak ışık, ultraviyole ve kızılötesi radyasyon olarak yayar ve Dünya’daki yaşam için en önemli enerji kaynağıdır.
Genel Özellikleri
Güneş’in yarıçapı yaklaşık 695.000 kilometre (432.000 mil) olup, Dünya‘nın 109 katıdır. Kütlesi Dünya’nın yaklaşık 330.000 katıdır ve Güneş Sistemi’nin toplam kütlesinin yaklaşık %99,86’sını oluşturur. Güneş’in kütlesinin kabaca dörtte üçü hidrojenden (~%73) oluşur; geri kalanı çoğunlukla helyumdur (~%25) ve çok daha az miktarda oksijen, karbon, neon ve demir gibi daha ağır elementler içerir.
Güneş G-tipi bir ana dizi yıldızıdır (G2V). Bu sebeple, resmi olarak ve tam olarak doğru olmasa da, sarı cüce olarak adlandırılır. Yaklaşık 4,6 milyar yıl önce büyük bir moleküler bulutun bir bölgesindeki maddenin yerçekimsel çöküşüyle oluşmuştur. Bu maddenin çoğu merkezde toplanırken, geri kalanı düzleşerek Güneş Sistemi’ni oluşturan yörüngeli bir disk haline geldi.Merkezi kütle, öyle sıcak ve yoğun hale geldi ki, sonunda çekirdeğinde nükleer füzyon işlemi gerçekleşti.Neredeyse tüm yıldızların aynı süreçle oluştuğu düşünülmektedir.
Güneş’in çekirdeği her saniye yaklaşık 600 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürmekte ve bu süreçte 4 milyon ton maddeyi enerjiye çevirmektedir. Çekirdekten çıkması 10.000 ila 170.000 yıl sürebilen bu enerji, Güneş’in ışık ve ısısının kaynağıdır. Çekirdeğindeki hidrojen füzyonu Güneş’in artık hidrostatik dengede olmadığı noktaya kadar azaldığında, dış katmanları genişlerken çekirdeği yoğunluk ve sıcaklıkta belirgin bir artışa uğrayacak ve sonunda Güneş’i bir kırmızı deve dönüştürecektir. Güneş’in Merkür ve Venüs‘ün mevcut yörüngelerini yutacak ve Dünya’yı yaşanmaz hale getirecek kadar büyüyeceği hesaplanmaktadır – ancak bu yaklaşık beş milyar yıl sürecektir. Bundan sonra, dış katmanlarını dökecek ve beyaz cüce olarak bilinen yoğun bir soğuyan yıldız türü haline gelecek ve artık füzyon yoluyla enerji üretmeyecek, ancak yine de parlayacak ve önceki füzyonundan ısı yayacaktır.
Güneş’in Dünya üzerindeki muazzam etkisi tarih öncesi çağlardan beri bilinmektedir. Güneş bazı kültürler tarafından bir tanrı olarak düşünülmüştür. Dünya’nın sinodik dönüşü ve Güneş etrafındaki yörüngesi bazı güneş takvimlerinin temelini oluşturmaktadır. Günümüzde kullanılan baskın takvim, Güneş’in gözlemlenen hareketinin gerçek hareket olarak 16. yüzyıldaki standart yorumuna dayanan Gregoryen takvimidir.
Kompozisyon ve Muhtevası
Güneş, temel olarak hidrojen ve helyum gibi kimyasal elementlerden oluşmaktadır. Güneş’in ömrünün bu döneminde, fotosferdeki Güneş kütlesinin sırasıyla %74,9 ve %23,8’ini oluştururlar. Astronomide metaller olarak adlandırılan tüm daha ağır elementler kütlesinin %2’sinden azını oluşturur; oksijen (Güneş kütlesinin yaklaşık %1’i), karbon (%0,3), neon (%0,2) ve demir (%0,2) en bol bulunanlardır.
Güneş’in orijinal kimyasal bileşimi, meydana geldiği yıldızlararası ortamdan miras kalmıştır. Başlangıçta yaklaşık %71,1 hidrojen, %27,4 helyum ve %1,5 daha ağır elementler içeriyor olmalıydı. Güneş’teki hidrojen ve helyumun çoğu evrenin ilk 20 dakikasında Büyük Patlama nükleosentezi ile üretilmiş olmalı ve daha ağır elementler Güneş oluşmadan önceki yıldız nesilleri tarafından üretilmiş ve yıldız yaşamının son aşamalarında ve süpernova gibi olaylarla yıldızlararası ortama yayılmıştır.
Güneş oluştuktan bu yana, ana füzyon süreci içerisinde hidrojenin helyuma dönüştürülmesi gerçekleşmektedir. Geçtiğimiz 4,6 milyar yıl boyunca helyum miktarı ve Güneş içindeki konumu kademeli olarak değişmiştir. Çekirdek içinde helyum oranı füzyon nedeniyle yaklaşık %24’ten yaklaşık %60’a yükselmiş, helyum ve ağır elementlerin bir kısmı yerçekimi nedeniyle fotosferden Güneş’in merkezine doğru yerleşmiştir. Daha ağır elementlerin oranı değişmemiştir. Isı, Güneş’in çekirdeğinden dışarıya doğru konveksiyonla değil radyasyonla aktarılır, bu nedenle füzyon ürünleri ısıyla dışarıya doğru kaldırılmaz; çekirdekte kalırlar ve yavaş yavaş füzyona uğramayan bir helyum iç çekirdeği oluşmaya başlamıştır çünkü şu anda Güneş’in çekirdeği helyumu füzyona uğratacak kadar sıcak veya yoğun değildir. Mevcut fotosferde helyum oranı azalmıştır ve metaliklik protostellar evredekinin (çekirdekte nükleer füzyon başlamadan önce) yalnızca %84’ü kadardır. Gelecekte, helyum çekirdekte birikmeye devam edecek ve yaklaşık 5 milyar yıl içinde bu kademeli birikim sonunda Güneş’in ana diziden çıkmasına ve bir kırmızı dev olmasına neden olacaktır.
Yapı ve Füzyon
Çekirdek
Güneş’in çekirdeği merkezden güneş yarıçapının yaklaşık %20-25’ine kadar uzanır. 150 g/cm3 (suyun yoğunluğunun yaklaşık 150 katı) yoğunluğa ve 15,7 milyon Kelvin’e (K) yakın bir sıcaklığa sahiptir. Kontrast olarak, Güneş yüzey sıcaklığı yaklaşık olarak 5800 K’dir.. SOHO görev verilerinin son analizi, çekirdekte yukarıdaki ışınımsal bölgeye göre daha hızlı bir dönüş oranını desteklemektedir. Güneş’in yaşamının büyük bölümünde enerji, çekirdek bölgesinde proton-proton zinciri yoluyla nükleer füzyonla üretilmiştir; bu süreç hidrojeni helyuma dönüştürür. Şu anda Güneş’te üretilen enerjinin yalnızca %0,8’i CNO döngüsü adı verilen başka bir füzyon reaksiyonu dizisinden gelmektedir, ancak Güneş yaşlandıkça ve daha parlak hale geldikçe bu oranın artması beklenmektedir.
Çekirdek, Güneş’te füzyon yoluyla kayda değer miktarda termal enerji üreten tek bölgedir; gücün %99’u Güneş’in yarıçapının %24’ü içinde üretilir ve yarıçapın %30’una gelindiğinde füzyon neredeyse tamamen durmuştur. Güneş’in geri kalanı bu enerji tarafından ısıtılır ve enerji birbirini takip eden birçok katmandan dışarıya doğru aktarılır, son olarak da radyasyon (fotonlar) veya adveksiyon (büyük parçacıklar) yoluyla uzaya kaçtığı güneş fotosferine ulaşır.
Radyatif bölge
Işınım bölgesi 0,45 güneş yarıçapı ile güneşin en kalın tabakasıdır. Çekirdekten yaklaşık 0,7 güneş yarıçapına kadar, termal radyasyon enerji transferinin birincil yoludur. Sıcaklık, çekirdekten artan mesafe ile yaklaşık 7 milyondan 2 milyon Kelvin’e düşer. Bu sıcaklık gradyanı, adyabatik atlama oranının değerinden daha azdır ve bu nedenle konveksiyonu yönlendiremez, bu da bu bölgedeki enerji transferinin neden termal konveksiyon yerine radyasyon yoluyla olduğunu açıklar. Hidrojen ve helyum iyonları fotonlar yayar ve bu fotonlar diğer iyonlar tarafından yeniden emilmeden önce sadece kısa bir mesafe kat ederler. Yoğunluk 0,25 güneş yarıçapı ile ışıma bölgesinin tepesi olan 0,7 yarıçap arasında yüz kat düşer (20 g/cm3 ‘ten 0,2 g/cm3 ‘e).
