Icon up Overzicht

Nieuwe telescoop maakt gedetailleerdste foto van de zon ooit (Exaktueel)

Onderwerp: Elektromagnetisch spectrum

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

Eind januari 2020 verscheen onderstaande foto van het oppervlak van de zon op verschillende media. Zie bijvoorbeeld nu.nl.


Figuur 1. Bron: NSO/AURA/NSF

Op de foto zie je dat de zon bedekt is met kleine celachtige structuren. Om de kleinste details waar te kunnen nemen is een erg krachtige telescoop nodig. De dwarsdoorsnede van de kleinste details op deze foto is 30 kilometer. En dat terwijl de afstand tot de zon 150 miljoen kilometer is!

Om goed te kunnen begrijpen hoe krachtig zo’n telescoop moet zijn beschouwen we een appel met een diameter van 6,0 cm.

a) Bereken hoever deze appel van de telescoop af moet staan om dezelfde verhouding tussen doorsnede en afstand te hebben als de kleinste details op de foto.

De lichte vlakken op de foto ontstaan door opstijgend, heet plasma. Wanneer dit plasma afgekoeld is, zal het weer naar beneden zinken. Hierdoor ontstaan de donkere banen tussen de cellen. De oppervlaktetemperatuur van de zon is .

b) Voer de volgende opdrachten uit:
- Toon aan dat de golflengte waarbij de uitgezonden straling maximaal is bij deze temperatuur gelijk is aan 5,0 . 102 nm.
- Leg uit of dit in overeenstemming is met de waargenomen kleur van de zon.

Judith, Krista en Evelien bedenken alle drie een verklaring voor het verschil in kleur tussen de lichte vlakken en de donkere banen.

Judith denk dat het verschil ontstaat door het dopplereffect. De lichte vlakken bewegen naar je toe waardoor de golflengte waarbij de uitgezonden straling maximaal is kleiner lijkt. De donkere vlakken bewegen van je af, waardoor die golflengte juist groter lijkt. Judith denkt dat de snelheid waarmee het plasma naar ons toe beweegt even groot is als de snelheid waarmee het plasma van ons af beweegt.

c) Maak op basis van de hypothese van Judith een schatting van de snelheid waarmee het plasma naar ons toe beweegt.

Evelien denkt dat het plasma aan de randen zover afgekoeld is, dat het nauwelijks nog straling uitzendt in het zichtbare deel van het spectrum.

d) Maak op basis van de hypothese van Evelien een schatting van de temperatuur van de donkere banen.

Zonnevlekken zijn grote, relatief donkere vlekken op het oppervlak van de zon. Zie figuur 2. De zwarte vlekken in figuur 2 zijn zonnevlekken. We gaan ervanuit dat figuur 1 een detail is van de zon dat zich niet bevindt in een zonnevlek.


Figuur 2. Bron: Wikipedia.

De zonnevlekken zijn koelere plekken op de zon die veroorzaakt worden door sterke magneetvelden in de zon. Op internet is te vinden dat de golflengte die in de uitgezonden straling het sterkst vertegenwoordigd is in de zonnevlekken gelijk is aan 750 nm. Krista denk dat dit ook het geval is voor de donkere banen op de foto. In dat geval zenden de donkere banen wel licht uit in het zichtbare deel van het spectrum. Toch zien ze er donker uit.

e) Leg uit waarom de donkere banen er op de foto er dan donker uitzien.

We hebben in deze vraag drie hypotheses gezien.

f) Leg uit welke hypothese de meest waarschijnlijke is.