Kyllä Auringolla on ilmakehä.
Disclaimer: En ole varma tarkoititko tätä, mutta kysymyksesi antaa ymmärtää, että Aurinko on planeetta. Se on tietenkin tähti eikä planeetta. Halusin vain tehdä sen selväksi.
Mikä on ilmakehä?
Kysyessäsi, onko Auringolla ilmakehä, kysyt itse asiassa hankalan kysymyksen. Mitä tarkoitat ilmakehällä? Miten määrittelet Auringon rajan, jonka yläpuolella mitä tahansa pidetään ilmakehänä? Tämä on melko helppoa Maan kaltaisten planeettojen kohdalla, koska niillä on mukava kiinteä pinta. Mutta Aurinko on jättimäinen plasmapallo, joka on kuumennettu tuhansiin asteisiin. ”Pinnan” ja ”ilmakehän” välillä ei ole helppoa tai selkeää jakoa. Mikä tahansa keskustelu Auringon ilmakehästä edellyttää sen määrittelyä, mitä tarkoitamme Auringon pinnalla.
Optinen syvyys
Tästä huolimatta tähtitieteilijät ovat keksineet (mielivaltaisia) tapoja määritellä Auringon pinta. Yksi yleinen mittari on käyttää optista syvyyttä. Optinen syvyys on yksiköitön luku, joka määrittelee kyvyn ”nähdä” kaasun (tai plasman) läpi. Optinen syvyys 1 tai suurempi tarkoittaa, että kaasu on läpinäkymätön eikä sen läpi näe. Optinen syvyys alle yksi tarkoittaa, että kaasu on läpinäkyvää ja sen läpi voi nähdä.
Mutta kun kyseessä on jokin aurinko tai jopa sumu, optinen syvyys vaihtelee sen mukaan, kuinka kauas kyseiseen kohteeseen katsotaan. Puhun sumusta, koska se on tuttua, mutta sama ajatus pätee myös Auringon ilmakehään. Sanotaan, että seisot metsässä ja ulkona on hyvin sumuista. Näet puun metrin päässä sinusta. Voisit mitata sumun optisen syvyyden, $\tau$, sinun ja puun välissäsi ja saattaisit todeta, että $\tau = 0.15$. Koska $\tau$ on pienempi kuin yksi, se tarkoittaa, että näet puun, mutta $\tau$:n arvo kertoo myös, kuinka hyvin näet sen. Jos $\tau = 0$, sinun ja puun välissäsi ei ole mitään, mikä vaikeuttaisi puun näkemistä. Oletetaan, että toinen puu on 5 metrin päässä. Nyt sinun ja puun välissä on enemmän sumua, ja vaikka näet puun edelleen, sen näkeminen on vaikeampaa. Sumun optinen syvyys sinun ja 5 metrin päässä olevan puun välillä voi olla $\tau = 0.75$. Se on edelleen pienempi kuin yksi, mikä tarkoittaa, että puu näkyy, mutta koska sinun ja puun välillä on enemmän sumua, optinen syvyys on suurempi. Lopuksi 10 metrin päässä voi olla puu, jonka ja sinun välissä on niin paljon sumua, että optinen syvyys on $\tau = 1,5$. Et näe tätä puuta, koska tiellä on liikaa sumua. Toivottavasti ymmärrät nyt, että kaikki, mikä on etäisyydellä, jossa $\tau > 1$, ei näy sinulle. Se käytännössä määrittelee ”pinnan” ympärillesi juuri silloin, kun $\tau = 1$. Kaikki tuon pisteen ulkopuolella oleva ei näy ja kaikki lähempänä oleva näkyy.
Jos puhut Auringosta, voit katsoa Aurinkoa, mutta näet vain valoa, joka on peräisin pisteestä, jossa $\tau < 1$. Auringon sisällä pomppii lukemattomia fotoneja, mutta et näe niitä, koska ne ovat auringon läpinäkymättömässä osassa. Tähtitieteilijät käyttävät optista syvyyttä metriikkana Auringon ”pinnan” määrittelyssä.
Pitäkää mielessä, että yllä oleva kuvaus on hyvin yksinkertaistettu, melkeinpä jopa virheellinen. Optinen syvyys on käyttökelpoinen metriikka pinnan määrittelyyn, mutta se ei tarkoita, että pinnalla olisi tarkka säde tai että pinta olisi vakio jokaisella aallonpituudella. On paljon muitakin tekijöitä, jotka tekevät asiasta paljon monimutkaisemman kuin mitä tässä kuvailen. Toivottavasti ymmärrät kuitenkin pääpiirteittäin.
Auringon ilmakehä
Auringon kohdalla ilmakehä olisi kaikkea pinnan yläpuolella olevaa. Nimellisesti pinta määritellään pisteeksi, jossa $\tau = 2/3$ (huolimatta siitä, mitä sanoin edellä, ja syistä, joita en käsittele tässä). Tämän pinnan yläpuolella oleva ilmakehä on monimutkainen ja vaikeasti tutkittava. Juuri pinnan yläpuolella oleva ilmakehä on väkivaltainen, turbulenttinen, täynnä purkauksia ja magneettikenttiä ja erittäin kuuma. Alla on joitakin kuvia tästä ilmakehän alueesta.
Vasen: Kuva koronasta auringonpimennyksen aikana. Oikealla: SOHOn kuva koronasta. Auringon päälle on asetettu peittävä maski.
Auringon ilmakehä ulottuu kuitenkin paljon tätä pidemmälle. Itse asiassa Maa liikkuu parhaillaan Auringon ilmakehän läpi. Se on hyvin hauras lähellä Maata, mutta silti olemassa. Auringon ilmakehän osuminen planeettaamme on syy revontuliin. Alempien osien ulkopuolella ilmakehää kutsutaan yleisesti aurinkotuuleksi. Aurinkotuuli ulottuu itse asiassa kauas, jopa Pluton taakse. On vaikea määritellä, kuinka pitkälle, mutta arvioiden mukaan Auringon ilmakehä ulottuu noin $\sim230\:\mathrm{AU}$ asti. Tuossa pisteessä on keulashokki, jossa Aurinkomme ilmakehä iskeytyy meitä ympäröivään tähtienväliseen väliaineeseen.
Oman Aurinkomme ilmakehää on vaikea tutkia suuressa mittakaavassa, koska olemme sen sisällä, mutta olemme pystyneet havaitsemaan tämän keulashokin muiden tähtien ympärillä, kuten alla on esitetty.
LL Orioniksen keulashokki Orionin tähtisumussa. Tähden ilmakehä törmää tähtisumun virtaukseen. Hubble, 1995