Ja de Zon heeft een atmosfeer.
Disclaimer: Ik weet niet zeker of je dit bedoelde, maar je vraag impliceert dat de Zon een planeet is. Het is natuurlijk een ster en geen planeet. Dat wilde ik even duidelijk maken.
Wat is een atmosfeer?
Als je vraagt of de zon een atmosfeer heeft, stel je eigenlijk een lastige vraag. Wat bedoel je met atmosfeer? Hoe definieer je de grens van de zon, waarboven alles als atmosfeer wordt beschouwd? Voor planeten als de Aarde is dat vrij eenvoudig, omdat zij een mooi vast oppervlak hebben. Maar de zon is een reusachtige bal van plasma, verhit tot duizenden graden. Er is geen eenvoudige of duidelijke scheiding tussen het “oppervlak” en de “atmosfeer”. Elke discussie over de atmosfeer van de Zon houdt in dat we moeten definiëren wat we bedoelen met het oppervlak van de Zon.
Optische diepte
Dit gezegd hebbende, hebben astronomen (willekeurige) manieren bedacht om het oppervlak van de Zon te definiëren. Een veelgebruikte metriek is het gebruik van optische diepte. Optische diepte is een eenheidsloos getal dat aangeeft hoe goed je door een gas (of plasma) kunt “kijken”. Een optische diepte van 1 of hoger betekent dat het gas ondoorzichtig is en er niet doorheen kan worden gekeken. Een optische diepte van minder dan 1 betekent dat het gas doorzichtig is en dat men er doorheen kan kijken.
Bij iets als de zon of zelfs mist varieert de optische diepte echter met de afstand waarop men in dat object kijkt. Ik zal het over mist hebben omdat dat bekend is, maar hetzelfde idee geldt voor de atmosfeer van de zon. Stel, je staat in een bos en het is erg mistig buiten. Er staat een boom op 1 meter afstand van je die je kunt zien. Je zou de optische diepte, $\tau$, van de mist tussen jou en de boom kunnen meten en vinden dat $\tau = 0,15$. Aangezien $\tau$ kleiner is dan één, betekent dit dat u de boom kunt zien, maar de waarde van $\tau$ geeft ook aan hoe goed u de boom kunt zien. Als $\tau = 0$, is er niets tussen jou en de boom dat je belemmert om hem te zien. Laten we zeggen dat er een andere boom op 5 meter afstand staat. Nu is er meer mist tussen u en de boom en hoewel u de boom nog steeds kunt zien, is het moeilijker om hem te zien. De optische diepte van de mist tussen u en de boom op 5 meter afstand kan dan 0.75$ zijn. Het is nog steeds minder dan 1, wat betekent dat de boom zichtbaar is, maar omdat er meer mist is tussen u en de boom, is de optische diepte groter. Tenslotte kan er een boom op 10 meter afstand staan met zoveel mist tussen jou en de boom dat de optische diepte $\tau = 1.5$ is. U kunt deze boom niet zien omdat er te veel mist in de weg zit. Hopelijk beseft u nu dat alles wat zich op een afstand bevindt waar $\tau > 1$ niet zichtbaar is voor u. Dat definieert effectief een “oppervlak” rond u precies wanneer $\tau = 1$. Alles voorbij dat punt is niet zichtbaar en alles dichterbij is zichtbaar.
Als je het over de zon hebt, kun je naar de zon kijken, maar je zult alleen licht zien dat afkomstig is van een punt waar $\tau < 1$. Er zijn talloze fotonen die binnenin de zon rondstuiteren, maar je kunt ze niet zien omdat ze zich in een ondoorzichtig deel van de zon bevinden. Astronomen gebruiken de optische diepte als een metriek om het “oppervlak” van de zon te bepalen.
Bedenk dat de bovenstaande beschrijving sterk vereenvoudigd is, bijna tot het punt dat het fout is. De optische diepte is een bruikbare metriek om een oppervlak te definiëren, maar het impliceert niet dat er een exacte straal is voor het oppervlak of zelfs dat het oppervlak constant is voor elke golflengte. Er zijn nog een heleboel andere factoren die dit veel ingewikkelder maken dan ik hier beschrijf. Hopelijk krijgt u het algemene idee.
De atmosfeer van de zon
Voor de zon zou de atmosfeer alles boven het oppervlak zijn. Nominaal wordt het oppervlak gedefinieerd als het punt waar de $2/3$ is (ondanks wat ik hierboven zei, en om redenen waar ik hier niet op in zal gaan). De atmosfeer boven dit oppervlak is ingewikkeld en moeilijk te bestuderen. De atmosfeer, vlak boven het oppervlak, is gewelddadig, turbulent, gevuld met uitbarstingen en magnetische velden, en extreem heet. Hieronder vindt u enkele foto’s van dit deel van de atmosfeer.
Links: beeld van de corona tijdens een zonsverduistering. Rechts: beeld van de corona van SOHO. Een occult masker is over de zon geplaatst.
De atmosfeer van de zon strekt zich echter veel verder uit dan dat. In feite beweegt de Aarde zich momenteel door de atmosfeer van de Zon. Hij is erg ijl in de buurt van de aarde, maar hij bestaat nog steeds. Het noorderlicht wordt veroorzaakt door de atmosfeer van de zon die op onze planeet valt. Buiten de lagere gedeelten wordt de atmosfeer de Zonnewind genoemd. Deze zonnewind strekt zich ver uit, zelfs tot voorbij Pluto. Hoe ver precies is moeilijk te bepalen, maar volgens schattingen strekt de atmosfeer van de zon zich uit tot zo’n $230:athrm{AU}$. Op dat punt bevindt zich de boogschok, waarbij de atmosfeer van onze zon tegen het interstellaire medium botst dat ons omringt.
De atmosfeer van onze eigen zon is moeilijk op grote schaal te bestuderen omdat we er zelf in zitten, maar we hebben deze boogschok rond andere sterren kunnen waarnemen, zoals hieronder te zien is.
L Orionis boogschok in de Orionnevel. De atmosfeer van de ster botst met de nevelstroom. Hubble, 1995