Güneş 4,5 milyar yaşında sarı ve cüce bir yıldızdır, Güneş sistemimizin kalbinde parlayan gazlardan oluşan sıcak bir toptur. Güneş; Dünya’daki ısıyı, ışığı, havayı, iklimi, okyanus akıntılarını, kutup ışıklarını ve yaşamı sağlayan ana enerji kaynağıdır. Basitçe söylemek gerekirse Güneş olmasaydı biz de var olamazdık. Bu sebeplerden dolayı bizim için özel olsa da Güneş’imiz gibi Samanyolu galaksisine dağılmış milyarlarca yıldız vardır. Fakat en yakın komşumuz Alpha Centauri bize 4,3 ışık yılı uzaklıkta iken Güneş sadece 8 ışık dakikası uzaklıktadır. Bu da gösteriyor ki aslında Güneş bize sandığımızdan çok daha yakın konumdadır. Bu yakınlığın sonucu olarak da gökbilimciler Güneş’in özellikleri hakkında evrendeki diğer uzak yıldızlardan çok daha fazlasını bilirler.
Güneş’in yarıçapı yaklaşık 700.000 kilometredir, bu da Dünya’nın yarıçapının yaklaşık 109 katı demektir. Ayrıca 332.946 tane Dünya Güneş’in kütlesiyle eş değerdedir. Kütlesinden ve hacminden elde edilen ortalama Güneş yoğunluğu, yaklaşık 1400 kg/m^3’tür. Bu değer Jovian gezegenlerinin (Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) yoğunluğuna oldukça yakındır ve Dünya’nın ortalama yoğunluğunun yaklaşık dörtte biridir. Dünya’ya kıyasla Güneş oldukça büyüktür fakat yıldızlarla kıyaslandığında pek de büyük bir yıldız değildir. Hatta kütlesi ile Güneş sisteminin %99’unu oluştursa bile yıldızımız ortalama bir yıldız kütlesine sahiptir. Güneş’imiz; gözlemlenen yıldız kütlesi, yarıçap ve parlaklık aralıklarının tam ortasında yer alan oldukça tipik bir yıldız gibi görünür. Bu sıradanlık Güneş’e olan ilgiyi azaltmak bir yana gökbilimcilerin onu incelemesinin ana nedenlerinden biridir. Bu sıradanlık sayesinde Güneş hakkındaki bilgilerini evrendeki diğer birçok yıldıza uygulayabilirler. Öte yandan Güneş’imizin ortalama bir yıldız olmasının diğer bir iyi tarafı da yıldızların kütlesinin arttıkça merkez basıncı arttığından füzyon tepkimesi daha hızlı gerçekleşir. Bu daha erken ölüm demektir.
Güneş plazma hâlindedir, farklı bölgeleri farklı hızlarda döner. Güneş’in kendi etrafında dönüşü Güneş lekeleri ve diğer yüzey özelliklerinin yer değiştirmesine bakılarak hesaplanabilir. Bu gözlemler, Güneş’in yaklaşık otuz Dünya günü içinde döndüğünü gösterir. Ancak Güneş, Jüpiter ve Satürn gibi ekvatorda daha hızlı ve kutuplarda daha yavaş dönmektedir. Ekvatorda dönüş süresi 25 gün iken kutuplarda bu süre 36 güne kadar uzayabilir.
Yapısı
Güneş’in altı bölgesi vardır: çekirdek, ışıma bölgesi, konvektif bölge ve atmosferini oluşturan fotosfer adı verilen görünür yüzey, kromosfer ve en dıştaki bölge korona.
Tahmin edilebileceği üzere çekirdek; basıncın, sıcaklığın ve yoğunluğun en yüksek olduğu yerdir. Çekirdekte sıcaklık, termonükleer füzyonu sürdürmek için yaklaşık 15 milyon °C’dir. Çekirdekte füzyonla oluşan tüm enerji arka arkaya gelen katmanlardan ve buradan uzaya gün ışığı ve parçacıkların kinetik enerjisi olarak yayılır.
Fotosfer, 500 kilometre kalınlığında katı madde içermeyen bir bölgedir ve Güneş’in radyasyonunun çoğunun dışarıya çıktığı yerdir. Güneş’ten çıktıktan yaklaşık sekiz dakika sonra Dünya’ya ulaştığında fotosferden gelen radyasyonu Güneş ışığı olarak görürüz. Ayrıca Güneş lekeleri fotosfer katmanında gözlenir.
Fotosfer’in üzerinde Güneş atmosferinin iç kısmı olan kromosfer bulunur. Bu bölge kendi başına çok az ışık yayar ve fotosferin çok parlak olmasından dolayı normal koşullar altında görsel olarak gözlenemez. Fakat Güneş tutulması sırasında gözüken kırmızı yerler kromosferdir.
Son katman korona Güneş’in yüzeyinden daha sıcaktır. Bu katmanın beklenenin üzerinde ani olarak ısınmasının sebebi tamamen aydınlanmamış olsa da manyetik ve basınç kaynaklı olduğu düşünülmektedir.
Gökbilimciler, fotosferde ve atmosferde ortaya çıkan soğurma çizgilerinin analizinden Güneş hakkında fazla miktarda bilgi edinebilirler. Yukarıdaki görsel 360 nm ile 690 nm dalga boyları aralığını kapsayan ayrıntılı Güneş spektrumlarını gösteriyor. Güneş spektrumunda on binlerce spektral çizgi gözlemlenmiştir. Çeşitli iyonlaşma ve uyarılma durumlarında Güneş’te toplam 67 element tanımlanmıştır. Daha az miktarda oldukları için cihazlarımız tarafından tespit edilemeyen farklı elementlerin de olduğu düşünülmektedir. Güneş’teki en yaygın bulunan element hidrojendir ve ardından helyum gelir. Bu dağılım tam da Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün gezegenlerde (Jovian gezegenleri) gördüğümüz şeydir ve bir bütün olarak evren için de göreceğimiz şey budur.
Güneş Rüzgârı
Elektromanyetik radyasyon ve hızlı hareket eden parçacıklar, protonlar ve elektronlar, Güneş’ten her zaman kaçar. Kaçan Güneş parçacıklarının bu sürekli akışı, Güneş rüzgârıdır.
Güneş rüzgârı, koronanın yüksek sıcaklığından kaynaklanır. Fotosferin yaklaşık 10 milyon km yukarısında bulunan koronal gaz, Güneş’in kütleçekiminden kaçacak kadar sıcaktır ve uzaya doğru akmaya başlar. Aynı zamanda, Güneş atmosferi aşağıdan sürekli olarak yenilenir. Durum böyle olmasaydı, korona yaklaşık bir gün içinde kaybolurdu çünkü Güneş bir nevi buharlaşmakta ve sürekli olarak Güneş rüzgârı ile kütlesi azalmaktadır. Her saniyede yaklaşık 2 milyon ton Güneş maddesi taşımasına rağmen Güneş sisteminin 4,6 milyar yıl önce oluşmasından bu yana Güneş’in kütlesinin yüzde 0,1’inden daha azı bu şekilde kaybolmuştur.
Güneş Manyetizması
Güneş, Dünya’nın manyetik alanından yaklaşık iki kat daha güçlü ve çok daha büyük bir manyetik alana sahiptir. 1908’de Amerikalı gökbilimci George Ellery Hale tarafından keşfedilen Güneş’in manyetik alanı bugün hâlâ bilim insanlarına bulmacalar sunuyor. Güneş’in manyetik alan çizgilerinin yapısı; Güneş lekeleri, Güneş’in görünüşü ve Güneş püskürtüleri gibi yüzey faaliyetlerinin birçok yönünü anlamak için çok önemlidir.
Güneş döndükçe kutuplara yakın plazma, ekvator yakınındaki plazmadan daha yavaş döner. Bu dönüş hızındaki fark dönüş sonucunda manyetik alan çizgilerinin zamanla kıvrılarak manyetik alan halkaları oluşturmasını sağlar. Aynı zamanda Güneş’in yüzeyinden patlamalarla ayrılarak Güneş lekeleri ve Güneş püskürtüleri oluşumuna da neden olur.
Güneş Lekeleri
Uygun filtreleme ile Güneş gözlemlendiğinde ilk dikkati çeken etrafına göre daha soğuk olması nedeni ile daha koyu gözüken belirli sınırlara sahip Güneş lekeleridir. Güneş’in yüzeyinde çok sayıda leke vardır ve ilk olarak 1613 civarında Galileo tarafından ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu lekeler Güneş’in mükemmel, değişmeyen bir yaratılış değil sürekli bir değişim yeri olduğuna dair ilk ipuçlarından birini sağlamıştı. Güneş lekeleri genellikle gruplar halinde ortaya çıkar ve Güneş’in üzerinde görünür. Yüzyıllar süren gözlemler net bir Güneş lekesi döngüsü oluşturmuştur. Güneş lekeleri Güneş döngüsü adı verilen 11 yıllık bir döngü içinde değişiklik gösterir. Ortalama nokta sayısı her 11 yılda bir maksimuma ulaşır ve daha sonra döngü yeniden başlamadan önce neredeyse sıfıra düşer. Güneş lekelerinin görüldüğü enlemler, Güneş lekesi döngüsü ilerledikçe değişir.
Güneş Parlaklığı
Boyut, kütle, yoğunluk, dönme hızı ve sıcaklık özelliklerine gezegenler üzerinde yaptığımız çalışmalardan aşinayızdır. Ancak Güneş’in Dünya’daki yaşam için belki de en önemli olan özelliği, her yöne doğru büyük miktarda enerji yaymasıdır. Işığa duyarlı bir cihazı Güneş ışınlarına dik tutarak her saniye yüzey alanının metrekaresi başına ne kadar Güneş enerjisi alındığını ölçebiliriz. Cihazımız 1 metre kare yüzey alanına sahip ve Dünya atmosferinin tepesine yerleştirilmiş olsun. Bu yüzeye her saniye ulaşan güneş enerjisi miktarı metre kare başına yaklaşık 1400 watt olan ve ayrıca Güneş sabiti olarak bilinen bir miktardır. Güneş’ten gelen enerjinin yaklaşık yüzde 50 ila 70’i Dünya’nın yüzeyine ulaşır, geri kalanı atmosfer tarafından yakalanır (yüzde 30) veya bulutlar tarafından yansıtılır (yüzde 0 ila 20).
Dünya’mızın enerji kaynağı olarak canlılığın ortaya çıkması ve evrilmesinde çok önemli bir yere sahip olan Güneş hakkındaki temel bilgileri bu yazımızda özetlemeye çalıştık. Dünya’ya olan yakınlığı sebebiyle diğer yıldızlara nazaran Güneş hakkında çok daha fazla bilgi sahibi olsak da yıldızımızın henüz anlaşılamamış pek çok özelliği bulunmakta. Astronomlar, her geçen gün bir yenisi eklenen keşiflerle Güneş’imizin üzerindeki sır perdesini biraz daha aralıyorlar.
Hazırlayan: Elif İrem Hacıalioğlu
İTÜ Astronomi Kulübü Üyesi
Kaynaklar
Chaisson, E.& McMillan, S. (2013). Astronomy Today (8th ed.), Pearson.