Aurinko
Aurinko (symboli: ☉) on tähti, jota Maa kiertää. Auringon ympärille syntyneet planeetat ja muut kappaleet muodostavat aurinkokunnan. Aurinko on tyypillinen tähti, jolla ei ilmeisesti ole mitään poikkeuksellisia ominaisuuksia. Auringon perinteisiä suomalaisia nimiä ovat myös "Päivä", "Päivyt" ja "Päivänkehrä". Isolla alkukirjaimella kirjoitettu "Aurinko" on erisnimi omalle tähdellemme lähinnä tähtitieteessä; jokapäiväisessä kielenkäytössä "aurinko" kirjoitetaan pienellä. Aurinko kiertää muiden Linnunrataan kuuluvien tähtien tavoin sen keskipistettä. Aurinko on ainoa sellainen tähti, jota kiertävällä planeetalla tiedetään olevan elämää.
Aurinko muodostui vajaa viisi miljardia vuotta sitten, ja noin viiden miljardin vuoden kuluttua sen energiavarat loppuvat.
Energian tuoton lämpötila kasvaa, mikä johtuu helposti fuusioituvan vedyn vähenemisestä. Aurinko alkaa nyt tuottaa yhä enemmän kokoon luhistumista estävää energiaa hiili- ja muilla fuusioilla. Korkeammalla lämpötilalla tapahtuva nopea energian tuotanto aiheuttaa ongelmia: lämpö ei ehdi siirtyä vakaasti ytimestä ulos ulkoavaruuteen (vrt. lämmön siirtymisen hitaus). Tämän seurauksena Auringon koko kasvaa, sillä se varastoi energiaa. Säteily samalla lisääntyy ja aikaansaa ennen pitkää maapallon lämpenemistä, tosin hitaasti. 900 miljoonan vuoden kuluttua Auringon ollessa 5,5 miljardin vuoden ikäinen arvioidaan maanpinnan keskilämpötilan ylittävän Maan nykymuotoiselle elämälle kriittisen 30 °C rajan.
Viiden miljardin vuoden kuluttua vety loppuu Auringon keskustasta, ja se alkaa hitaasti laajentua ja muuttua punaiseksi. Vähitellen Auringosta tulee punainen jättiläinen, joka nielaisee sisemmät planeetat Merkuriuksen ja Venuksen. Maapallo sulaa laavapalloksi, ja osa sen kivikehästä höyrystyy avaruuteen. Samalla Aurinko puhaltaa uloimmat kerroksensa planetaariseksi sumuksi, jolloin keskustassa oleva tiivis ydin paljastuu ja muuttuu myöhemmin valkoiseksi kääpiöksi. Jäljelle jäänyt Auringon ydin jäähtyy hitaasti valkoisesta kääpiöstä mustaksi kääpiöksi.Auringon massaa, sädettä ja valovoimaa käytetään yleisesti yksikkönä muiden tähtien säteitä, massoja ja valovoimia käsiteltäessä.
Aurinkoa on pidetty aikaisemmin pienenä ja suhteellisen mitättömänä tähtenä. Nykyään tiedetään Auringon olevan kirkkaampi kuin 85 % Linnunradan tähdistä, toisaalta suurin osa tähdistä on himmeitä punaisia kääpiöitä. Aurinko näkyisi paljain silmin suunnilleen 50 valovuoden etäisyydelle.
Auringon säteilemä valo sisältää kaikki tunnetut värit. Avaruudesta katseltaessa Aurinko näyttäisikin valkoiselta. Maasta Aurinko kuitenkin näyttää usein keltaiselta, koska ilmakehä pysäyttää osan Auringon säteilemistä fotoneista.
Auringon pinta muuttuu koko ajan. Sen pinnan ilmiöistä tunnetuin on auringonpilkut. Muita pinnalla tapahtuvia ilmiöitä ovat flaret eli roihupurkaukset, protuberanssit, granulat ja niin kutsutut auringonjäristykset, joita muun muassa ESA:n SOHO-avaruusluotain havaitsi. Aurinko myös virittää Maan lähiavaruuteen niin kutsutun avaruussään. Auringon aktiivisuuden huippukausina esiintyy niin kutsuttuja aurinkomyrskyjä, jotka näkyvät Maassa muun muassa voimakkaina ja laaja-alaisina revontulina ja esimerkiksi Kanadan ja Yhdysvaltain itärannikon pitkien sähkön siirtolinjojen jakeluhäiriöinä. Auringon on raportoitu olleen vuonna 2009 himmeimmillään noin sadan vuoden aikana.
Auringossa vallitsee niin korkea lämpötila, että aineet eivät esiinny kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa olomuodossa, vaan kaikki aine on niin sanotussa neljännessä olomuodossa, plasmana.
Aurinko saa säteilemänsä energian siten, että vety muuttuu heliumiksi Auringon ytimessä tapahtuvassa fuusioreaktiossa. Tämä energia siirtyy, ensin lyhytaaltoisena röntgensäteilynä ja edelleen pidempiaaltoisempana röntgensäteilynä ja lopuksi konvektiovirtauksena (lämpösiirtymisenä) Auringon pinnalle.
Ydin on Auringon sisin osa, jossa Auringon energian tuottavat fuusioreaktiot tapahtuvat. Sen läpimitta on noin 350 000 kilometriä, siis noin neljännes Auringon koko läpimitasta. Ytimen tiheys on korkeimmillaan 150 000 kg/m eli noin 150 kertaa veden tiheys. Paine on 225 miljardia ilmakehää. Lämpötila on noin 13 600 000 kelviniä, eli se on huomattavasti lämpimämpi kuin Auringon pinta, jossa lämpötila on 5 800 kelviniä. SOHO-luotaimen mittaustulokset viittaavat ytimen pyörivän pintaa nopeammin.
Lukuun ottamatta Auringon eliniän loppuvaiheita miltei kaikki Auringon energia syntyy ytimen fuusioreaktioissa, joissa vety-ytimet eli protonit yhdistyvät heliumytimiksi vapauttaen suuria määriä energiaa. Joka sekunti noin 600 miljoonaa tonnia vetyä fuusioituu 596 miljoonaksi tonniksi heliumia. Suhteellisuusteorian mukaisesti sekunnissa noin 4 miljoonaa tonnia materiaa muuttuu energiaksi. Auringon teho on noin 383 jottawattia, mikä vastaa noin sadan miljardin megatonnin tehoisen vetypommin räjähdystä joka sekunti. Silti ytimen suunnattomien mittasuhteiden johdosta tehotiheys on vain noin 0,272 kilowattia kuutiometriltä, vähemmän kuin yhden kynttilän teho.
Syntyneen energian täytyy kulkeutua Auringon ylempien kerrosten halki ennen vapautumista auringonvalona tai aurinkotuulen mukana. Arviot energian kulkeutumisajasta pintaan vaihtelevat 10 000 vuodesta 170 000 vuoteen.
Auringon ydintä ympäröi säteilyvyöhyke, jossa ydinreaktioita ei enää tapahdu. Sen halki ytimestä tuleva energia siirtyy pinnalle absorboitumalla ja emittoitumalla nousten säteilyvyöhykkeen pintaa kohden, joka on noin 0,7 Auringon säteen kohdalla. Energian siirtyminen on hidasta, ja ytimestä pintaan siirtyminen kestää kymmeniä miljoonia vuosia.
Konvektiovyöhykkeessä energia siirtyy pääosin aineen konvektiovirtauksena pinnalle. Vyöhykkeen aine virtaa kohti Auringon pintaa. Pinnalla aine jäähtyy ja muuttuu täten tiheämmäksi ja vajoaa takaisin kohti Auringon ydintä.
Auringon pintakerroksista, fotosfääristä, energiaa säteilee valonnopeudella ympäröivään avaruuteen sähkömagneettisen säteilyn kaikilla aallonpituuksilla, pääasiassa näkyvänä valona ja infrapunasäteilynä, jonkin verran myös ultraviolettisäteilynä. Fotosfäärin keskimääräinen lämpötila on noin 5800 K. Fotosfääri näyttää rakeiselta; siinä on kirkkaampia ja hieman tummempia kohtia. Tämä johtuu syvemmältä tulevista konvektiovirtauksista. 100 kilometriä paksussa fotosfäärissä esiintyy myös auringonpilkkuja, joiden kohdalla lämpötila on huomattavasti alhaisempi.
Kaasukehä jakautuu suhteellisen ohueen, sisempään värikehään, eli "kromosfääriin" ja kauas ulottuvaan "koronaan". Koko kaasukehä on sen verran harvaa, ettei se ole nähtävissä paljain silmin muulloin kuin auringonpimennyksien yhteydessä, jolloin kromosfääri näyttäytyy ohuena punaisena renkaana Auringon ympärillä. Kromosfäärin paksuus on noin 2 000 km ja sen lämpötila noin 100 000 kelviniä.
Kaasukehän ulointa osaa kutsutaan koronaksi. Se muodostuu vielä harvemmasta, mutta hyvin kuumasta plasmasta, jonka lämpötila osittain on yli miljoona astetta, ja se ulottuu monen Auringon säteen verran siitä ulospäin. Etenkin sen ollessa aktiivisimmillaan auringon magneettiset roihupurkaukset irrottavat koronasta ainetta (mm. protuberansseista) massapurkauksina, joissa plasmaa sinkoutuu avaruuteen satojen kilometrien sekuntinopeudella. Varautuneiden hiukkasten törmätessä muutamaa päivää myöhemmin Maan magneettikenttään syntyy revontulia. Koronan plasmasta irtoavia varautuneita hiukkasia, pääasiassa elektroneja ja protoneja, liikkuu siitä poispäin avaruuteen jopa 900 km/s nopeudella. Tämä aurinkotuuleksi kutsuttu ilmiö ulottuu koko aurinkokunnan läpi. Sen hiukkasten ja magneettikentän vaikutuspiirissä olevaa avaruuden osaa sanotaan "heliosfääriksi", jonka rajoilta, noin 50–100 AU:n etäisyydeltä olevasta "heliopaussista" katsotaan tähtienvälisen avaruuden alkavan.
Auringonvalo on Suomessa kesällä merkittävin D-vitamiinin lähde. Auringon UVB-säteily muuttaa ihon 7-dehydrokolesterolia D3-vitamiinin esiasteeksi. Ihmisen fysiologisen tarpeen ylittävä määrä kuitenkin hajoaa iholla auringonvalon vaikutuksesta, joten D-vitamiinin yliannostus auringosta ei ole mahdollinen. D-vitamiinisynteesin määrä on suurimmillaan päiväntasaajan lähellä, mutta Suomen leveysasteilla sitä tapahtuu vain kesäkuukausina ja silloinkin vain keskipäivän tienoilla.
Auringonvalo vaikuttaa pimeähormoni melatoniinin eritykseen, joka on suurimmillaan öisin ja talvisin. Melatoniinilla on unettava vaikutus, joten auringonvalon puute päiväsaikaan voi aiheuttaa väsymystä ja häiritä uni-valverytmiä. Luonnollisen valon puute voi myös aiheuttaa kaamosmasennusta.
Auringonvalo voi olla välttämätöntä lapsen silmän kehitykselle. Liian vähäinen auringonvalon saanti voi aiheuttaa likinäköisyyttä vähentämällä dopamiinin eritystä. Australialaisen Sydneyn yliopiston tutkimusryhmän mukaan pienten lasten tulisi viettää vähintään 10 tuntia viikossa kirkkaassa auringonvalossa, jotta heidän silmämunansa kehittyisivät normaalinmuotoisiksi ja lapset välttyisivät erilaisilta näköongelmilta.
Voimakas auringonvalo voi paksuntaa ja ryppyynnyttää ihoa ajan myötä.
Liian voimakkaalle ja pitkäaikaiselle auringonpaisteelle altistuminen voi polttaa ihon, mikä lisää melanooman riskiä. Toisaalta joissain tutkimuksissa on havaittu, että melanoomasta selviävät todennäköisimmin ne potilaat, jotka ovat saaneet elämänsä aikana eniten auringonvaloa. Tämä viittaa siihen, että auringolla on myös syövältä suojaavaa vaikutusta.
Aurinkoa voidaan havaita kaukoputkella heijastamalla sen kuva kaukoputken taakse tai käyttämällä himmentävää suodatinta, joka on objektiivin edessä. Se on myös turvallinen tapa tarkkailla Aurikoa. Aurinkoa ei saa koskaan katsoa suoraan kiikarin tai kaukoputken läpi ilman aurinkosuodatinta, sillä se vahingoittaa näkökykyä. Jopa auringonpimennyksen yhteydessä auringon suora katsominen voi helposti vahingoittaa silmiä. Aurinkoa ei saa katsoa myöskään aurinkolasien tai sellaisen tummentavan suojan läpi, jota ei ole tarkoitettu Auringon katsomiseen. Auringonpimennystä katsottaessa tulee käyttää tähän tarkoitettua himmennintä tai hitsaajan suojalaseja numero 14.
Auringon voimakkaalle UV-säteilylle pitkäaikaisesti altistunut iho palaa, mikä lisää riskiä sairastua ihosyöpään. Palamisalttiutta kuvaamaan on kehitetty UV-indeksi. Myös ihon palamisherkkyys vaihtelee eri henkilöillä. Vaaleilla henkilöillä ihoa suojaavan pigmentin muodostuminen on heikompaa, jolloin on käytettävä korkeamman suojakertoimen omaavia aurinkovoiteita tai valoa läpäisemätöntä suojavaatetusta. Tämän vuoksi aurinkorasvan käyttö on tietyissä olosuhteissa melkein välttämätöntä ihosyövältä suojautumiseksi.
Aurinko on maapallon merkittävin energianlähde, joka kasveissa tapahtuvan yhteyttämisen kautta tuottaa melkein kaiken eliökunnan kuluttamasta energiasta. Myös ihmisten fyysinen käyttövoima on Auringosta lähtöisin, sillä kaikki ravinto alkaen kasvikunnasta päättyen ravintoketjun ylimpiin lenkkeihin edustaa varastoitunutta aurinkoenergiaa. Ydinvoimaa sekä geotermistä ja vuorovesienergiaa lukuun ottamatta kaikki ihmiskunnan kuluttama energia on peräisin Auringon fuusioreaktioista eri väylien kautta.
Aurinko on näyttävä ilmiö kaikkialla maapallolla ja se hallitsee muun muassa vuorokaudenaikojen vaihteluja. Siksi Auringolla on merkittävä asema eri kulttuureissa ja sitä palvotaan ja on palvottu jumalana muun muassa muinaisessa Egyptissä, Kreikassa, Roomassa, Amerikassa ja Japanissa.