Aurinko

Aurinko (symboli: ) on tähti, jota Maa kiertää. Auringon ympärille syntyneet planeetat ja muut kappaleet muodostavat aurinkokunnan. Aurinko kiertää muiden Linnunrataan kuuluvien tähtien tavoin galaksin keskipistettä.
Aurinko muodostui vajaa viisi miljardia vuotta sitten, ja energiaa se alkoi tuottaa noin 4,6 miljardia vuotta sitten. Nykyvaiheessaan Aurinko on suhteellisen kirkas tähti. Sen aktiivisuus vaihtelee noin 11 vuoden sykleissä. Viiden miljardin vuoden kuluttua Aurinko on kuluttanut loppuun vetynsä, ja se alkaa muuttua punaiseksi jättiläiseksi.
Auringon säteily on maapallon merkittävin energianlähde, ja maapallon eliöille Aurinko on välttämätön. Entisaikoina Aurinkoa on monessa kulttuurissa palvottu jumalana.
Nimi.
Sana "Aurinko" kirjoitetaan isolla alkukirjaimella silloin, kun sanaa käytetään taivaankappaleen erisnimenä. Kun sanaa käytetään kiintotähdistä yleisesti tai jotenkin muuten kuin tähtieteellisenä nimenä (esimerkiksi ”Huomenna paistaa aurinko”), sana kirjoitetaan pienellä alkukirjaimella. Nimitys "aurinko" on vanhastaan tunnettu vain suomen kielen länsimurteissa; itämurteissa sitä on vastannut myös samojedikielissä esiintyvä "päivä". Pohjoissaamen kielessä aurinkoa kutsutaan nykyisinkin nimellä "beaivi".
Nykyinen nimitys "aurinko" esiintyy kirjallisissa lähteissä 1500-luvulta alkaen. Sanan tarkka alkuperä on tuntematon. Sen on esitetty olevan muun muassa "auer"-sanan muunnos tai laina jostain balttilaisesta kielestä (vertaa liettuan "aušrà", aamurusko) tai germaanisista kielistä (muinaisgutniskan "ringo", 'rengas'). Koska sana esiintyy ensimmäisenä Agricolalla, sen on esitetty olevan jopa hänen luomansa uudismuodoste, pohjana ehkä latinan "aurum", kulta. Joka tapauksessa saamelaiskielten epävarmoja vastineita lukuun ottamatta sukulaissanoja muissa suomalais-ugrilaisissa kielissä ei ole.
Elinkaari.
Aurinko muodostui vajaa viisi miljardia vuotta sitten tähtienvälisestä kaasusta, joka romahti palloksi oman painonsa vetämänä. Auringon ytimessä alkoi noin 4,6 miljardia vuotta sitten vetyfuusio, ja se alkoi tuottaa energiaa. Sytyttyään Aurinko puhalsi ympärilleen tiivistyneestä kiekosta pois irtokaasun, jolloin jäljelle aurinkokuntaan jäivät vain kiinteät kappaleet ja kaasuplaneetat.
Aurinko kirkastuu hiljalleen ikääntyessään, kun sen ydinosien alkuainekoostumus muuttuu fuusion kuluttaessa vetyvarantoa. Aurinko säteilee nykyisin jo noin 50 prosenttia voimakkaammin kuin 4,5 miljardia vuotta sitten. Kirkastumisen jatkuessa maapallo kuumenee niin paljon, että 1–3 miljardin vuoden kuluttua meret höyrystyvät, kasvihuoneilmiö kiihtyy ja Maa muuttuu elinkelvottomaksi.
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.
Ominaisuudet.
Aurinko on G-tyypin pääsarjan tähti, jonka spektriluokka on G2V. Vaikka Auringon tähtiluokkaa kutsutaankin keltaisiksi kääpiöiksi, todelliselta väriltään Aurinko on valkoinen. Aurinko on kirkkaampi kuin 85 prosenttia Linnunradan muista tähdistä. Auringolla ei ole kaksostähteä kuten useimmilla muilla tähdillä. Aurinko näkyisi paljain silmin suunnilleen 50 valovuoden etäisyydelle.
Auringon tärkeimpiä ominaisuuksia:
Auringon massaa, sädettä ja valovoimaa käytetään yleisesti yksikkönä muiden tähtien säteitä, massoja ja valovoimia käsiteltäessä.
Rakenne.
Aine.
Auringossa vallitsee niin korkea lämpötila, että aineet eivät esiinny kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa olomuodossa, vaan kaikki aine on niin sanotussa neljännessä olomuodossa, plasmana.
Energia.
Aurinko saa säteilemänsä energian siten, että vety muuttuu heliumiksi Auringon ytimessä tapahtuvassa fuusioreaktiossa. Energia siirtyy ensin lyhytaaltoisena röntgensäteilynä ja edelleen pidempiaaltoisempana röntgensäteilynä ja lopuksi konvektiovirtauksena (lämpösiirtymisenä) Auringon pinnalle. 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.
Ydin.
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/m3 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 ainetta muuttuu energiaksi. Auringon luminositeetti on noin 385 jottawattia sekunnissa. Silti Auringon ytimen tehotiheys on vain noin 277 wattia kuutiometrissä, sillä yksittäinen atomi törmää toiseen atomiin keskimäärin vain kerran viidessä miljardissa vuodessa.
Säteilyvyöhyke.
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.
Konvektiovyöhyke.
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.
Pinta.
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 5 800 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. Auringonpilkut muistuttavat epätasaisia reikiä. Auringonpilkun keskellä on tummin alue ja sen ympärillä vaaleampi alue. Muuta pintaa tummempi väri johtuu siitä, että auringonpilkun kohdalla pintalämpötila on noin 4 500 K, mikä on noin 1 500 astetta viileämpi kuin muualla. Alemman pintalämpötilan aiheuttaa magneettikenttä, joka estää konvektion. Tyypillisen auringonpilkun läpimitta on noin 10 000 kilometriä ja elinaika muutamasta päivästä kuukausiin.
Kaasukehä.
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 uloin osa korona muodostuu vielä harvemmasta, mutta hyvin kuumasta plasmasta, jonka lämpötila on paikoin yli miljoona astetta, ja se ulottuu monen Auringon säteen verran siitä ulospäin. Etenkin sen ollessa aktiivisimmillaan auringon magneettiset roihupurkaukset irrottavat koronasta ainetta (muun muassa 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 oleva avaruuden osa on heliosfääri, jonka rajoilta, noin 50–100 AU:n etäisyydeltä olevasta heliopaussista katsotaan tähtienvälisen avaruuden alkavan.
Aktiivisuus.
Auringon aktiivisuus vaihtelee keskimäärin 11 vuoden sykleissä. Vuonna 2018 ilmeisesti lopuillaan oleva sykli alkoi joulukuussa 2008. Aktiivisuussyklin lopussa aktiivisuusminimin aikana auringonpilkkuja ei esiinny juuri lainkaan.
Auringonpilkuissa esiintyy jopa 0,45 teslan magneettikenttiä. Magneettikentän voimaviivat tekevät kahden auringonpilkun kohdalla silmukan Auringon pinnan ulkopuolella.
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.
Säteily.
Auringon säteilemä valo sisältää kaikki sateenkaaren värien aallonpituudet. Avaruudesta katseltaessa Aurinko näyttäisikin valkoiselta. Maasta Aurinko kuitenkin näyttää usein keltaiselta, koska ilmakehä pysäyttää osan Auringon säteilemistä fotoneista.
Auringossa syntyy näkyvän valon ja infrapunasäteilyn lisäksi jonkin verran ultraviolettisäteilyä sekä pieniä määriä radiosäteilyä, röntgensäteilyä ja gammasäteilyä. Radiosäteily tulee pääasiassa atmosfäärin ylimmistä kerroksista, sillä säteily ei juuri pääse ulos Auringon sisäkerroksista. Röntgensäteily tulee yleensä koronasta.
Säteilyn merkitys maapallolle ja ihmiskunnalle.
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.
Terveysvaikutukset.
Auringon säteily on merkittävä D-vitamiinin lähde etenkin pienillä leveysasteilla. Auringonvalo vaikuttaa pimeähormoni melatoniinin eritykseen.
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. Auringolta voi suojata ihonsa välttämällä keskipäivän aurinkoa, pukeutumalla peittävästi tai käyttämällä aurinkovoidetta.
Auringon katsominen paljain silmin on vaarallista silmille. Aurinkoa voidaan havaita turvallisesti esimerkiksi pimennyslaseilla tai käyttämällä suodinkalvoa kaukoputken tai kiikarin kanssa.
Tutkimus.
Aurinkoa tutkitaan tieteellisesti hyvin monenlaisilla laitteilla. Kaukoputkilla ja teleskoopeilla havaitaan näkyvän valon, infrapunasäteilyn ja radiosäteilyn aallonpituuksia. Spektrografilla Auringon valo voidaan hajottaa eri aallonpituuksiin, mikä paljastaa esimerkiksi Auringon kaasun kemiallisen koostumuksen. Koronagrafilla tutkitaan Auringon koronaa. Aurinkoluotaimet tutkivat Aurinkoa lähietäisyydeltä. Lähimmäksi Aurinkoa on lähetetty Nasan Parker Solar Probe -luotain, joka ohitti huhtikuussa 2019 Auringon 24 miljoonan kilometrin päästä.
Aurinkoa tutkivia avaruusluotaimia ovat mm.
Kulttuurissa.
Uskonnossa.
Aurinkoa on monessa kulttuurissa palvottu jumalana joko sellaisenaan tai ihmisen tai jonkin eläimen hahmoisena. Auringon katsottiin olevan läheisissä tekemisissä arkielämän kanssa ja vaikuttavan ihmisten elämään. Aurinkoa palvottiin suurena Isänä samalla kun Kuuta palvottiin suurena Äitinä. Muun muassa Lähi-idässä Aurinkoa palvottiin entisaikaan yleisesti, ja muinaisen Egyptin uskonnossa Auringon palvonta oli keskipisteessä. Osa Amerikan alkuperäisasukkaista piti Aurinkoa jumalana. Esimerkiksi inkoilla oli aurinkojumala nimeltä Inti. Osalla tasankointiaaneista oli aurinkotansseja. Muinaissuomalaisilla ei ollut auringonjumalaa, mutta lappalaiset uhrasivat Auringolle, jotta se paistaisi.
Mytologiassa.
Muinaiset kulttuurit keksivät auringonpimennyksille erilaisia syitä, kuten lohikäärmeen tai vihaisten jumalten hyökkäys. Muinaisskandinaaveilla maailmanloppu Ragnarök alkoi auringonpimennyksellä. Koska ilmiötä ei ymmärretty, sitä usein pelättiin.
Rakentamisessa.
Jo muinaisten aikojen ihmiset ovat havainnoineet Auringon nousu- ja laskukohtia taivaanrannassa sekä päiviä, jolloin Aurinko on ollut keskipäivällä korkeimmillaan tai matalimmillaan vuoden aikana. Joitain muinaisia temppeleitä ja muita rakennuksia, kuten Karnakin temppeli ja Stonehenge, on suunnattu tarkasti joihinkin näistä pisteistä. Noin puolessa suomalaisista jätinkirkoista on aurinkosuuntauksia.