บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะเป็นพลาสมาร้อนทรงเกือบกลมบริบูรณ์โดยมีการเขยื้อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านขั้นตอนการไดนาโมขณะนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางคร่าวๆ1.39ล้านกิโลใหญ่กว่าโลก109เท่าและจากนั้นก็มีมวลประมาณ330,000เท่าของโลกคิดเป็นประมาณจำนวนร้อยละ99.86ของมวลทั้งหมดของระบบสุริยะมวลคร่าวๆสามในสี่ของดวงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีปริมาณธาตุหนักกว่าน้อยรวมทั้งออกสิเจนคาร์บอนนีออนแล้วก็เหล็ก

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการจัดประเภทดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัมโดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงตะวันก่อตัวขึ้นเมื่อคร่าวๆ4.6พันล้านปีก่อนจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารภายในบริเวณกลุ่มก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้ไม่น้อยเลยทีเดียวรวมอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งเปลี่ยนแปลงมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนรวมทั้งหนาแน่นเยอะแยะจนกระทั่งเริ่มเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งแน่ใจว่าเป็นขั้นตอนเกิดดาวฤกษ์ส่วนมาก

พระอาทิตย์แก่มาได้คร่าวๆครึ่งอายุขัยแล้วปราศจากความเคลื่อนมากเท่าไรนักทันเวลากว่า4พันล้านปีมาแล้วรวมทั้งคาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนจะเสถียรไปอย่างงี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจนอะตอมปริมาณ600ล้านตันให้กลายเป็นฮีเลียมแล้วหลังจากนั้นก็แปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวถึงแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนดวงอาทิตย์มาสู่ผิวได้จำต้องใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีข้างหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงตะวันลดน้อยลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตต่อไปแก่นของพระอาทิตย์จะมีความหนาแน่นแล้วก็อุณหภูเขาไม่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆส่วนชั้นนอกของดวงอาทิตย์จะขยายออกจนกระทั่งท้ายที่สุดเป็นดาวยักษ์แดงมีการคำนวณว่าพระอาทิตย์จะใหญ่พอกลืนวงโคจรเวลานี้ของดาวพุธและก็ดาวศุกร์แล้วก็ทำให้โลกอาศัยอยู่ไม่ได้

มนุษย์ทราบประเด็นสำคัญของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์รวมทั้งบางวัฒนธรรมถือดวงอาทิตย์เป็นเทวดาการหมุนของโลกและก็วิถีโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลกเป็นหลักฐานของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายในตอนนี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งเดากันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ4ด้วยเหตุว่ามีการศึกษาค้นพบธาตุหนักดังเช่นว่าทองคำและก็ยูเรเนียมในจำนวนมหาศาลซึ่งธาตุเหล่านี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาอะตอมชนิดดูดความร้อนในตอนที่เกิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซับนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลเยอะแยะ

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาเล่าเรียนแบบจำลองคอมพิวเตอร์พูดถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์เดาว่าดวงตะวันแก่ราว5,000ล้านปี5ในเวลานี้ดวงตะวันกำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของดวงอาทิตย์มากกว่า4ล้านตันถูกแปลงเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาอย่างคร่าวๆ1หมื่นล้านปีสำหรับในการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของพระอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของพระอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงตะวันจะเริ่มพบกับตอนสุดท้ายเป็นการเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดงข้างใน4-5พันล้านปีเปลือกของพระอาทิตย์ขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงและร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและจากนั้นก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเรื่องราวข้างต้นดูราวกับว่าพระอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแต่จากรายงานทำการค้นคว้าฉบับหนึ่ง6ได้ทำความเข้าใจพบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากดวงตะวันเพราะมวลของดวงอาทิตย์ได้สูญเสียไปจนกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าต่ำลงแม้กระนั้นถึงกระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงตะวันเผาผลาญจนกระทั่งระเหยสิ้นไปในอวกาศและบรรยากาศโลกก็หายไปจนถึงไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการศึกษาและทำการค้นพบว่าพระอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงในช่วงเวลานั้นโลกก็ไม่สามารถเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือแค่500ล้านปีเท่านั้น

แผนภาพชีวิตดวงอาทิตย์

ภายหลังที่ดวงอาทิตย์ได้ผ่านภาวการณ์การเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงด้านในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงตะวันภายนอกผละตัวออกมาจากแกนเกิดเป็นเนบิวลาดาวนพเคราะห์แล้วสูญไปในความมืดมิดของอวกาศรวมทั้งเป็นเครื่องไม้เครื่องมือสำหรับสร้างดาวฤกษ์และระบบสุริยะรุ่นถัดไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวเล็กแกร็นขาวที่ร้อนจัดและก็มีแสงจางล้นหลามก่อนจะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำจากทั้งปวงที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

พระอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นร้อยละ99ของระบบสุริยะพระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงแทบจะเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วเพียงหนึ่งในเก้าล้าน8ซึ่งมีความหมายว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีเพียง10กิโลเมตรจากการที่ดวงอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบตัวเองในแต่ละส่วนมีความต่างกันอาทิเช่นที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงตะวันมีคาบการหมุนรอบตัวเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันหากแม้เมื่อใคร่ครวญบนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบข้างเองที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงตะวันเป็น28วัน

พระอาทิตย์มีความหนาแน่นสูงที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานและมีค่าลดน้อยลงแทบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนและจากนั้นก็ถึงแม้ภายในดวงอาทิตย์นั้นจะไม่สามารถมองเห็นได้แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเล่าเรียนภายในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสะเทือนในดวงอาทิตย์

แกน

ส่วนแกนของพระอาทิตย์เดาว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงตะวันความหนาแน่นราว150,000กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราว13,600,000เคลวินตลอดชาติส่วนมากของดวงอาทิตย์ภายในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของดวงอาทิตย์สุกสว่างรวมทั้งส่อง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038ตัวถูกดัดแปลงปรับปรุงแก้ไขเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024จูลหรือเปรียบได้กับระเบิดตรีไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019กิโลพลังงานจากแกนของดวงอาทิตย์ใช้เวลานานมากไม่น้อยเลยทีเดียวสำหรับการขึ้นสู่ผิวมากมายก่ายกองเป็น50ล้านปี9อย่างน้อยเป็น17,000ปี10เนื่องจากว่าโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา)ถูกกลืนไปในพลาสมาแล้วเปล่งแสงพลังงานออกมาสลับกันเรื่อยๆทุกๆระยะไม่กี่มิลลิเมตร

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพประกอบองค์ประกอบของพระอาทิตย์

ในส่วนของเขตแผ่รังสีความร้อน (radiation zone)ซึ่งอยู่ในตอน0.2ถึง0.7ส่วนของรัศมีพระอาทิตย์ในชั้นนี้ไม่มีการนำความร้อน (convection)ด้วยความที่อัตราความไม่เหมือนของอุณหภูมิเทียบกับระยะความสูงน้อยกว่าอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิตามความสูงแบบอะเดียกางว่ากล่าวก (adiabatic lapse rate)พลังงานในส่วนนี้ถูกนำออกมาภายนอกช้าจำนวนมากดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนแล้ว

เขตพาความร้อน

ในส่วนของเขตพาความร้อน(convection zone)ซึ่งอยู่บริเวณเปลือกที่เหลือเป็นส่วนที่พลังงานถูกระบายผ่านแท่งความร้อน(heat column)โดยเนื้อสารที่ร้อนแล้วก็มีพลังงานเริ่มจากด้านล่างแล้วไหลขึ้นด้านบนตราบจนกระทั่งผิวจากนั้นระบายความร้อนและก็กลับลงไปใหม่แท่งความร้อนสามารถพิเคราะห์ได้จาก“เกล็ด”บนภาพถ่ายผิวดวงอาทิตย์

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แสดงว่าทรงกลมที่แสงไฟซึ่งเป็นส่วนที่เรามองเห็นพระอาทิตย์แสงที่ส่งแสงในดวงอาทิตย์นั้นมีเหตุมาจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนเกิดเป็นH1112 ;เหนือชั้นนี้แดดก็จะถูกปลดปล่อยออกมาและก็มีอุณหภูมิต่ำลงตามความสูงที่มากขึ้นจนถึงทำให้แลเห็นรอยมัวตรงขอบดวงตะวันในภาพถ่าย(ดังภาพถ่ายด้านบน)

บรรยากาศ

บรรยากาศของดวงตะวันมี3ชั้นดังเช่นว่าชั้นอุณหภูมิต่ำสุด(temperature minimum) โครโมสเฟียร์ (chromosphere)เขตเปลี่ยนผ่าน(transition region) โคโรทุ่งข้าว (corona)รวมทั้งเฮลิโอสเฟียร์ (heliosphere) เป็นลำดับจากต่ำไปสูง

ชั้นแรกชั้นอุณหภูมิต่ำสุดมีอุณหภูมิราว4,000 เคลวินแล้วก็ดก500กิโลชั้นถัดไปเป็นโครโมสเฟียร์ซึ่งหมายความว่ารงคมณฑลหรือทรงกลมที่สีเหตุที่เรียกชื่อนี้ก็เพราะว่าแลเห็นเป็นแสงสีแวบขณะเกิดสุริยอุปราคาชั้นนี้ดก2,000กิโลเมตรชั้นต่อไปเป็นเขตแปลงผ่านซึ่งอุณหภูมิอาจติดลบถึงล้านเคลวินแล้วก็ยิ่งต่ำขึ้นไปอีกในชั้นโคโรท้องนาทำให้สิ่งนี้เป็นปัญหาคาใจนักวิทยาศาสตร์ซึ่งก็ประมาณว่าอาจเป็นเพราะเนื่องจากการต่อเชื่อมทางแม่เหล็ก(magnetic connection)ชั้นที่เหลือชั้นในที่สุดเป็นเฮลิโอสเฟียร์หรือพระอาทิตย์เป็นชั้นที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึงซึ่งอาจมากกว่า20 หน่วยดาราศาสตร์ (20เท่าของระยะทางจากโลกถึงดเว้นวงอาทิตย์)