บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะเป็นพลาสมาร้อนทรงแทบจะกลมบริบูรณ์โดยมีการเขยื้อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านวิธีการไดนาโมตอนนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางคร่าวๆ1.39ล้านกิโลใหญ่กว่าโลก109เท่าและก็มีมวลประมาณ330,000เท่าของโลกคิดเป็นประมาณจำนวนร้อยละ99.86ของมวลทั้งหมดของระบบสุริยะมวลคร่าวๆสามในสี่ของพระอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีปริมาณธาตุหนักกว่าน้อยและออกสิเจนคาร์บอนนีออนแล้วก็เหล็ก

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการจัดชนิดและประเภทดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัมโดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงอาทิตย์ก่อตัวขึ้นเมื่อคร่าวๆ4.6พันล้านปีก่อนจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารข้างในบริเวณกลุ่มก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้มากมายรวมอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งแปลงมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนแล้วก็หนาแน่นจำนวนมากจนกระทั่งเริ่มเกิดปฏิกิริยาอะตอมฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งแน่ใจว่าเป็นขั้นตอนเกิดดาวฤกษ์ส่วนมาก

ดวงอาทิตย์แก่มาได้คร่าวๆครึ่งอายุขัยแล้วปราศจากความเคลื่อนมากเท่าไรนักตามกำหนดกว่า4พันล้านปีมาแล้วและจากนั้นก็คาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนจะเสถียรไปแบบงี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจนอะตอมปริมาณ600ล้านตันให้กลายเป็นฮีเลียมแล้วหลังจากนั้นก็แปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวถึงแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนดวงอาทิตย์มาสู่ผิวได้จำเป็นจะต้องใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีข้างหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงตะวันลดลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตต่อไปแก่นของพระอาทิตย์จะมีความหนาแน่นและอุณหภูเขาไม่เพิ่มมากขึ้นส่วนชั้นนอกของพระอาทิตย์จะขยายออกจนกระทั่งสุดท้ายเป็นดาวยักษ์แดงมีการคำนวณว่าดวงอาทิตย์จะใหญ่พอกลืนวงโคจรในเวลานี้ของดาวพุธและดาวศุกร์แล้วก็ทำให้โลกอาศัยอยู่ไม่ได้

มนุษย์ทราบจุดหลักของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์แล้วก็บางวัฒนธรรมถือดวงอาทิตย์เป็นเทวดาการหมุนของโลกและก็วิถีโคจรรอบพระอาทิตย์ของโลกเป็นหลักฐานของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายขณะนี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงตะวันจัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งคาดเดากันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ4เพราะเหตุว่ามีการศึกษาค้นพบธาตุหนักอย่างเช่นทองคำและยูเรเนียมในจำนวนมหาศาลซึ่งธาตุเหล่านี้อาจเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาอะตอมประเภทดูดความร้อนในตอนที่เกิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซับนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลจำนวนมาก

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาเล่าเรียนแบบจำลองคอมพิวเตอร์พูดถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์คาดหมายว่าดวงอาทิตย์แก่ราว5,000ล้านปี5ขณะนี้ดวงอาทิตย์กำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของพระอาทิตย์มากกว่า4ล้านตันถูกแปลงเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาโดยประมาณ1หมื่นล้านปีสำหรับการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของดวงอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของพระอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงอาทิตย์จะเริ่มพบกับตอนสุดท้ายเป็นการเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดงข้างใน4-5พันล้านปีเปลือกของพระอาทิตย์ขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงและร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนแล้วหลังจากนั้นก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเหตุข้างต้นดูราวกับว่าพระอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแม้กระนั้นจากรายงานทำการวิจัยฉบับหนึ่ง6ได้ทำความเข้าใจพบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากดวงอาทิตย์เนื่องจากมวลของดวงตะวันได้สูญเสียไปจนกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าลดลงแม้กระนั้นถึงกระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงอาทิตย์เผาผลาญจนกระทั่งระเหยสิ้นไปในอวกาศแล้วก็บรรยากาศโลกก็หายไปจนตราบเท่าไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการศึกษาและทำการค้นพบว่าดวงอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงตอนนั้นโลกก็ไม่สามารถเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือแค่500ล้านปีเท่านั้น

แผนภาพชีวิตดวงอาทิตย์

ภายหลังที่ดวงอาทิตย์ได้ผ่านภาวการณ์การเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงภายในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงตะวันภายนอกผละตัวออกมาจากแกนเกิดเป็นเนบิวลาดาวนพเคราะห์แล้วสูญไปในความมืดมิดของอวกาศรวมทั้งเป็นเครื่องไม้เครื่องมือสำหรับสร้างดาวฤกษ์และระบบสุริยะรุ่นถัดไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวเล็กแกร็นขาวที่ร้อนจัดแล้วก็มีแสงจางมากไม่น้อยเลยทีเดียวก่อนจะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำจากทั้งหมดที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

พระอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นร้อยละ99ของระบบสุริยะพระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงเกือบจะเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วเพียงหนึ่งในเก้าล้าน8ซึ่งหมายความว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีเพียง10กิโลเมตรจากการที่ดวงอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบตัวเองในแต่ละส่วนมีความต่างกันตัวอย่างเช่นที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงอาทิตย์มีคาบการหมุนรอบข้างเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันแต่ว่าเมื่อพิเคราะห์บนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบข้างเองที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงตะวันเป็น28วัน

พระอาทิตย์มีความหนาแน่นมากที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานแล้วก็มีค่าน้อยลงเกือบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนแล้วหลังจากนั้นก็แม้ว่าภายในพระอาทิตย์นั้นจะไม่อาจจะมองเห็นได้แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเล่าเรียนด้านในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสะเทือนในพระอาทิตย์

แกน

ส่วนแกนของดวงอาทิตย์คาดคะเนว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงตะวันความหนาแน่นราว150,000กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราว13,600,000เคลวินตลอดชาติส่วนมากของดวงอาทิตย์ด้านในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของพระอาทิตย์สุกสว่างและจากนั้นก็ส่อง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038ตัวถูกปรับปรุงแก้ไขดัดแปลงเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024จูลหรือเทียบได้กับระเบิดตรีไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019กิโลพลังงานจากแกนของพระอาทิตย์ใช้เวลานานมากไม่น้อยเลยทีเดียวสำหรับการขึ้นสู่ผิวเป็นอย่างยิ่งเป็น50ล้านปี9อย่างต่ำเป็น17,000ปี10เนื่องจากว่าโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์แล้วก็รังสีแกมมา)ถูกกลืนไปในพลาสมาแล้วเปล่งแสงพลังงานออกมาสลับกันเรื่อยๆทุกๆระยะไม่กี่มิลลิเมตร

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพประกอบองค์ประกอบของดวงอาทิตย์

ในส่วนของเขตแผ่รังสีความร้อน (radiation zone)ซึ่งอยู่ในตอน0.2ถึง0.7ส่วนของรัศมีพระอาทิตย์ในชั้นนี้ไม่มีการนำความร้อน (convection)เพราะว่าอัตราความไม่เหมือนของอุณหภูมิเทียบกับระยะความสูงน้อยกว่าอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิตามความสูงแบบอะเดียกางต่อว่าก (adiabatic lapse rate)พลังงานในส่วนนี้ถูกนำออกมาข้างนอกช้ามากมายก่ายกองดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนแล้ว

เขตพาความร้อน

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

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แสดงว่าทรงกลมที่แสงไฟซึ่งเป็นส่วนที่เรามองเห็นพระอาทิตย์แสงที่ส่งแสงในดวงอาทิตย์นั้นมีเหตุที่เกิดจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนเกิดเป็นH1112 ;เหนือชั้นนี้แดดก็จะถูกปลดปล่อยออกมาและก็มีอุณหภูมิต่ำลงตามความสูงที่มากขึ้นจนถึงทำให้แลเห็นรอยมัวตรงขอบดวงตะวันในภาพถ่าย(ดังภาพถ่ายด้านบน)

บรรยากาศ

บรรยากาศของดวงอาทิตย์มี3ชั้นได้แก่ชั้นอุณหภูมิต่ำสุด(temperature minimum) โครโมสเฟียร์ (chromosphere)เขตเปลี่ยนผ่าน(transition region) โคโรทุ่งข้าว (corona)รวมทั้งเฮลิโอสเฟียร์ (heliosphere) เป็นลำดับจากต่ำไปสูง

ชั้นแรกชั้นอุณหภูมิต่ำสุดมีอุณหภูมิราว4,000 เคลวินแล้วก็ดก500กิโลชั้นถัดไปเป็นโครโมสเฟียร์ซึ่งมีความหมายว่ารงคมณฑลหรือทรงกลมที่สีเหตุที่เรียกชื่อนี้ก็เพราะว่าเห็นเป็นแสงสีแวบขณะเกิดสุริยอุปราคาชั้นนี้ดก2,000กิโลเมตรชั้นต่อไปเป็นเขตแปลงผ่านซึ่งอุณหภูมิอาจติดลบถึงล้านเคลวินและยิ่งต่ำขึ้นไปอีกในชั้นโคโรนาทำให้สิ่งนี้เป็นปัญหาคาใจนักวิทยาศาสตร์ซึ่งก็กะว่าอาจจะเกิดขึ้นได้ก็เพราะการต่อเชื่อมทางแม่เหล็ก(magnetic connection)ชั้นที่เหลือชั้นในที่สุดเป็นเฮลิโอสเฟียร์หรือดวงอาทิตย์เป็นชั้นที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึงซึ่งอาจมากกว่า20 หน่วยดาราศาสตร์ (20เท่าของระยะทางจากโลกถึงดเว้นวงอาทิตย์)