บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะเป็นพลาสมาร้อนทรงแทบจะกลมบริบูรณ์โดยมีการเขยื้อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านกระบวนการไดนาโมตอนนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางคร่าวๆ1.39ล้านกิโลใหญ่กว่าโลก109เท่าและจากนั้นก็มีมวลราว330,000เท่าของโลกคิดเป็นประมาณร้อยละ99.86ของมวลทั้งหมดของระบบสุริยะมวลคร่าวๆสามในสี่ของพระอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีปริมาณธาตุหนักกว่าน้อยรวมทั้งออกสิเจนคาร์บอนนีออนรวมทั้งเหล็ก

พระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการแบ่งประเภทดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัมโดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงอาทิตย์ก่อตัวขึ้นเมื่อคร่าวๆ4.6พันล้านปีก่อนจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารภายในบริเวณกลุ่มก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้เยอะมากๆรวมอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งแปลงมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนรวมทั้งหนาแน่นเยอะแยะจนกระทั่งเริ่มเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งแน่ใจว่าเป็นขั้นตอนเกิดดาวฤกษ์ส่วนใหญ่

พระอาทิตย์แก่มาได้คร่าวๆครึ่งอายุขัยแล้วปราศจากความเคลื่อนมากเท่าไรนักตามเวลากว่า4พันล้านปีมาแล้วแล้วหลังจากนั้นก็คาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนจะเสถียรไปอย่างงี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจนอะตอมปริมาณ600ล้านตันให้กลายเป็นฮีเลียมแล้วหลังจากนั้นก็แปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวถึงแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนดวงตะวันมาสู่ผิวได้ต้องใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีข้างหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงอาทิตย์ลดน้อยลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตต่อไปแก่นของพระอาทิตย์จะมีความหนาแน่นและก็อุณหภูเขาไม่เยอะขึ้นส่วนชั้นนอกของดวงอาทิตย์จะขยายออกจนกระทั่งสุดท้ายเป็นดาวยักษ์แดงมีการคำนวณว่าดวงอาทิตย์จะใหญ่พอกลืนวงโคจรปัจจุบันนี้ของดาวพุธและดาวศุกร์รวมทั้งทำให้โลกอาศัยอยู่ไม่ได้

มนุษย์ทราบประเด็นสำคัญของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์และบางวัฒนธรรมถือดวงอาทิตย์เป็นทวยเทพการหมุนของโลกรวมถึงวิถีโคจรรอบพระอาทิตย์ของโลกเป็นหลักฐานของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายในเวลานี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งเดากันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ4เนื่องจากมีการศึกษาค้นพบธาตุหนักเป็นต้นว่าทองคำและก็ยูเรเนียมในจำนวนมหาศาลซึ่งธาตุเหล่านี้อาจจะเกิดขึ้นได้ก็เพราะปฏิกิริยาอะตอมประเภทดูดความร้อนในตอนที่เกิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซึมนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลจำนวนมาก

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาเล่าเรียนแบบจำลองคอมพิวเตอร์พูดถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์คาดเดาว่าดวงอาทิตย์แก่ราว5,000ล้านปี5ตอนนี้ดวงอาทิตย์กำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของดวงอาทิตย์มากกว่า4ล้านตันถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาโดยประมาณ1หมื่นล้านปีในการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของพระอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของดวงอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงตะวันจะเริ่มพบกับตอนสุดท้ายเป็นการเปลี่ยนแปลงไปเป็นดาวยักษ์แดงข้างใน4-5พันล้านปีเปลือกของพระอาทิตย์ขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงรวมทั้งร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเรื่องข้างต้นดูเหมือนกับว่าดวงอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแม้กระนั้นจากรายงานทำการวิจัยฉบับหนึ่ง6ได้ศึกษาพบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากดวงตะวันเพราะว่ามวลของดวงตะวันได้สูญเสียไปจนกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าลดลงแต่ถึงกระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงตะวันเผาผลาญจนกระทั่งระเหยสิ้นไปในอวกาศและก็บรรยากาศโลกก็หายไปจนกว่าไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการศึกษาและทำการค้นพบว่าดวงอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงขณะนั้นโลกก็ไม่สามารถเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือแค่500ล้านปีเท่านั้น

แผนภาพชีวิตดวงอาทิตย์

ภายหลังที่ดวงตะวันได้ผ่านสภาวะการเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงด้านในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงอาทิตย์ภายนอกผละตัวออกมาจากแกนเกิดเป็นเนบิวลาดาวนพเคราะห์แล้วสูญไปในความมืดมิดของอวกาศรวมทั้งเป็นเครื่องมือสำหรับสร้างดาวฤกษ์และระบบสุริยะรุ่นถัดไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวเล็กแกร็นขาวที่ร้อนจัดแล้วก็มีแสงจางจำนวนมากก่อนจะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำจากทั้งปวงที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

พระอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นจำนวนร้อยละ99ของระบบสุริยะพระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงแทบจะเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วก็แค่หนึ่งในเก้าล้าน8ซึ่งแสดงว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีก็แค่10กิโลเมตรจากการที่ดวงอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบข้างเองในแต่ละส่วนมีความแตกต่างกันตัวอย่างเช่นที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงอาทิตย์มีคาบการหมุนรอบตัวเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันแต่เมื่อใคร่ครวญบนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบตัวเองที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงอาทิตย์เป็น28วัน

ดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นสูงที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานแล้วก็มีค่าต่ำลงเกือบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนและก็ถึงภายในดวงอาทิตย์นั้นจะไม่อาจจะมองเห็นได้แม้กระนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเล่าเรียนภายในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสะเทือนในพระอาทิตย์

แกน

ส่วนแกนของดวงอาทิตย์คาดเดาว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงตะวันความหนาแน่นราว150,000กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราว13,600,000เคลวินตลอดชีวิตส่วนมากของดวงอาทิตย์ภายในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของพระอาทิตย์สุกสว่างแล้วหลังจากนั้นก็เปล่งแสง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038ตัวถูกปรับเปลี่ยนเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024จูลหรือเทียบได้กับระเบิดตรีไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019กิโลพลังงานจากแกนของพระอาทิตย์ใช้เวลานานมากสำหรับการขึ้นสู่ผิวอย่างมากมายเป็น50ล้านปี9อย่างต่ำเป็น17,000ปี10เนื่องจากโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์รวมทั้งรังสีแกมมา)ถูกกลืนไปในพลาสมาแล้วส่องพลังงานออกมาสลับกันเรื่อยๆทุกๆระยะไม่กี่มิลลิเมตร

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพประกอบองค์ประกอบของดวงอาทิตย์

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

เขตพาความร้อน

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

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แสดงว่าทรงกลมที่แสงไฟซึ่งเป็นส่วนที่เรามองเห็นพระอาทิตย์แสงสว่างที่ส่งแสงในดวงอาทิตย์นั้นมีสาเหตุจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนเกิดเป็นH1112 ;เหนือชั้นนี้แดดก็จะถูกปลดปล่อยออกมาและก็มีอุณหภูมิต่ำลงตามความสูงที่มากขึ้นจนถึงทำให้เห็นรอยมัวตรงขอบดวงอาทิตย์ในภาพถ่าย(ดังภาพถ่ายด้านบน)

บรรยากาศ

บรรยากาศของดวงอาทิตย์มี3ชั้นอาทิเช่นชั้นอุณหภูมิต่ำสุด(temperature minimum) โครโมสเฟียร์ (chromosphere)เขตเปลี่ยนผ่าน(transition region) โคโรทุ่งข้าว (corona)และจากนั้นก็เฮลิโอสเฟียร์ (heliosphere) เป็นลำดับจากต่ำไปสูง

ชั้นแรกชั้นอุณหภูมิต่ำสุดมีอุณหภูมิราว4,000 เคลวินรวมถึงดก500กิโลชั้นถัดไปเป็นโครโมสเฟียร์ซึ่งมีความหมายว่ารงคมณฑลหรือทรงกลมที่สีเหตุที่เรียกชื่อนี้ก็เพราะว่าเห็นเป็นแสงสีแวบขณะเกิดสุริยอุปราคาชั้นนี้ดก2,000กิโลเมตรชั้นต่อไปเป็นเขตแปลงผ่านซึ่งอุณหภูมิอาจติดลบถึงล้านเคลวินและยิ่งต่ำขึ้นไปอีกในชั้นโคโรทุ่งข้าวทำให้สิ่งนี้เป็นปัญหาคาใจนักวิทยาศาสตร์ซึ่งก็คาดการณ์ว่าอาจจะเกิดขึ้นได้ก็เพราะการต่อเชื่อมทางแม่เหล็ก(magnetic connection)ชั้นที่เหลือชั้นในที่สุดเป็นเฮลิโอสเฟียร์หรือพระอาทิตย์เป็นชั้นที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึงซึ่งอาจมากกว่า20 หน่วยดาราศาสตร์ (20เท่าของระยะทางจากโลกถึงดเว้นวงอาทิตย์)