บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะเป็นพลาสมาร้อนทรงแทบจะกลมบริบูรณ์โดยมีการเขยื้อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านกรรมวิธีไดนาโมในขณะนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางคร่าวๆ1.39ล้านกิโลใหญ่กว่าโลก109เท่าและมีมวลประมาณ330,000เท่าของโลกคิดเป็นราวจำนวนร้อยละ99.86ของมวลทั้งนั้นของระบบสุริยะมวลคร่าวๆสามในสี่ของดวงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีปริมาณธาตุหนักกว่าน้อยแล้วก็ออกสิเจนคาร์บอนนีออนแล้วก็เหล็ก

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการแบ่งประเภทดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัมโดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงตะวันก่อตัวขึ้นเมื่อคร่าวๆ4.6พันล้านปีก่อนจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารข้างในบริเวณกลุ่มก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้เป็นจำนวนมากรวมอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งเปลี่ยนแปลงมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนแล้วก็หนาแน่นล้นหลามจนกระทั่งเริ่มเกิดปฏิกิริยาอะตอมฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งแน่ใจว่าเป็นขั้นตอนเกิดดาวฤกษ์ส่วนมาก

พระอาทิตย์แก่มาได้คร่าวๆครึ่งอายุขัยแล้วปราศจากความขยับเขยื้อนมากเท่าไรนักตามเวลากว่า4พันล้านปีมาแล้วและก็คาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนจะเสถียรไปแบบงี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของดวงตะวันสามารถเปลี่ยนไฮโดรเจนอะตอมปริมาณ600ล้านตันให้กลายเป็นฮีเลียมและก็แปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวถึงแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนดวงตะวันมาสู่ผิวได้จึงควรใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีข้างหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงอาทิตย์ลดลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตต่อไปแก่นของดวงอาทิตย์จะมีความหนาแน่นรวมถึงอุณหภูเขาไม่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆส่วนชั้นนอกของดวงอาทิตย์จะขยายออกจนกระทั่งสุดท้ายเป็นดาวยักษ์แดงมีการคำนวณว่าพระอาทิตย์จะใหญ่พอกลืนวงโคจรในช่วงเวลานี้ของดาวพุธรวมถึงดาวศุกร์รวมทั้งทำให้โลกอาศัยอยู่ไม่ได้

มนุษย์ทราบจุดหลักของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์แล้วก็บางวัฒนธรรมถือดวงอาทิตย์เป็นเทพเทวดาการหมุนของโลกรวมถึงวิถีโคจรรอบพระอาทิตย์ของโลกเป็นหลักฐานของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายขณะนี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงตะวันจัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งคาดเดากันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ4เพราะเหตุว่ามีการศึกษาค้นพบธาตุหนักตัวอย่างเช่นทองคำและจากนั้นก็ยูเรเนียมในจำนวนมหาศาลซึ่งธาตุเหล่านี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยานิวเคลียร์ชนิดดูดความร้อนในขณะที่เกิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซึมนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลมาก

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาเล่าเรียนแบบจำลองคอมพิวเตอร์เอ๋ยถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์คาดเดาว่าดวงอาทิตย์แก่ราว5,000ล้านปี5ตอนนี้ดวงตะวันกำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของพระอาทิตย์มากกว่า4ล้านตันถูกแปลงเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาอย่างคร่าวๆ1หมื่นล้านปีสำหรับในการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของพระอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของพระอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงอาทิตย์จะเริ่มพบกับตอนสุดท้ายเป็นการเปลี่ยนแปลงไปเป็นดาวยักษ์แดงข้างใน4-5พันล้านปีเปลือกของพระอาทิตย์ขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงและร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเรื่องราวข้างต้นดูราวกับว่าดวงอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแม้กระนั้นจากรายงานทำการศึกษาเรียนรู้ฉบับหนึ่ง6ได้ทำความเข้าใจพบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากดวงตะวันเพราะว่ามวลของดวงอาทิตย์ได้สูญเสียไปจนกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าลดลงแม้กระนั้นถึงกระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงอาทิตย์เผาผลาญจนกระทั่งระเหยสิ้นไปในอวกาศรวมถึงบรรยากาศโลกก็หายไปกระทั่งไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการศึกษาและทำการค้นพบว่าพระอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงในขณะนั้นโลกก็ไม่อาจจะเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือเพียง500ล้านปีเท่านั้น

แผนภาพชีวิตดวงอาทิตย์

ภายหลังที่ดวงตะวันได้ผ่านภาวการณ์การเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงด้านในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงตะวันด้านนอกผละตัวออกมาจากแกนเกิดเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์แล้วสูญไปในความมืดดำมิดของอวกาศแล้วก็เป็นวัสดุอุปกรณ์สำหรับสร้างดาวฤกษ์แล้วก็ระบบสุริยะรุ่นถัดไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวเล็กแกร็นขาวที่ร้อนจัดแล้วก็มีแสงจางล้นหลามก่อนจะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำจากทั้งหมดที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

ดวงอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นร้อยละ99ของระบบสุริยะดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงเกือบจะเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วเพียงแค่หนึ่งในเก้าล้าน8ซึ่งหมายความว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีเพียงแค่10กิโลเมตรจากการที่พระอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบข้างเองในแต่ละส่วนมีความแตกต่างกันเช่นที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงตะวันมีคาบการหมุนรอบตัวเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันถึงแม้ว่าเมื่อพินิจบนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบข้างเองที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงอาทิตย์เป็น28วัน

ดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นมากที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานและมีค่าน้อยลงแทบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนรวมทั้งแม้ว่าภายในดวงอาทิตย์นั้นจะไม่อาจจะมองเห็นได้แม้กระนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเล่าเรียนภายในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสะเทือนในดวงอาทิตย์

แกน

ส่วนแกนของดวงอาทิตย์คาดคะเนว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงตะวันความหนาแน่นราว150,000กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราว13,600,000เคลวินตลอดชีพส่วนใหญ่ของพระอาทิตย์ภายในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของพระอาทิตย์สุกสว่างและจากนั้นก็ฉายแสง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038ตัวถูกดัดแปลงแก้ไขเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024จูลหรือเปรียบได้กับระเบิดตรีไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019กิโลพลังงานจากแกนของดวงอาทิตย์ใช้เวลานานมากมายก่ายกองในการขึ้นสู่ผิวอย่างมากเป็น50ล้านปี9อย่างต่ำเป็น17,000ปี10เนื่องจากโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา)ถูกกลืนไปในพลาสมาแล้วเปล่งแสงพลังงานออกมาสลับกันบ่อยทุกๆระยะไม่กี่มิลลิเมตร

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพประกอบองค์ประกอบของพระอาทิตย์

ในส่วนของเขตแผ่รังสีความร้อน (radiation zone)ซึ่งอยู่ในตอน0.2ถึง0.7ส่วนของรัศมีพระอาทิตย์ในชั้นนี้ไม่มีการนำความร้อน (convection)ด้วยเหตุว่าอัตราความไม่เหมือนของอุณหภูมิเทียบกับระยะความสูงน้อยกว่าอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิตามความสูงแบบอะเดียกางติเตียนก (adiabatic lapse rate)พลังงานในส่วนนี้ถูกนำออกมาภายนอกช้าเยอะมากดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนแล้ว

เขตพาความร้อน

ในส่วนของเขตพาความร้อน(convection zone)ซึ่งอยู่บริเวณเปลือกที่เหลือเป็นส่วนที่พลังงานถูกระบายผ่านแท่งความร้อน(heat column)โดยเนื้อสารที่ร้อนแล้วก็มีพลังงานเริ่มจากด้านล่างแล้วไหลขึ้นด้านบนกระทั่งผิวจากนั้นระบายความร้อนรวมทั้งกลับลงไปใหม่แท่งความร้อนสามารถใคร่ครวญได้จาก“เกล็ด”บนภาพถ่ายผิวดวงตะวัน

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แปลว่าทรงกลมที่แสงไฟซึ่งเป็นส่วนที่เรามองเห็นพระอาทิตย์แสงที่ส่งแสงในดวงอาทิตย์นั้นเกิดขึ้นได้เพราะมีสาเหตุเนื่องมาจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนเกิดเป็นH1112 ;เหนือชั้นนี้แดดก็จะถูกปลดปล่อยออกมาแล้วก็มีอุณหภูมิลดลงตามความสูงที่มากขึ้นจนกระทั่งทำให้แลเห็นรอยมัวตรงขอบดวงอาทิตย์ในภาพถ่าย(ดังภาพถ่ายด้านบน)

บรรยากาศ

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

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