บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะเป็นพลาสมาร้อนทรงแทบจะกลมบริบูรณ์โดยมีการเขยื้อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านแนวทางการไดนาโมขณะนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางคร่าวๆ1.39ล้านกิโลใหญ่กว่าโลก109เท่าแล้วหลังจากนั้นก็มีมวลราว330,000เท่าของโลกคิดเป็นราวจำนวนร้อยละ99.86ของมวลทั้งนั้นของระบบสุริยะมวลคร่าวๆสามในสี่ของพระอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีปริมาณธาตุหนักกว่าน้อยและออกสิเจนคาร์บอนนีออนและเหล็ก

พระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการจัดชนิดและประเภทดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัมโดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงตะวันก่อตัวขึ้นเมื่อคร่าวๆ4.6พันล้านปีก่อนจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารข้างในบริเวณกลุ่มก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้เยอะมากรวมอัดแน่นอยู่ที่ศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งแปลงมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนแล้วก็หนาแน่นจำนวนมากจนกระทั่งเริ่มเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งแน่ใจว่าเป็นขั้นตอนเกิดดาวฤกษ์ส่วนใหญ่

พระอาทิตย์แก่มาได้คร่าวๆครึ่งอายุขัยแล้วปราศจากความขยับเขยื้อนมากเท่าไรนักตามเวลากว่า4พันล้านปีมาแล้วแล้วหลังจากนั้นก็คาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนจะเสถียรไปอย่างนี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของดวงอาทิตย์สามารถเปลี่ยนไฮโดรเจนอะตอมปริมาณ600ล้านตันให้กลายเป็นฮีเลียมและจากนั้นก็แปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวถึงแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนดวงอาทิตย์มาสู่ผิวได้จำเป็นที่จะต้องใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีข้างหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงอาทิตย์ลดลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตต่อไปแก่นของพระอาทิตย์จะมีความหนาแน่นแล้วก็อุณหภูเขาไม่เพิ่มมากขึ้นส่วนชั้นนอกของพระอาทิตย์จะขยายออกจนกระทั่งท้ายที่สุดเป็นดาวยักษ์แดงมีการคำนวณว่าดวงอาทิตย์จะใหญ่พอกลืนวงโคจรตอนนี้ของดาวพุธรวมถึงดาวศุกร์แล้วก็ทำให้โลกอาศัยอยู่ไม่ได้

มนุษย์ทราบประเด็นสำคัญของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์แล้วก็บางวัฒนธรรมถือดวงตะวันเป็นเทวดาการหมุนของโลกและวิถีโคจรรอบพระอาทิตย์ของโลกเป็นหลักฐานของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายเวลานี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งคาดคะเนกันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ4ด้วยเหตุว่ามีการศึกษาค้นพบธาตุหนักยกตัวอย่างเช่นทองคำรวมทั้งยูเรเนียมในจำนวนมหาศาลซึ่งธาตุเหล่านี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาอะตอมประเภทดูดความร้อนในช่วงเวลาที่เกิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซึมนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลมาก

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาเล่าเรียนแบบจำลองคอมพิวเตอร์พูดถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์เดาว่าดวงอาทิตย์แก่ราว5,000ล้านปี5เดี๋ยวนี้ดวงอาทิตย์กำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของดวงอาทิตย์มากกว่า4ล้านตันถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาอย่างคร่าวๆ1หมื่นล้านปีสำหรับในการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของพระอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของพระอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงอาทิตย์จะเริ่มพบกับตอนสุดท้ายเป็นการเปลี่ยนแปลงไปเป็นดาวยักษ์แดงภายใน4-5พันล้านปีเปลือกของพระอาทิตย์ขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงและร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเหตุข้างต้นดูเหมือนกับว่าดวงอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแม้กระนั้นจากรายงานทำการศึกษาเรียนรู้ฉบับหนึ่ง6ได้ทำความเข้าใจพบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากดวงอาทิตย์ด้วยเหตุว่ามวลของดวงตะวันได้สูญเสียไปจนกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าลดลงแม้กระนั้นถึงกระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงอาทิตย์เผาผลาญจนกระทั่งระเหยสิ้นไปในอวกาศและก็บรรยากาศโลกก็หายไปกระทั่งไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการศึกษาและทำการค้นพบว่าพระอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงในขณะนั้นโลกก็ไม่อาจจะเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือแค่500ล้านปีเท่านั้น

แผนภาพชีวิตพระอาทิตย์

ภายหลังที่ดวงอาทิตย์ได้ผ่านภาวการณ์การเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงภายในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงอาทิตย์ภายนอกผละตัวออกมาจากแกนเกิดเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์แล้วสูญไปในความมืดดำมิดของอวกาศและเป็นวัสดุอุปกรณ์สำหรับสร้างดาวฤกษ์และระบบสุริยะรุ่นถัดไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวเล็กแกร็นขาวที่ร้อนจัดและมีแสงจางมากก่อนจะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำจากทั้งมวลที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

พระอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นจำนวนร้อยละ99ของระบบสุริยะพระอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงแทบจะเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วก็แค่หนึ่งในเก้าล้าน8ซึ่งหมายความว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่านศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีก็แค่10กิโลเมตรจากการที่พระอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบข้างเองในแต่ละส่วนมีความแตกต่างกันดังเช่นว่าที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงตะวันมีคาบการหมุนรอบตัวเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันถึงแม้ว่าเมื่อใคร่ครวญบนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบข้างเองที่เส้นอีเควเตอร์ของดวงอาทิตย์เป็น28วัน

พระอาทิตย์มีความหนาแน่นมากที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานและมีค่าน้อยลงเกือบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนและถึงแม้ภายในดวงอาทิตย์นั้นจะไม่สามารถมองเห็นได้แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเล่าเรียนภายในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสะเทือนในดวงอาทิตย์

แกน

ส่วนแกนของพระอาทิตย์คาดหมายว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงอาทิตย์ความหนาแน่นราว150,000กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราว13,600,000เคลวินตลอดชีวิตส่วนใหญ่ของดวงอาทิตย์ภายในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของดวงอาทิตย์สุกสว่างและก็เปล่งแสง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038ตัวถูกปรับเปลี่ยนเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024จูลหรือเปรียบได้กับระเบิดตรีไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019กิโลพลังงานจากแกนของพระอาทิตย์ใช้เวลานานมากสำหรับเพื่อการขึ้นสู่ผิวอย่างมากมายเป็น50ล้านปี9อย่างต่ำเป็น17,000ปี10เพราะว่าโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์แล้วก็รังสีแกมมา)ถูกกลืนไปในพลาสมาแล้วส่งแสงพลังงานออกมาสลับกันบ่อยทุกๆระยะไม่กี่มิลลิเมตร

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพประกอบองค์ประกอบของดวงอาทิตย์

ในส่วนของเขตแผ่รังสีความร้อน (radiation zone)ซึ่งอยู่ในตอน0.2ถึง0.7ส่วนของรัศมีดวงอาทิตย์ในชั้นนี้ไม่มีการนำความร้อน (convection)ด้วยความที่อัตราความไม่เหมือนของอุณหภูมิเทียบกับระยะความสูงน้อยกว่าอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิตามความสูงแบบอะเดียกางว่ากล่าวก (adiabatic lapse rate)พลังงานในส่วนนี้ถูกนำออกมาภายนอกช้าเยอะมากจากที่ได้กล่าวไว้ก่อนแล้ว

เขตพาความร้อน

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

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แปลว่าทรงกลมที่แสงไฟซึ่งเป็นส่วนที่เรามองเห็นพระอาทิตย์แสงสว่างที่ส่งแสงในดวงอาทิตย์นั้นมีต้นเหตุมาจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนเกิดเป็นH1112 ;เหนือชั้นนี้แดดก็จะถูกปลดปล่อยออกมาและก็มีอุณหภูมิต่ำลงตามความสูงที่มากขึ้นจนกระทั่งทำให้แลเห็นรอยมัวตรงขอบดวงตะวันในภาพถ่าย(ดังภาพถ่ายด้านบน)

บรรยากาศ

บรรยากาศของดวงตะวันมี3ชั้นดังเช่นชั้นอุณหภูมิต่ำสุด(temperature minimum) โครโมสเฟียร์ (chromosphere)เขตเปลี่ยนผ่าน(transition region) โคโรท้องนา (corona)และจากนั้นก็เฮลิโอสเฟียร์ (heliosphere) เป็นลำดับจากต่ำไปสูง

ชั้นแรกชั้นอุณหภูมิต่ำสุดมีอุณหภูมิราว4,000 เคลวินแล้วก็ดก500กิโลชั้นถัดไปเป็นโครโมสเฟียร์ซึ่งแปลว่ารงคมณฑลหรือทรงกลมที่สีเหตุที่เรียกชื่อนี้ก็เพราะว่าแลเห็นเป็นแสงสีแวบขณะเกิดสุริยอุปราคาชั้นนี้ดก2,000กิโลเมตรชั้นต่อไปเป็นเขตแปลงผ่านซึ่งอุณหภูมิอาจติดลบถึงล้านเคลวินรวมถึงยิ่งต่ำขึ้นไปอีกในชั้นโคโรท้องนาทำให้สิ่งนี้เป็นปัญหาคาใจนักวิทยาศาสตร์ซึ่งก็คาดเดาว่าอาจจะเกิดขึ้นเนื่องมาจากการต่อเชื่อมทางแม่เหล็ก(magnetic connection)ชั้นที่เหลือชั้นในที่สุดเป็นเฮลิโอสเฟียร์หรือดวงอาทิตย์เป็นชั้นที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึงซึ่งอาจมากกว่า20 หน่วยดาราศาสตร์ (20เท่าของระยะทางจากโลกถึงดเว้นวงอาทิตย์)