เรียนภาษาไทย-ติวO-NETสังคม : ดวงอาทิตย์ คืออะไร

ดวงอาทิตย์ คืออะไร

ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยอะไรบ้าง         

 ดวงอาทิตย์ คือ ดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง และด้านในสุดเป็นบริเวณที่เป็นแหล่งพลังงาน เรียกว่า แกนกลาง (Core) ซึ่งจะเป็นบริเวณที่ร้อนที่สุด จากแกนกลางจะร้อนออกไปสู่ด้านนอกของดางอาทิตย์  แหล่งพลังงานจากแกนกลางมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ เป็นการเผาธาตุไฮโดรเจนเป็นธาตุฮีเลียม และการที่มีมวลแตกต่างกันเล็กน้อย ตามทฤษฎีของไอน์สไตน์ E=mc2 เป็นการแปลงมวลส่วนหนึ่งให้เป็นพลังงาน และนี่เป็นแหล่งพลังงานหลักของดาวฤกษ์โดยทั่วไป

          แกนกลางของดวงอาทิตย์นั้น มีอุณหภูมิ 16 ล้านองศา จากนั้นความร้อนจะออกไปในเขตที่แผ่รังสี ซึ่งมีตั้งแต่แกนกลางจนถึงรัศมีที่เป็นแกนกลางจนถึงรัศมี 70% ของรัศมีของดวงอาทิตย์ ในบริเวณนี้มีการนำความร้อนและจะดูดกลืนอะตอมถัดไปในลักษณะการฟุ้ง ความร้อนจะค่อยๆ ฟุ้งออกไป กว่าความร้อนจะออกจากดวงอาทิตย์ได้ก็ใช้เวลาเป็นแสนๆ ปี

          เขตการพา คือ การถ่ายโอนความร้อนโดย 70% ของรัศมีดวงอาทิตย์ จนถึงผิวดวงอาทิตย์  การพาเป็นลักษณะที่สามารถปรากฏได้ในบรรยากาศโลกเช่นเดียวกัน เช่น เมื่ออากาศร้อนจะเบากว่า จะลอยขึ้นไปและเมื่ออยู่ด้านบนจะถ่ายโอนความร้อนได้ ก็จะเย็นลง และจะตกเข้าไปใหม่ เพราะอากาศเย็นจะหนักกว่า จะตกเข้าไปใหม่ จะเป็นวัฏจักรแบบนี้ แก๊สจะหมุนเวียนเป็นช่วงๆ มีเขตที่ขึ้นและเขตที่ลง สามารถพบได้ในบรรยากาศโลกเช่นกัน ยกตัวอย่างเวลาอยู่บนเครื่องบินแล้วเห็นเมฆเรียงกันเป็นแถว

          รูปนี้แสดงให้เห็นจุดมืดของดวงอาทิตย์ ด้านข้างที่เห็นเป็นเซลล์ของการผ่า ที่สว่างคือ แก๊สร้อนที่ขึ้นมา จากด้านล่าง เมื่อถ่ายโอนความร้อนแล้ว จะเย็น และตกลงด้านข้าง บริเวณที่มีสีมืดกว่า คือ ก๊าซที่เย็นแล้วกำลังจะตกเข้าไป

          ถัดจากนั้นเรียกว่าผิวดวงอาทิตย์ เรียกว่า Photosphere ถ้าดูรูปในแสงธรรมดา จะเห็นว่ามีจุดมืดบ้าง บางคนเรียกว่าจุดดับ ส่วนนักวิชาการไทยนิยมเรียกว่า จุดมืด ซึ่งจริงๆ แล้วไม่ได้มืด สว่างมากด้วย เพียงแต่สว่างน้อยกว่าบริเวณล้อมรอบเท่านั้น  ทางด้านฟิสิกส์ ความสว่างอาจจะเกิดจากรังสีความร้อน และดาวฤกษ์โดยทั่วไปสามารถเปล่งแสงที่มองเห็นได้ ด้วยรังสีความร้อน เพราะฉะนั้นจะขึ้นกับอุณหภูมิ

          โดยส่วนใหญ่อุณหภูมิของดวงอาทิตย์อยู่ที่ 6000 องศา จึงเปล่งแสงที่มองเห็นได้ แต่ในบริเวณของจุดมืดมีอุณหภูมิ 4000 องศา ทำให้สว่างน้อยกว่า

          จุดมืดจริงๆ เป็นขั้วแม่เหล็ก เราจะคุ้นเคยกับการที่โลกเรามีขั้วสองด้าน โลกของเราจะมีสนามแม่เหล็กที่เป็นระเบียบ ออกจากขั้วหนึ่งกลับเข้าไปอีกขั้วหนึ่ง แต่ดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์โดยทั่วไปมีสนามแม่เหล็กที่ไม่เป็นระเบียบและเมื่อเราเห็นจุดมืด เราจะเห็นเป็นคู่หรือกลุ่ม เป็นเพราะว่าเป็นขั้วแม่เหล็กออกจากจุดหนึ่งและกลับไปยังอีกจุดหนึ่ง

          จุดมืดมีโครงสร้างที่น่าสนใจ ตรงกลาง เรียกว่า umbra (เงามืด) ที่มืดสนิท และล้อมรอบเป็น penumbra (เงามัว) ที่มีเส้นๆ เส้นแรงแม่เหล็กเช่นเดียวกัน บ่อยครั้งที่แก๊สของดวงอาทิตย์จะถูกค้างไว้ตามเส้นแรงแม่เหล็ก เมื่อเราสอนนักเรียน เราจะเรียกว่าแก๊ส แต่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า พลาสมา  เป็นแก๊สที่แตกตัวเป็นไอออนกับอิเล็กตรอนแล้ว  เป็นตัวนำไฟฟ้าด้วย เพราะฉะนั้นจะมีการตอบสนองกับสนามแม่เหล็กเป็นพิเศษ

          เราจะเคยเรียนว่า เมื่อมีสนามแม่เหล็ก อนุภาคมีประจุ ก็จะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบๆ สนามแม่เหล็ก และยิ่งไปกว่านั้น สามารถเคลื่อนที่ขนานกับสนามแม่เหล็กได้ หรือเคลื่อนที่เป็นเกลียวล้อมรอบสนามแม่เหล็ก อนุภาคมีประจุ จะผูกไว้กับสนามแม่เหล็ก ถ้าสนามแม่เหล็กแรง พลาสมาจะค้างไว้ตามสนามแม่เหล็ก แต่ถ้าพลาสมาเคลื่อนที่เร็ว จะสามารถลากสนามแม่เหล็กไปด้วย

          หากเรามองจากผิวโลก เราสามารถเห็นชั้นบรรยากาศเหนือผิวดวงอาทิตย์ได้ เมื่อเกิดปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวง โชคดีมากที่เมื่อมองจากโลกของเรา ดวงจันทร์ในท้องฟ้าและดวงอาทิตย์ในท้องฟ้า จะมีขนาดเท่าๆ กัน เป็นเรื่องบังเอิญมาก และเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่มาบังดวงอาทิตย์พอดี เราจะสามารถเห็นชั้นบรรยากาศที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์

          ถัดจากชั้นบรรยากาศ Photosphere เป็นชั้น Chromosphere มีอุณหภูมิลดลง เป็น 4000 องศา เพราะฉะนั้นลักษณะของแสงจะเปลี่ยนตามอุณหภูมิ กลายเป็นแสงสีแดง

          ถัดมาเป็น Corona ซึ่งอุณหภูมิจะขึ้นมาอีกเป็นล้านองศา ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถอธิบายได้สมบูรณ์ ลักษณะการเปล่งรังสีความร้อนจะเปลี่ยนไปด้วย คือ แทนที่จะเปล่งรังสีความร้อนเป็นแสงที่มองเห็นได้ กลับเปลี่ยนเป็นเปล่งรังสีเอกซ์แทน มีประโยชน์ในการติดตั้งอุปกรณ์ในอวกาศ เพื่อถ่ายภาพดวงอาทิตย์ในรังสีเอกซ์ ถ่ายจากโลกไม่ได้ เพราะรังสีเอกซ์ผ่านบรรยากาศโลกไม่ได้

          ภาพพลาสมาที่ค้างอยู่ที่สนามแม่เหล็กที่เป็นเส้นๆ เป็นภาพที่ถ่ายในช่วง Solar Maximum คือช่วงจุดมืดจำนวนมาก วัฏจักรของดวงอาทิตย์ของจุดมืด Sunspot จุดมืดจะมีมากขึ้นทุกๆ 11 ปี บางช่วงจุดมืดจะน้อยมาก หรือบางช่วงจะไม่มีจุดมืดเลย จะพบการมีจุดมืดจำนวนมากอีกประมาณ 4-5 ปีข้างหน้า ซึ่งนักดาราศาสตร์ยังไม่สามารถบอกได้ว่าทำใมวัฏจักรต้องเป็น 11 ปี และดาวฤกษ์ทั่วไปด้วยที่มีวัฏจักรแบบนี้ ไม่ใช่เฉพาะดวงอาทิตย์ของเราเท่านั้น

          บรรยากาศของดวงอาทิตย์ไม่ได้นิ่ง แต่มีส่วนที่ไหลออกมาอย่างต่อเนื่อง ทุกทิศทาง ด้วยความเร็วสูง ระดับ 400กิโลเมตรต่อวินาที เรียกว่าลมสุริยะ  สามารถกระทบสนามแม่เหล็กของโลกได้เช่นเดียวกัน ทุกวันจะมีการบีบสนามแม่เหล็กของโลกเข้ามา เนื่องจากลมสุริยะ ซึ่งจัดว่าเป็นสภาวะปกติ สรุปว่า สสารจากดวงอาทิตย์ ไม่ได้จบแค่ดวงอาทิตย์แต่แผ่ออกมาข้างนอก เลยโลกเราไปอีก แต่ไม่สามารถบอกได้ว่าไปไกลเท่าไร (ลมสุริยะเกิดขึ้นทุกวันเป็นปกติ)

          จากที่ได้กล่าวแล้วว่า เมื่อพลาสมาเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง จะสามารถลากสนามแม่เหล็กออกมาด้วย พลาสมาที่ออกจากดวงอาทิตย์ที่เป็นลมสุริยะจะลากสนามแม่เหล็กออกจากดวงอาทิตย์ด้วย  และที่สนามแม่เหล็กเป็นเส้นโค้งงอ เพราะดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเอง นอกจากนี้ยังมีความปั่นป่วนด้วย โดยทั่วไปทางด้านฟิสิกส์ เมื่อมีของไหลที่ไหลด้วยความเร็วสูง มักจะมีความปั่นป่วนด้วย ทำให้เกิดเป็นเส้นหยักๆ เป็นความสัมพันธ์ของการเคลื่อนที่ของอนุภาค ที่เราทำงานวิจัยมากในประเทศไทยนั้น จะเป็นเรื่องอนุภาคพลังงานสูงที่ออกมาจากดวงอาทิตย์ ซึ่งมักจะตามสนามแม่เหล็ก ความหยักหรือความไม่เป็นระเบียบของสนามแม่เหล็ก จะสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของอนุภาค

Prof. David Ruffolo, Ph.D. ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์
มหาวิทยาลัยมหิดล

ที่มาจาก : charkarn.com