บทความเรื่องดวงอาทิตย์

บทความเรื่องดวงอาทิตย์

จากวิกิพีเดียสารานุกรมเสรี

ดวงตะวันเป็นดาวฤกษ์ ณศูนย์กลางระบบสุริยะ เป็นพลาสมาร้อนทรงแทบกลมบริบูรณ์โดยมีการเคลื่อนพาซึ่งผลิตสนามไฟฟ้าผ่านขั้นตอนไดนาโมตอนนี้เป็นแหล่งพลังงานสำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกมีเส้นผ่าศูนย์กลางราวๆ1.39ล้านกม.ใหญ่มากยิ่งกว่าโลก109เท่ารวมทั้งมีมวลราว330,000เท่าของโลกคิดเป็นราวๆปริมาณร้อยละ99.86ของมวลทั้งสิ้นของระบบสุริยะมวลราวสามในสี่ของดวงตะวันเป็นไฮโดรเจนที่เหลือเป็นฮีเลียมเป็นหลักโดยมีจำนวนธาตุหนักกว่าบางส่วนและก็ออกสิเจนคาร์บอนนีออนรวมทั้งเหล็ก

ดวงตะวันเป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักระดับจี (G2V)ตามการจัดหมวดหมู่ดาวฤกษ์ตามระดับสเปกตรัม โดยมักถูกเรียกอย่างไม่เป็นทางการว่า”ดาวเล็กแกร็นเหลือง”ดวงตะวันก่อตัวขึ้นเมื่อราวๆ4.6พันล้านปีกลายจากการยุบของแรงโน้มถ่วง (gravitational collapse)ของสสารข้างในรอบๆกรุ๊ปก้อนเมฆโมเลกุลขนาดใหญ่สสารนี้โดยมากรวมอัดแน่นอยู่ที่จุดศูนย์กลางที่เหลือบีบตัวลงลงเป็นแผ่นโคจรซึ่งเปลี่ยนมาเป็นระบบสุริยะมวลศูนย์กลางร้อนแล้วก็หนาแน่นมากมายจนถึงเริ่มเกิดปฏิกิริยาปรมาณูฟิวชั่น ณแก่นดาวซึ่งมั่นใจว่าเป็นขั้นตอนการกำเนิดดาวฤกษ์โดยมาก

พระอาทิตย์แก่มาได้ราวๆครึ่งอายุขัยแล้วไม่มีความเคลื่อนไหวมากเท่าไรนักตรงเวลากว่า4พันล้านปีมาแล้วและก็คาดว่าจะอยู่ในภาวการณ์ค่อนข้างจะเสถียรไปแบบนี้อีก5พันล้านปีในแต่ละวินาทีปฏิกิริยาหลอมนิวเคลียส (ฟิวชัน)ของพระอาทิตย์สามารถเปลี่ยนแปลงไฮโดรเจนอะตอมจำนวน600ล้านตันให้เปลี่ยนเป็นฮีเลียมและก็เปลี่ยนแปลงสสาร4ล้านตันให้เป็นพลังงานจากปฏิกิริยาดังที่กล่าวมาแล้วกว่าพลังงานนี้จะหนีออกมาจากแกนพระอาทิตย์มาสู่ผิวได้จะต้องใช้เวลานานราว10,000ถึง170,000ปีในอีกราว5พันล้านปีด้านหน้าเมื่อปฏิกิริยาฟิวชันไฮโดรเจนในแก่นของดวงตะวันน้อยลงถึงจุดที่ไม่อยู่ในดุลยภาพน้ำสถิตถัดไปแก่นของดวงตะวันจะมีความหนาแน่นรวมทั้งอุณหภูมิมากขึ้นส่วนชั้นนอกของพระอาทิตย์จะขยายออกจนถึงในที่สุดเป็นดาวยักษ์แดง มีการคำนวณว่าดวงตะวันจะใหญ่พอกลืนวงโคจรปัจจุบันนี้ของดาวพุธรวมทั้งดาวศุกร์ แล้วก็ทำให้โลกอาศัยอยู่มิได้

มนุษย์รู้จุดสำคัญของดวงตะวันที่มีโลกมาตั้งแต่สมัยก่อนประวัติศาสตร์รวมทั้งบางวัฒนธรรมถือพระอาทิตย์เป็นเทพเทวดา การหมุนของโลกแล้วก็เส้นทางโคจรรอบดวงตะวันของโลกเป็นฐานรากของปฏิทินสุริยคติซึ่งเป็นปฏิทินที่ใช้กันแพร่หลายในขณะนี้

ภาพรวมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์

ดวงตะวันจัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่3ซึ่งคาดคะเนกันว่าก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ๆ 4 ด้วยเหตุว่ามีการศึกษาและทำการค้นพบธาตุหนักยกตัวอย่างเช่น ทองและก็ยูเรเนียมในจำนวนมากซึ่งธาตุพวกนี้อาจเป็นเพราะปฏิกิริยาปรมาณูจำพวกดูดความร้อนช่วงเวลาที่กำเนิดมหานวดาราหรือการดูดดูดซับนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นลำดับที่สองซึ่งมีมวลมากมาย

ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการเรียนรู้แบบจำลองคอมพิวเตอร์กล่าวถึงวัฏจักรดาวฤกษ์นักดาราศาสตร์คาดคะเนว่าดวงตะวันแก่ราว5,000ล้านปี5 ในตอนนี้พระอาทิตย์กำลังอยู่ในลำดับหลักทำหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมโดยทุกๆวินาทีมวลสารของดวงตะวันมากยิ่งกว่า4ล้านตันถูกกลายเป็นพลังงานพระอาทิตย์ใช้เวลาคร่าวๆ1หมื่นล้านปีสำหรับการยังคงอยู่ในลำดับหลัก

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของพระอาทิตย์หมดลงวาระสุดท้ายของพระอาทิตย์ก็มาถึง(เป็นการพ้นไปจากลำดับหลัก)โดยดวงตะวันจะเริ่มเจอกับวาระสุดท้ายเป็นการแปรเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดงข้างใน4-5พันล้านปีเปลือกนอกของดวงตะวันขยายตัวออกไปส่วนแกนนั้นยุบลงและก็ร้อนขึ้นสลับกับเย็นลงมีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและก็ออกสิเจนที่อุณหภูมิราว100ล้านเคลวินจากเหตุการณ์ข้างต้นดูท่าพระอาทิตย์จะกลืนรับประทานโลกให้หลอมลงไปกลมกลืนแต่ว่าจากรายงานศึกษาค้นคว้าฉบับหนึ่ง6ได้เรียนรู้พบว่าวิถีโคจรของโลกจะตีจากพระอาทิตย์เนื่องจากว่ามวลของดวงตะวันได้สูญเสียไปกระทั่งแรงดึงดูดระหว่างมวลมีค่าน้อยลงแม้กระนั้นแต่กระนั้นน้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงตะวันเผาผลาญจนถึงระเหยสิ้นไปในอวกาศและก็บรรยากาศโลกก็สูญหายไปจนถึงไม่เอื้อแก่ชีวิตถัดมาได้มีการศึกษาค้นพบว่าดวงตะวันนั้นจะสว่างขึ้น10 เปอร์เซนต์ทุกๆ1000ล้านปีถึงในตอนนั้นโลกก็ไม่สามารถเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้วเวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลกก็เลยเหลือเพียง500ล้านปีแค่นั้น

แผนภาพชีวิตดวงตะวัน

ภายหลังที่พระอาทิตย์ได้ผ่านภาวะการเป็นดาวยักษ์แดงแล้วอุณหภูมิจากปฏิกิริยาการรวมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงข้างในแกนก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงตะวันภายนอกผละตัวออกมาจากแกนกำเนิดเป็นเนบิวลาดาวนพเคราะห์ แล้วสูญหายไปในความมืดมนมิดของอวกาศและก็เป็นสิ่งของสำหรับสร้างดาวฤกษ์และก็ระบบสุริยะรุ่นต่อไปส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะเปลี่ยนเป็นดาวแคระแกร็นขาวที่ร้อนมากและก็มีแสงจางมากมายก่อนที่จะดับลงแปลงเป็นดาวเล็กแกร็นดำ จากทั้งปวงที่กล่าวมานี้เป็นชีวิตของดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลาง67

โครงสร้าง

พระอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะมีมวลคิดเป็นปริมาณร้อยละ99ของระบบสุริยะดวงตะวันเป็นดาวฤกษ์ที่มีทรงแทบเป็นทรงกลมโดยมีความแบนที่ขั้วเพียงแต่หนึ่งในเก้าล้าน8 ซึ่งมีความหมายว่าความไม่เหมือนของเส้นผ่าศูนย์กลางที่ขั้วกับเส้นผ่าศูนย์กลางที่เส้นอีเควเตอร์มีเพียงแต่10กิโลจากการที่ดวงตะวันมีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมาไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งทำให้อัตราความเร็วของการหมุนรอบกายเองในแต่ละส่วนมีความไม่เหมือนกันอย่างเช่นที่เส้นอีเควเตอร์จะหมุนเร็วกว่าที่ขั้วที่เส้นอีเควเตอร์ของพระอาทิตย์มีคาบการหมุนรอบข้างเอง25วันส่วนที่ขั้วมีคาบ35วันแม้กระนั้นเมื่อพิจารณาบนโลกแล้วจะพบว่าคาบของการหมุนรอบข้างเองที่เส้นอีเควเตอร์ของพระอาทิตย์เป็น28วัน

ดวงตะวันมีความหนาแน่นเยอะที่สุดรอบๆแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงานและก็มีค่าลดลงเกือบจะเป็นรูปเอ็กโพเนนเชียลตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกนรวมทั้งหากว่าข้างในดวงตะวันนั้นจะไม่สามารถที่จะเห็นได้แม้กระนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเรียนข้างในได้ผ่านทางการใช้คลื่นสั่นสะเทือนในดวงตะวัน

แกน

ส่วนแกนของดวงตะวันคาดการณ์ว่ามีรัศมีเป็น0.2เท่าของรัศมีดวงตะวันความหนาแน่นโดยประมาณ150,000โลต่อลูกบาศก์เมตรหรือ150เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลกอุณหภูมิราวๆ13,600,000เคลวินทั้งชีวิตส่วนมากของพระอาทิตย์ด้านในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนซึ่งเปลี่ยนแปลงไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมพลังงานที่ได้นี้ทำให้ที่เหลือของดวงตะวันสุกสว่างและก็ฉายแสง

ทุกๆวินาทีจะมีนิวเคลียสของไฮโดรเจน3.4×1038 ตัวถูกดัดแปลงเป็นฮีเลียมผลิตพลังงานได้383×1024 จูลหรือเทียบเคียงได้กับดักระเบิดสามไนโตรโทลูอีน (TNT)ถึง9.15×1019โลพลังงานจากแกนของดวงตะวันใช้เวลานานมากมายสำหรับในการขึ้นสู่ผิวเป็นอย่างมากเป็น50ล้านปี9 อย่างต่ำเป็น17,000ปี10เพราะเหตุว่าโฟตอนพลังงานสูง(รังสีเอกซ์และก็รังสีแกมมา)ถูกดูดไปในพลาสมาแล้วเปล่งแสงพลังงานออกมาสลับกันเรื่อยทุกๆระยะไม่กี่มม.

เขตแผ่รังสีความร้อน

ภาพอธิบายองค์ประกอบของพระอาทิตย์

ในส่วนของเขตแผ่รังสีความร้อน (radiation zone)ซึ่งอยู่ในตอน0.2ถึง0.7ส่วนของรัศมีพระอาทิตย์ในชั้นนี้ไม่มีการนำความร้อน (convection)ด้วยเหตุว่าอัตราความไม่เหมือนของอุณหภูมิเทียบกับระยะความสูงน้อยกว่าอัตราการเปลี่ยนอุณหภูมิตามความสูงแบบอะเดียกางตำหนิก (adiabatic lapse rate)พลังงานในส่วนนี้ถูกนำออกมาข้างนอกช้ามากมายตามที่ได้กล่าวไว้ก่อนแล้ว

เขตพาความร้อน

ในส่วนของเขตพาความร้อน(convection zone)ซึ่งอยู่รอบๆเปลือกนอกที่เหลือเป็นส่วนที่พลังงานถูกระบายผ่านแท่งความร้อน(heat column)โดยเนื้อสารที่ร้อนแล้วก็มีพลังงานเริ่มจากข้างล่างแล้วไหลขึ้นข้างบนจนกระทั่งผิวต่อจากนั้นระบายความร้อนแล้วก็กลับลงไปใหม่แท่งความร้อนสามารถพิจารณาได้จาก“เกล็ด”บนรูปถ่ายผิวพระอาทิตย์

โฟโตสเฟียร์

ในส่วนของโฟโตสเฟียร์ (photosphere)แสดงว่าทรงกลมที่แสงสว่างซึ่งเป็นส่วนที่พวกเราเห็นดวงตะวันแสงไฟที่เปล่งแสงในพระอาทิตย์นั้นมีต้นเหตุมาจากอิเล็คตรอนชนกับอะตอมไฮโดรเจนกำเนิดเป็นH1112 เหนือชั้นนี้แสงแดดก็จะถูกปล่อยออกมาและก็มีอุณหภูมิลดลงตามความสูงที่มากขึ้นจนถึงทำให้มองเห็นรอยมัวตรงขอบพระอาทิตย์ในรูปภาพถ่าย(ดังรูปถ่ายข้างบน)

บรรยากาศ

บรรยากาศของดวงตะวันมี3ชั้นยกตัวอย่างเช่น ชั้นอุณหภูมิต่ำสุด(temperature minimum) วัวรโมสเฟียร์ (chromosphere)เขตแปลงผ่าน(transition region) วัวโรท้องนา (corona)แล้วก็เฮลิโอสเฟียร์ (heliosphere) เป็นลำดับจากต่ำไปสูง

ชั้นแรกชั้นอุณหภูมิต่ำสุดมีอุณหภูมิราวๆ4,000 เคลวิน รวมทั้งครึ้ม500กม.ชั้นต่อไปเป็นวัวรโมสเฟียร์ซึ่งมีความหมายว่ารงคมณฑลหรือทรงกลมที่สีเหตุที่เรียกชื่อนี้ก็เพราะว่ามองเห็นเป็นแสงสีแวบขณะกำเนิดสุริยคราสชั้นนี้ครึ้ม2,000กม.ชั้นถัดไปเป็นเขตเปลี่ยนแปลงผ่านซึ่งอุณหภูมิบางทีอาจติดลบถึงล้านเคลวินรวมทั้งยิ่งต่ำขึ้นไปอีกในชั้นวัวโรท้องนาทำให้สิ่งนี้คือปัญหาคาใจนักวิทยาศาสตร์ซึ่งก็คาดคะเนว่าอาจเป็นเพราะการต่อเชื่อมทางแม่เหล็ก(magnetic connection)ชั้นที่เหลือชั้นท้ายที่สุดเป็นเฮลิโอสเฟียร์หรือดวงตะวันเป็นชั้นที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึงซึ่งอาจมากกว่า20 หน่วยดาราศาสตร์ (20เท่าของระยะทางจากโลกถึงดเว้นวงอาทิตย์)