มุเทน

ผู้เขียน : มุเทน

อัพเดท: 08 ม.ค. 2008 07.52 น. บทความนี้มีผู้ชม: 11052 ครั้ง

ดวงอาทิตย์ ไม่ได้ให้เราแค่แสงสว่าง


ตอนที่ 1

แสงสว่างจากดวงอาทิตย์มีความสำคัญอย่างมากต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลก และในขณะเดียวกันอนุภาคพลังงานสูงที่เกิดจากการประทุอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์ (โซลาแฟลร์: solar flare) และเคลื่อนที่มากับลมสุริยะ (solar wind) ก็มีผลกระทบต่อสภาพ แวดล้อมในอวกาศ รวมถึงยานสำรวจ ดาวเทียม และโลกของเราด้วย

การประทุอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์ ถ่ายโดย
ยานอวกาศโซโฮเมื่อวันที่ 24 กรกฎาคม 2542
 
ภาพวาดยานอวกาศโซโฮและดวงอาทิตย์

ด้วยเหตุที่ดวงอาทิตย์มีความสำคัญมาก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สุริยะทั่วโลก องค์การอวกาศนาซา (NASA) รวมไปถึงองค์การอวกาศยุโรป (ESA) ให้ความสนใจและศึกษาค้นคว้าดวงอาทิตย์อย่างจริงจัง ปริศนาต่างๆ ที่นักวิทยาศาสตร์สุริยะให้ความสนใจ อาทิเช่น ทำไมคอโรนา (corona) ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นได้เฉพาะเวลาเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง จึงมีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นผิวหลายพันเท่า หรือกรณีบ่วงสุริยะอาจจะเป็นสภาวะของแม่เหล็กที่มองเห็นได้ หรือพลวัตของบ่วงสุริยะดังกล่าวอาจเป็นต้นเหตุให้คอโรนามีความร้อนสูงกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ หรือ ทำไมดวงอาทิตย์จึงสว่างที่สุดเมื่อมีจุดมืด (sunspot) มากที่สุด

ปี 1995 องค์การอวกาศยุโรปและองค์การอวกาศนาซาได้ร่วมมือกันภายใต้โครงการยานสำรวจโซโฮ (SOHO: SOlar Heliospheric Observatory) ที่บรรจุเครื่องมือทางวิทยาสตร์จำนวนมากถึง 12 ชิ้น เพื่อทำการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ ที่ระยะ 1.5 ล้านกิโลเมตรห่างจากโลก โดยประหนึ่งว่า ยานสำรวจโซโฮเปรียบเสมือนหอดูดวงอาทิตย์ที่โคจรในอวกาศรอบดวงอาทิตย์

ถึงแม้ว่านักวิทยาศาสตร์สุริยะได้รับข้อมูลต่างๆ จำนวนมากมายจากยานสำรวจโซโฮ แต่ข้อมูลดังกล่าวที่ได้มาเกือบทั้งหมดกลับนำไปสู่คำถามใหม่ๆ ที่เป็นปฏิกิริยาที่ไม่รู้จบในกรณีของพลาสมากับสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ จนยากต่อการแยกแยะว่าอะไรเป็นเหตุ และอะไรเป็นผล ซึ่งข้อสงสัยดังกล่าวล้วนแต่ยังไม่มีคำอธิบายหรือการพิสูจน์ที่เป็นรูปธรรมที่ชัดเจน

ข้อมูลดวงอาทิตย์
ระยะห่างจากโลก (ค่าเฉลี่ย) 149.595 ล้านกิโลเมตร
เส้นผ่านศูนย์กลาง 1.392 ล้านกิโลเมตร
อายุ 4.5 พันล้านปี
มวล 2 x 1030 กิโลกรัม
ความหนาแน่น (ค่าเฉลี่ย) 1.4 เท่าของค่าความหนาแน่นน้ำ
อุณหภูมิที่พื้นผิว 6,040 องศาเซลเซียส
อุณหภูมิที่แกนกลาง 15 ล้านองศาเซลเซียส
องค์ประกอบ 90% เป็นก๊าซไฮโดรเจน ส่วนที่เหลือเป็นก๊าซฮีเลียม และอื่นๆ


นักวิทยาศาสตร์ประมาณว่าดวงอาทิตย์มีอายุเข้าสู่วัยกลางคน โดยมีอายุประมาณสี่พันห้าร้อยล้านปี และถ้าไม่มีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เกิดขึ้นดวงอาทิตย์ก็คงมีอายุอีกห้าพันล้านปี โดยนักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์และประเมินจากปริมาณก๊าซที่จะต้องถูกใช้ในปฏิกริยานิวเคลียส์บนดวงอาทิตย์

ภายในดวงอาทิตย์
1. แกนกลาง (Core)

แกนกลางของดวงอาทิตย์เปรียบเสมือนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชันที่หลอมอะตอมของไฮโดรเจนกลายเป็นฮีเลียม และปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา โดยพลังงานดังกล่าวสามารถคำนวณได้จากสมการ E = mc2 ของไอน์สไตน์ โดยที่ m เป็นมวลของไฮโดรเจนที่หายไป และ c เป็นค่าความเร็วแสงในอวกาศ

โครงสร้างของดวงอาทิตย์

2. เขตแผ่รังสีความร้อน (Radiative zone)

เป็นบริเวณใกล้กับแกนกลางดวงอาทิตย์ที่มีสสารที่อัดตัวกันอย่างหนาแน่น โดยมีอนุภาคโฟตอน (photon) ในรูปของรังสีแกมมาที่มีพลังงานสูงมาก (เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่แกนกลาง) พยายามที่จะหาทางออกจากแกนกลางไปยังผิวของดวงอาทิตย์ ซึ่งการเคลื่อนที่ของอนุภาคดังกล่าวจะเป็นในลักษณะไม่มีทิศทางที่แน่นอนซึ่งทำให้เกิดการชนกันเอง โดยเส้นทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคโฟตอนเหล่านี้อาจจะใช้เวลาถึงพันล้านปี จึงจะสามารถทะลุมาถึงผิวของดวงอาทิตย์ได้

3. เขตพาความร้อน (convection zone)

อนุภาคพลังงานสูงเคลื่อนผ่านเขตแผ่รังสีความร้อน มายังเขตพาความร้อนซึ่งเสมือนหม้อต้มขนาดใหญ่ (ความหนาของเขตประมาณ 32,000 กิโลเมตร) ก๊าซที่ผุดขึ้นในเขตนี้จะพาพลังงานความร้อนสูงขึ้นสู่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ จากนั้นก๊าซดังกล่าวจะเย็นและจมลงเพื่อรับพลังงานความร้อนสูงอีกครั้ง

4. โฟโตสเฟียร์ (photosphere)

โฟโตสเฟียร์เป็นชั้นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่สูงประมาณ 1,000 กิโลเมตร ประกอบด้วยฟองก๊าซความร้อนสูง แสงสว่างที่เรามองเห็นในขณะที่มองดวงอาทิตย์โดยตรงจะเป็นแสงของชั้นโฟโตสเฟียร์ ในขณะที่โคโรนาและโซลาแฟลร์จะมองเห็นได้เฉพาะในขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง

การหมุนของดวงอาทิตย์ และจุดดับบนดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์มีการหมุนรอบตัวมันเองเหมือนกับดาวเคราะห์ทั่วไป แต่เนื่องจากดวงอาทิตย์มีลักษณะเหมือนลูกบอลพลาสมา ซึ่งไม่ได้เป็นเนื้อแข็งเหมือนกับโลกของเรา ดังนั้นคาบเวลาของการหมุนจะเปลี่ยนแปลงตามแลททิจูดและความลึก โดยที่พื้นที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรจะหมุนครบรอบตัวเองใน 25 วัน ซึ่งเร็วกว่าพื้นที่บริเวณขั้วของดวงอาทิตย์ที่หมุนครบรอบตัวเองใน 35 วัน การหมุนด้วยความเร็วที่แตกต่างกันนี้ถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ Richard Carrington ในปี 1863

จุดดับบนดวงอาทิตย์

ในการหมุนรอบตัวเองแต่ละรอบด้วยความเร็วที่แตกต่างกันนี้ ทำให้เส้นแรงแม่เหล็กรอบดวงอาทิตย์เกิดการพันกัน เมื่อลักษณะการพันกันของเส้นแรงแม่เหล็กในบริเวณหนึ่งๆ มีความหนาแน่นสูงมากจะส่งผลให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กในบริเวณดังกล่าวสูงตามไปด้วย ผลที่ตามมาคือสนามแม่เหล็กความเข้มสูงจะทำการขวางการไหลเวียนของก๊าซความร้อน ณ บริเวณนั้นทำให้เกิดเป็นจุดมืดดำบนดวงอาทิตย์ ซึ่งจุดดับเหล่านี้มีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ โดยทั่วไปจุดดับบนดวงอาทิตย์จะเกิดขึ้นเป็นกลุ่ม อาจถึง 100 จุดต่อการเกิดหนึ่งครั้ง โดยแต่ละจุดมีอายุไม่นาน อาจจะแค่ครึ่งวัน หรือ 2-3 สัปดาห์

ที่มา: สำนักกิจการอวกาศแห่งชาติ กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร
โดย รศ.ดร.สมภพ ภูริวิกรัยพงศ์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร


บทความนี้เกิดจากการเขียนและส่งขึ้นมาสู่ระบบแบบอัตโนมัติ สมาคมฯไม่รับผิดชอบต่อบทความหรือข้อความใดๆ ทั้งสิ้น เพราะไม่สามารถระบุได้ว่าเป็นความจริงหรือไม่ ผู้อ่านจึงควรใช้วิจารณญาณในการกลั่นกรอง และหากท่านพบเห็นข้อความใดที่ขัดต่อกฎหมายและศีลธรรม หรือทำให้เกิดความเสียหาย หรือละเมิดสิทธิใดๆ กรุณาแจ้งมาที่ ht.ro.apt@ecivres-bew เพื่อทีมงานจะได้ดำเนินการลบออกจากระบบในทันที