ระบบสุริยะจักรวาล

ลำดับตอนที่ #3 : ดวงอาทิตย์ (The sun)

ดวงอาทิตย์ ( The Sun )

  ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สำคัญในระบบสุริยะ เป็นดาวฤกษ์ สีเหลือง มีอายุเกือบ 5,000 ล้านปี อยู่ห่าจากโลกของ เราประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาเดินทางมายังโลกเพียง 8.3 นาที หรือ 499 วินาทีเท่านั้น พลังงานจำนวนมหาศาล ในดวงอาทิตย์ได้มา จากการ เปลี่ยนก๊าซไฮโดรเจนเป็น ฮีเลียมที่อุณหภูมิประมาณ 15 ล้านเคลวิน หรือประมาณ 27 ล้านองศาฟาเรนไฮต์
ดวงอาทิตย์มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่มากกว่าโลกของเรา109 เท่า มีปริมาตร 1,300,000 เท่าของโลก และมีมวล มากกว่าโลกของเรา 333,434 เท่า กาลิเลโอเป็นคนแรก ที่พิสูจน์ให้เห็นว่า ดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเอง และจากการศึกษาของนักดาราศาสตร์ทำให้ทราบว่า การหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ ในบริเวณเส้นศูนย์สูตรจะมีความเร็วกว่าที่บริเวณขั้ว เหนือและขั้วใต้

     ดังนั้น นักดาราศาสตร์ บางคนจึงมีความเห็นว่ารูปร่างของดวงอาทิตย์ มีลักษณะเป็นทรงรีรูปไข่ ทั้งนี้เพราะ เกิดแรงหนีศูนย์กลาง ที่มาจากการหมุน ซึ่งทำให้ดาวเคราะห์บริวารเป็นรูปทรงรีด้วย
บริเวณผิวดวงอาทิตย์ จะมีความสว่าง สามารถมองเห็นได้ เราเรียกว่า บริเวณโฟโตสเฟียร์ (Photosphere) เป็นชั้นที่มีธาตุที่พบทั้งหมด แต่จะไม่อยู่ในสภาพของแข็ง ซึ่งอาจจะรวมกันเป็นกลุ่มอนุภาคของเหลว ชั้นโฟโตสเฟียร์จะป็นชั้นที่แผ่พลังงานของดวงอาทิตย์สู่อวกาศ เป็นชั้นบางๆ แต่ค่อนข้างทึบแสง มีความหนาประมาณ 400 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีอุณหภูมิแปรเปลี่ยนตั้งแต่ประมาณ 10,000 เคลวิน ที่บริเวณ ส่วนลึกที่สุดจนถึง 6,000 เคลวินที่บริเวณส่วนบนสุดถัดจากชั้น โฟโตสเฟียร์ขึ้นมา ประมาณ 19,200 กิโลเมตร จะเป็นชั้นโครโมสเฟียร์ (Chromosphere) ซึ่งเป็นชั้นค่อนข้างโปร่งแสงที่มีความหนาประมาณ 4,800 กิโลเมตร อุณหภูมิของชั้นโครโมสเฟียร์ จะเพิ่มมากขึ้นตามระยะทางที่ห่างออกไปข้างนอก คือจะมีอุณหภูมิตั้งแต่ประมาณ 4,500 เคลวิน จนถึง 1,000,000 เคลวิน ดังนันชั้นบนสุดของ ชั้นโครโมสเฟียร์ จะเป็นชั้นบริเวณที่มีปรากฎการณ์รุนแรงมาก ซึ่งจะมองเห็นแนวโค้ง เป็นสีสุกใสในขณะเกิดสุริยุปราคา เนื่องจากขณะที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงนั้น ชั้นของโฟโตสเฟียร์จะถูกดวงจันทร์บดบังอยู่ชั่วขณะหนึ่ง ทำให้มองเห็นชั้นของโครโมสเฟียร์เป็นแนวเว้า มีสีส้ม-แดง อยู่ในบริเวณของดวงจันทร์

ข้อมูลจำเพาะของดาวอาทิตย์

ห่างจากจุดศูนย์กลางกาแลกซี่	25,000 ปีแสง
Eccentricity	0.047
คาบการหมุนรอบตัวเอง	25.38 วันบนโลก
คาบการหมุนรอบศูนย์กลางกาแลกซี่	225ล้าน ปีบนโลก(1 comic year) ด้วยความเร็ว 220 กิโลเมตรต่อวินาที
ระนาบโคจร (Inclination)	0:773 องศา
แกนเอียงกับระนาบโคจร	98 องศา
มวล	2 x 1027 ตัน หรือ 332,946  เท่าของโลก (99%ของมวลของระบบสุริยะ)
เส้นผ่านศูนย์กลาง	1,391,980  กิโลเมตร (โลก 12,756 กิโลเมตร ที่เส้นศูนย์สูตร)
แรงโน้มถ่วง	27.90 เท่าของโลก
ความเร็วหลุดพ้น	617.5 กิโลเมตรต่อวินาที
ความหน่าแน่น	1 ต่อ 1.409 เมื่อเทียบกับน้ำ
ความสว่างสูงสุด	-26.8 (600,000 เท่าของความสว่างของดวงจันทร์)

      ในศตวรรษที่ 19 นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีชื่อ Angelo Secchi ได้อธิบายถึงชั้นโครโมสเฟียร์ที่ขอบของดวงอาทิตย์ว่า เหมือนทุ่งหญ้ากำลังถูกไฟไหม้ ซึ่งเกิดจากกลุ่มก๊าซ ที่เรียกว่า สปิคุล (Spicules) เป็นลำเล็กๆ พุ่งขึ้นไปข้างบนเป็นแถว ด้วยความเร็วประมาณ 20 - 30 กิโลเมตรต่อวินาที พุ่งตัวสูงประมาณ 8,000 กิโลเมตร และจากการวิจัยด้วยสเปกโตรสโคป พบว่า ลำก๊าซ สปิคุลนี้ มีอุณหภูมิถึง 10,000 เคลวิน ในบริเวณใจกลางของมัน แต่ที่บริเวณผิวจะมีระดับความร้อนสูงกว่าถึง 50,000 เคลวิน ซึ่งละอองก๊าซที่มีความร้อนสูงมากนี้ จะเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ส่วนประกอบชั้นนอกที่เรียกว่า โคโรนา (Corona) คือก๊าซที่ส่องแสงสว่างหุ้มอยู่รอบๆ ดวงอาทิตย์ มีลักษณะปรากฎเป็นแสงเรือง มีรัศมีสีนวลสุกสกาวในขณะที่เกิดสุริยุปราคราเต็มดวง คุณสมบัติที่น่าอัศจรรย์ ของโคโรนาคือ การที่มีอุณหภูมิสูงมากตั้งแต่ 1,500,000 เคลวิน ถึง 2,500,000 เคลวิน การที่โคโรนา มีอุณหภูมิสูงมากเช่นนี้ จะเกิดการระเหยของก๊าซออกไปอย่างต่อเนื่อง ทำให้มีอุณหภูมิประจุไฟฟ้าที่เรียกว่า ลมสุริยะ (Solar wind) แพร่กระจายออกมาข้างนอก แล้วแพร่เข้ามายังบริเวณใกล้เคียง โลกเรา ด้วยความเร็ว 300 - 1,000 กิโลเมตรต่อนาที ดังนั้นในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ จึงเต็มไปด้วยพลาสมา ที่มีความร้อนสูงและมีสภาพที่แตกตัวเป็นอิออน ลักษณะพื้นผิวของ ดวงอาทิตย์นั้น จะเห็นภาพปรากฎที่เรียกว่า จุดดำบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) เป็นบริเวณสีคล้ำบนตัวดวงหรือบนชั้นโฟโตสเฟียร์ โดยมีส่วนกลางดำคล้ำกว่าเรียกว่า เงามืด (Umbra) ส่วนรอบๆมีสีจางกว่าเรียกว่า เงาสลัว (Penumbra) บริเวณจุดบนดวงอาทิตย์นี้ ไม่ได้มืดหรือดับไป ดังที่บางคนเข้าใจ แท้จริงแล้วจุดเหล่านี้ มีความสว่างและมีความร้อนยิ่งกว่าทังสเตนขณะถึงจุดหลอมเหลว ซึ่งบางจุดมีอุณหภูมิสูงถึง 3,800 เคลวิน แต่ที่เห็นว่ามืดเป็นเพียงความรู้สึก ที่เกิดจากแสงสว่างที่จ้ากว่า ของชั้นโฟโตสเฟียร์ ตัดกับจุดนี้ จึงทำให้เรามองเห็นเป็นจุดดำ สำหรับการปรากฎมืดคล้ำ (Darkening of Limb) ลักษณะนี้เป็นสิ่งยืนยันให้เราทราบว่าดวงอาทิตย์มิใช่ของแข็ง แต่เป็นกลุ่มก๊าซ ที่แผ่รังสีออกไป ได้ไม่เท่ากัน

ส่วนประกอบของดวงอาทิตย์

     ดวงอาทิตย์เป็นกลุ่มแก๊ซขนาดใหญ่ เนื่องจากมวลของแก๊ซมีขนาดมหาศาล ทำให้มีความดันที่แกนกลางสูง มาก ทำให้สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบรวมตัว (นิวเคลียร์ฟิวชัน) ได้อย่างต่อเนื่อง พลังงานที่ได้ทำให้บริเวณแกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิกว่า ๑๕ ล้านเคลวิน พลังงานความร้อนที่ได้ทำให้เกิดกระบวนการต่อเนื่องต่าง ๆ มากมาย โดยส่วนใหญ่จะถูกดูดกลืนโดยแก๊ซในดวงอาทิตย์เอง ส่งผลให้ บริเวณผิวนอกของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิเหลือเพียงประมาณ ๖๐๐๐ เคลวิน และทำให้แสงแดด มีการกระจายความเข้มใกล้เคียงกับการแผ่รังสีของวัตถุดำที่ ๖๐๐๐ เคลวินนั่นเอง

ดวงอาทิตย์มีองค์ประกอบสำคัญ

ได้แก่ ส่วนแก่น (core) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชัน ถัดออกมารวมเรียกว่าชั้นแผ่รังสี (radiative zone) เนื่องจากเป็นส่วนที่รับและดูดกลืนรังสีอันเนื่องมาจากพลังงานที่ผลิตได้ ชั้นนอก เรียกว่าชั้นพาความร้อน (convective zone) ซึ่งเป็นชั้นที่อนุภาคซึ่งได้รับพลังงานความร้อนจากชั้นแผ่รังสีมีการเคลื่อนที่ ถ่ายเทพลังงานให้กันและกัน ทำให้มีการพาพลังงานออกมาสู่ผิวชั้นนอกได้ บริเวณที่เป็นเปลือกและมีลักษณะส่องสว่าง เรียกว่า โฟโตสเฟียร์ (photosphere) นอกจากนี้ยังมีปรากฏการณ์อื่น ๆ ซึ่งส่งผลต่อการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ เช่น การปะทุ (flare) และโคโรนา (corona) เป็นต้น