:: Learning Science - ระบบสุริยจักรวาล ::.. [The Sun

ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ศูนย์กลางของระบบสุริยะ เนื้อสารส่วนใหญ่ของระบบสุริยะอยู่ที่ดวงอาทิตย์ คือ มีมากถึง 99.87% เป็นมวลสารดาวเคราะห์รวมกันอย่างน้อยกว่า 0.13% ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็ก เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์อื่น ๆ บนฟ้า แต่เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกที่สุด จึงปรากฏเป็นวงกลมโต บนฟ้าของโลกเพียงดวงเดียว ดาวฤกษ์อื่นปรากฏเป็นจุดสว่าง เพราะอยู่ไกลมาก ขนาดที่แท้จริงโตกว่าโลกมาก มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 109 เท่าของโลก
	ดวงอาทิตย์สร้างพลังงานขึ้นมาเองโดยการเปลี่ยนเนื้อสารเป็นพลังงานตามสมการของไอน์สไตน์ E = mc2 (E คือพลังงาน, m คือ เนื้อสาร, และ c คือ อัตราเร็วของแสงสว่างในอวกาศซึ่งมีค่าประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที) บริเวณที่เนื้อสารกลายเป็นพลังงาน คือ แกนกลางซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านองศาเซลเซียส ณ แกนกลางของดวงอาทิตย์มีระเบิดไฮโดรเจนจำนวนมาก กำลังระเบิดเป็นปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ที่ไฮโดรเจนหลอมรวมกันกลายเป็นฮีเลียม ในแต่ละวินาทีไฮโดรเจนจำนวน 4 ล้านตันกลายเป็นพลังงาน ใน 1 ปีดวงอาทิตย์เมื่อเทียบกับมวลสารของดวงอาทิตย์ทั้งหมด 2 x 1027 ตัน หรือ 2,000 ล้านล้านล้านตัน หรือ 332,946 เท่าของโลก
ที่ผิวของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิประมาณ 5,700 องศาเซลเซียส หรือประมาณ 6,000 เคลวิน ดวงอาทิตย์จึงถูกจัดเป็นดาวฤกษ์สีเหลือง มีอายุประมาณ 5,000 ล้านปี เป็นดาวฤกษ์หลัก อยู่ในช่วงกลางของชีวิต ในอีก 5,000 ล้านปี ดวง อาทิตย์จะจบ ชีวิตลงด้วยการขยายตัวแต่จะไม่ระเบิด เพราะแรงโน้มถ่วงมีมากกว่าแรงดัน ในที่สุด ดวงอาทิตย์จะยุบตัวลงอย่างสงบกลายเป็นดาวขนาดเล็ก เรียกว่า ดาวแคระขาว
การถ่ายทอดพลังงานจากแกนกลางสู่ผิวต้องผ่านชั้นที่อยู่เหนือแกนกลางที่ เรียกว่า แถบการแผ่รังสี ซึ่งเป็นแถบที่กว้างไกลมากเหนือแถบการแผ่รังสีคือ แถบการพา โดยการหมุนเวียนของก๊าซร้อน จุดบนดวงอาทิตย์ ผิวของดวงอาทิตย์ที่เราสังเกตได้เรียกว่า เกตได้เรียกว่า โฟโทสเฟียร์ ความร้อนและแสงสว่าง ตลอดทั้งพลังงานในช่วงคลื่นอื่น ๆ แผ่กระจายจากดวงอาทิตย์สู่อวกาศ โดยการแผ่รังสีบนผิวระดับโฟโทสเฟียร์มีบริเวณที่อุณหภูมิต่ำกว่าข้างเคียง จนสังเกตเห็นเป็น จุดดำ เรียกว่า จุดบนดวงอาทิตย์ จุดเหล่านี้ไม่ใช่ลักษณะที่มีอยู่อย่างถาวร เกิดแล้ว มีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดเป็น กลุ่มจุด (spot groups) ซึ่งอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวถึง 100,000 กิโลเมตร ถ้าขยายจุดที่พัฒนาเต็มที่แล้วจะพบว่ารอบนอกของจุดมีความสว่างมากกว่าส่วนใน เรียกส่วนในที่มืดกว่าว่า อุมบรา (umbra) และเรียกส่วนรอบนอกที่มัว ๆ ว่า พีนุมบรา (penumbra) บริเวณอุมบรามีอุณหภูมิประมาณ 2,000 องศาเซลเซียส บริเวณพีนุมบรามี อุณหภูมิสูงถึง 4,000 องศาเซลเซียส ในขณะที่ข้างเคียงอุณหภูมิสูงถึง 5,700 องศาเซลเซียส จุดบนดวงอาทิตย์จึงไม่ใช่จุดดับอย่างที่อาจจะเข้าใจกัน เพราะยัง ร้อนอยู่มาก จุดดวงอาทิตย์เกิดขึ้นและหายไปตามลำดับรูปร่างซึ่งเรยกว่าแบบซูริค A จนถึง J ของกลุ่มจุด (A-J Zurich Classification) ระยะเวลาตั้งแต่เริ่มเกิดขึ้นถึงหายไป ยาวนานมากที่สุด 200 วัน เป็นกลุ่มจุดที่เกิดขึ้นระหว่างเดือนมิถุนายนถึงเดือนธันวาคม พ.ศ. 2486 แต่ละกลุ่มจุดมีอายุต่าง ๆ กัน จุดเล็ก ๆ อาจมีอายุน้อยกว่า 1 ชั่วโมง

บรรยากาศของดวงอาทิตย์
	จุดบนดวงอาทิตย์มีประโยชน์ในการวัดอัตราการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ ซึ่งพบว่ามีคาบ 27.3 วัน (อัตราการหมุนรอบตัวเอง ณ บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ยาว 24.6 วันต่อรอบ ที่ละติจูด 30 องศา 25.8 วัน ที่ละติจูด 60 องศา 30.9 วัน และที่ขั้ว 34.0 วัน) ในปี พ.ศ. 2433 มอนเดอร์ (E.W.Maunder) นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษได้ตรวจสอบข้อมูลเก่า ๆ เกี่ยวกับจุดบนดวงอาทิตย์ และพบว่าระหว่างปี พ.ศ. 2188-2258 เป็นช่วงที่ดวงอาทิตย์ไม่ค่อยมีจุดเลย จึงไม่มีปีซึ่งมีจุดมากและปีซึ่งมีจุดน้อย การศึกษาต่อมาทำให้เชื่อว่า ช่วงเวลาดังกล่าว ดวงอาทิตย์มีบรรยากาศที่เรียกว่า คอโรนา น้อยหรือไม่มีเลย
มีเรื่องน่าสนใจที่อาจเกี่ยวข้องกับดวงอาทิตย์ คือ การผันแปรของภูมิอากาศในประเทศอังกฤษในทศวรรษปี พ.ศ. 2223 กล่าวคือ น้ำในแม่น้ำเทมส์กลายเป็นน้ำแข็งอยู่เป็นประจำ และไม่เห็นแสงเหนือเลยฮัลเลย์ บันทึกไว้ว่าเขาเห็นแสงเหนือเป็นครั้งแรก เมื่อ พ.ศ. 2259 หลังจากเผ้าคอยดูมาเป็นเวลา 40 ปี อาจเคยมีช่วงที่ดวงอาทิตย์ไม่มีจุดในระหว่าง พ.ศ. 1943 ถึง 2053 แต่หลักฐานการบันทึกไม่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตามมีผู้ตรวจสอบวงปีของต้นไม้ต้นหนึ่ง ซึ่งมีอายุอยู่ระหว่างประมาณ 268 ปีก่อนพุทธศักราช ถึง พ.ศ. 2457 พบว่าการเจริญเติบโตของต้นไม้ได้รับผลกระทบจากจุดบนดวงอาทิตย์ด้วย และมีช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดน้อยดังการพบของมอนเดอร์ ดังนั้นจึงเรียกช่วงระยะเวลายาวนานราว 100 ปี ที่ดวงอาทิตย์ไม่มีจุดหรือมีจุดน้อยนี้ว่าจุดต่อของมอนเดอร์