เมื่อมองดูดาวฤกษ์ซึ่งอุ่นและส่องสว่างดาวเคราะห์ของเราเป็นเวลาหลายพันล้านปีพวกเราสองสามคนรู้ว่าเรามีเครื่องปฏิกรณ์เทอร์โมนิวเคลียร์ตามธรรมชาติที่ใช้งานได้ การเปรียบเทียบที่น่ากลัวและน่ากลัวนั้นเชื่อมโยงกับธรรมชาติของดวงอาทิตย์ซึ่งโดยกำเนิดและองค์ประกอบเป็นดาวทั่วไปของกาแลคซีของเรา แม้ว่าข้อเท็จจริงที่ว่ากระบวนการที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ไม่สามารถเรียกว่าการให้ชีวิต แต่ดาวดวงนี้ทำให้เรามีชีวิต
พระอาทิตย์คืออะไร?
ทำไมดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดาราจักรหลายพันล้านดวงในกาแลกซี่ทางช้างเผือกจึงสนใจนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ ความจริงก็คือนี่เป็นดาวที่อยู่ใกล้ที่สุดกับเราขอบคุณที่เราสามารถเข้าใจสาระสำคัญของกระบวนการที่กำลังโกรธแค้นในจักรวาลตั้งแต่เกิดขึ้นมา เมื่อศึกษาดวงอาทิตย์แล้วเราจะเข้าใจว่าดวงดาวคืออะไรพวกมันอาศัยอยู่อย่างไรและปรากฏการณ์อันงดงามนี้สิ้นสุดลงอย่างไร ดาวดวงอื่นเนื่องจากระยะห่างที่สำคัญจากระบบสุริยะของเราไม่สามารถแสดงให้เราเห็นถึงลักษณะที่ปรากฏ
ดาวฤกษ์ของเราเป็นวัตถุศูนย์กลางของระบบสุริยะซึ่งมีดาวเคราะห์แปดดวงดาวเคราะห์น้อยและดาวเคราะห์แคระดาวหางและวัตถุอวกาศอื่น ๆ ที่โคจรรอบวงโคจรของพวกมัน ดวงอาทิตย์เป็นดาวประเภท G ตามการจำแนกประเภทของฮาร์วาร์ด ตามการจำแนกประเภทของแองเจโลเซคชิซันเช่นเดียวกับอาร์คตูรัสและคาเปลลาเป็นดาวแคระสีเหลืองของชั้นที่สอง ซึ่งแตกต่างจากดาวอื่น ๆ ที่อยู่ในระยะเวลาหลายสิบปีแสงนับร้อย ๆ ปีจากดาวเคราะห์ของเราดาวของเราตั้งอยู่ใกล้ประตูถัดไป โลกถูกแยกออกจากดวงอาทิตย์ 150 ล้านกม. ซึ่งเป็นระยะทางที่ไม่สำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับระยะทางอันไกลโพ้นที่มีอยู่ในเอกภพ
ดาวที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์มากที่สุดคือ Proxima Centauri ซึ่งเป็นดาวแคระแดงอยู่ห่างออกไป 4 ปีแสง เราอยู่ไกลจากเนบิวลาและกระจุกดาวซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีความปั่นป่วนมากที่สุดของกาแลคซี ข้อตกลงดังกล่าวช่วยให้การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เงียบสงบในวงโคจรของมันเป็นเวลา 14 พันล้านปีตั้งแต่กาแลคซีทางช้างเผือกและจักรวาลของเราทั้งหมดได้ก่อตัวขึ้น ความเร็วของดาวฤกษ์ในวงโคจรรอบ ๆ ใจกลางกาแลคซีคือ 200 กิโลเมตรต่อวินาที
ตามมาตรฐานโลก 150 ล้านกิโลเมตรเป็นระยะทางไกล อย่างไรก็ตามแม้จะอยู่ในระยะไกลเราก็รู้สึกถึงความร้อนที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์อย่างเต็มที่ แสงดาวของเรามาหาเราเป็นเวลา 8 วินาทีและยังคงความร้อนและส่องสว่างดาวเคราะห์ของเรา มันเกี่ยวกับขนาดของดาวของเรา แม้ว่าที่จริงแล้วดาวของเราจะอยู่ในดาวฤกษ์ปกติที่มีมวลโดยเฉลี่ย แต่มันก็มีมวลมากกว่า 700 เท่าของมวลดวงดาวทั้งหมดในระบบสุริยะ ขนาดของดิสก์โซลาร์ในวันนี้ถูกกำหนดและมีจำนวน 1 ล้าน 392,000 20 กม. นี่คือเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกถึง 109 เท่า
ต้นกำเนิดของดวงอาทิตย์ชีวิตและความตาย
ดาวของเราเกิดมาพร้อมกับดาวดวงอื่นเมื่อกว่า 4-5 พันล้านปีก่อน เมฆก๊าซซึ่งก่อตัวขึ้นจากความหายนะของจักรวาลในระดับมหึมากลายเป็นบ้านเกิดของดวงอาทิตย์ จากรายงานฉบับหนึ่งพบว่ากลุ่มก๊าซก้อนเมฆปรากฏตัวขึ้นอันเป็นผลมาจากบิ๊กแบงซึ่งสั่นสะเทือนไปทั่วอวกาศ ในแง่ขององค์ประกอบก๊าซเมฆและฝุ่นประกอบด้วย 99% ของอะตอมไฮโดรเจน มีเพียง 1% เท่านั้นที่มาจากอะตอมฮีเลียมและองค์ประกอบอื่น ๆ องค์ประกอบทั้งหมดภายใต้การกระทำของกองกำลังแรงโน้มถ่วงได้รับแรงผลักดันที่จำเป็นและเริ่มบีบอัดเป็นสารเดียวอย่างแน่นหนา
ยิ่งมวลเติบโตเร็วเท่าไหร่ความเร็วในการหมุนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อะตอมถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสารประกอบขนาดใหญ่ก่อตัวเป็นไฮโดรเจนโมเลกุลและฮีเลียม เป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพและการหมุนอย่างรวดเร็วการก่อตัวเป็นทรงกลมถูกสร้างขึ้นในใจกลางของเมฆ โปรโตสตาร์ปรากฏขึ้น - เป็นรูปแบบที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งอยู่ก่อนหน้าการก่อตัวของดาวฤกษ์เต็มดวง จำนวนก๊าซคอสมิคเริ่มต้นเกินขนาดปัจจุบันของระบบสุริยะของเรา ในอนาคตภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์เริ่มหดตัวลงอย่างหนาแน่นเพิ่มมวลของดาวฤกษ์ในอนาคต
เมื่อรวมกับขนาดของโปรโตสตาร์ที่ลดลงความดันภายในสสารดาวฤกษ์จะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้จะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิภายในการก่อตัวของก๊าซ ความหนาแน่นและอุณหภูมิสูง 100 ล้านเคลวินเปิดตัวกระบวนการหลอมไฮโดรเจนแบบเทอร์โมนิวเคลียร์
ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์สร้างความร้อนและพลังงานแสงจำนวนมากซึ่งแพร่กระจายจากบริเวณด้านในของดวงอาทิตย์ไปสู่พื้นผิว ทุกวินาทีจากพื้นผิวมากกว่า 4 ล้านตันระเหยออกสู่อวกาศ เนื่องจากดาวฤกษ์ของเรามีมานานกว่าหนึ่งพันล้านปีและยังคงส่องแสงต่อไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนและสำคัญเราสามารถสรุปได้ว่าไฮโดรเจนสำรองของดวงอาทิตย์ของเรานั้นมีขนาดใหญ่ เมื่อทุนสำรองนี้หมดไปแล้วก็ยังคงคาดเดาได้เท่านั้นที่จะทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เมื่อพิจารณาจากการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์ดวงอาทิตย์จะยังคงอบอุ่นและส่องแสงนานนับสิบล้านล้านปีจนกระทั่งหุ้นของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ความร้อนหมด
เมื่อความรุนแรงของกระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์สิ้นสุดลงช่วงสุดท้ายของชีวิตดาวฤกษ์จึงเริ่มต้นขึ้น ความหนาแน่นของดาวจะลดลง แต่ขนาดของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แทนที่จะเป็นดาวแคระเหลืองดวงอาทิตย์จะกลายเป็นยักษ์แดง เมื่อมาถึงจุดนี้ดาวของเราจะออกจากฉากหลักและจะรอให้เขาตายอย่างสงบ มนุษยชาติไม่สามารถรอรอบสุดท้ายของละครเรื่องนี้ได้เนื่องจากดวงอาทิตย์สีแดงขนาดมหึมาจะทำลายด้วยไฟของมันเกือบทุกชีวิตบนโลกของเรา พื้นผิวของดิสก์สีแดงขนาดใหญ่สามารถทำให้ร้อนขึ้นได้ที่อุณหภูมิ 5800 เค. รัศมีของดวงอาทิตย์จะใหญ่กว่าค่าปัจจุบัน 250 เท่า
อุณหภูมิพื้นผิวจะลดลงเรื่อย ๆ และดาวจะเพิ่มขนาด ความส่องสว่างของมันจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดโดย 2,700 เท่าของความสว่างในปัจจุบัน คนแรกที่จะหายไปคือดาวพุธและดาวศุกร์ ดาวเคราะห์โลกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในหลายสิบพันล้านปีจะหยุดอยู่ บรรยากาศของดาวเคราะห์จะหายไปภายใต้อิทธิพลของลมสุริยะน้ำจะระเหยและพื้นผิวของดาวเคราะห์จะกลายเป็นก้อนหินร้อน
ในระยะนี้ดาวของเราจะยังคงอยู่เป็นเวลาหลายสิบล้านปี หลังจากอุณหภูมิในใจกลางของแกนแสงอาทิตย์ถึง 100 ล้านเคลวินแล้วกระบวนการเผาฮีเลียมและคาร์บอนจะเริ่มขึ้น ปฏิกิริยาลูกโซ่รอบใหม่ในที่สุดก็ทำให้ดวงอาทิตย์ดับ มวลที่ลดลงอย่างมากของดาวฤกษ์จะไม่สามารถจับเปลือกชั้นนอกซึ่งกระบวนการเทอร์โมนิวเคลียร์จะทำให้เกิดการปลดปล่อยในอวกาศ แทนที่จะเป็นดาวยักษ์แดงเนบิวลาดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในใจกลางที่ดาวฤกษ์ในอดีตซึ่งเป็นดาวแคระขาวอยู่ตรงกลาง กล่าวอีกนัยหนึ่งในอีกหลายสิบพันล้านปีดาวที่มีอัธยาศัยของเราจะเปลี่ยนเป็นวัตถุที่หนาแน่นและร้อนขนาดเท่าดาวเคราะห์ของเรา ในสถานะนี้ดาวจะยังคงอยู่เป็นเวลานานอย่างช้า ๆ และกำลังจะตาย
โครงสร้างและโครงสร้างของดวงอาทิตย์
ความใกล้ชิดของดวงอาทิตย์ช่วยให้คุณเข้าใจโครงสร้างและโครงสร้างของมันเพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นตามธรรมชาติและกระบวนการที่เกิดขึ้นในนั้น มันจะน่าสนใจที่จะถอดแยกชิ้นส่วนโครงสร้างซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบต่อไปนี้:
- หลัก;
- โซนพลังงานรังสี
- เขตไหลเวียน
- tachocline
ถัดไปเริ่มชั้นของชั้นบรรยากาศแสงอาทิตย์:
- โฟโตสเฟี;
- chromosphere;
- prominences
ดาวดวงนี้ไม่แข็งนักเนื่องจากเรากำลังเผชิญกับก๊าซร้อนซึ่งถูกบีบอัดอย่างแน่นหนาในพื้นที่ทรงกลม ที่อุณหภูมิดังกล่าวการมีอยู่ของสารใด ๆ ในรูปแบบของแข็งเป็นไปไม่ได้ทางร่างกาย แสงจ้าและความร้อนที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์เป็นผลมาจากกระบวนการเดียวกับที่คนพบเมื่อสร้างระเบิดปรมาณู กล่าวคือ สสารภายใต้อิทธิพลของแรงดันมหาศาลและอุณหภูมิสูงจะถูกแปลงเป็นพลังงาน เชื้อเพลิงหลักคือไฮโดรเจนซึ่งในดวงอาทิตย์อยู่ที่ 73.5-75% ดังนั้นแหล่งความร้อนหลักคือกระบวนการของการหลอมด้วยความร้อนของไฮโดรเจนโดยเน้นที่แกนกลางซึ่งเป็นศูนย์กลางของดาว
แกนแสงอาทิตย์เป็นรัศมีประมาณ 0.2 ดวงอาทิตย์ ที่นี่เป็นกระบวนการหลักที่เกิดขึ้นเนื่องจากดวงอาทิตย์มีชีวิตและมีพื้นที่โดยรอบด้วยพลังงานแสงและพลังงานจลน์ กระบวนการถ่ายโอนพลังงานรังสีจากศูนย์กลางของดาวฤกษ์ไปยังชั้นบนจะดำเนินการในเขตการถ่ายโอนรังสี ที่นี่โฟตอนที่ต้องการจากนิวเคลียสไปยังพื้นผิวผสมกับอนุภาคของก๊าซไอออไนซ์ (พลาสมา) ด้วยเหตุนี้การแลกเปลี่ยนพลังงาน ในส่วนนี้ของโลกสุริยะมีโซนพิเศษคือ tachocline ซึ่งมีหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์ของเรา
จากนั้นเริ่มพื้นที่ขนาดใหญ่ที่สุดของดวงอาทิตย์ - เขตการพาความร้อน พื้นที่นี้เกือบ 2/3 ของเส้นผ่านศูนย์กลางแสงอาทิตย์ มีเพียงรัศมีของเขตการพาความร้อนเกือบเท่ากับเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ของเรา - 140,000 กิโลเมตร การพาความร้อนเป็นกระบวนการที่ก๊าซที่มีความหนาแน่นและความร้อนถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรภายในของดาวฤกษ์ทั้งหมดไปสู่พื้นผิวทำให้เกิดความร้อนขึ้นสู่ชั้นถัดไป กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและสามารถมองเห็นได้โดยการสังเกตพื้นผิวของดวงอาทิตย์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ทรงพลัง
ที่ขอบของโครงสร้างภายในและบรรยากาศของดาวคือโฟโตสเฟียร์ - เปลือกบางเพียง 400 กม. เท่านั้น นั่นคือสิ่งที่เราเห็นในการสังเกตของดวงอาทิตย์ โฟโตสเฟียร์ประกอบด้วยแกรนูลและมีความหลากหลายในโครงสร้าง จุดด่างดำจะถูกแทนที่ด้วยบริเวณที่สว่าง ความแตกต่างดังกล่าวเกี่ยวข้องกับช่วงเวลาต่าง ๆ ของการทำความเย็นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ สำหรับส่วนที่มองไม่เห็นของสเปกตรัมของพื้นผิวของแสงสว่างของเราในกรณีนี้เรากำลังจัดการกับ chromosphere นี่เป็นชั้นที่หนาแน่นของชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์และสามารถมองเห็นได้เฉพาะในช่วงสุริยุปราคา
วัตถุสุริยะที่น่าสนใจที่สุดสำหรับการสังเกตการณ์คือจุดเด่นซึ่งมีลักษณะเป็นเส้นใยยาวและโคโรนาโซล่า การก่อตัวเหล่านี้เป็นการปล่อยไฮโดรเจนขนาดมหึมา มีความโดดเด่นและเคลื่อนตัวไปตามพื้นผิวของดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วสูง - 300 km / s อุณหภูมิของลูปเหล่านี้มีค่าเกินเครื่องหมาย 10,000 องศา สุริยจักรวาลเป็นชั้นนอกของชั้นบรรยากาศซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวฤกษ์หลายเท่าตัว ขอบเขตที่แน่นอนของโคโรนาโซล่านั้นไม่ใช่ ชายแดนที่มองเห็นได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการศึกษาที่ยอดเยี่ยมนี้
ขั้นตอนสุดท้ายของกิจกรรมแสงอาทิตย์คือลมสุริยะ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการไหลของสสารดาราผ่านชั้นนอกไปสู่อวกาศโดยรอบ ลมสุริยะส่วนใหญ่ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่มีประจุ - โปรตอนและอิเล็กตรอน ความเร็วลมสุริยะอาจแปรผันจาก 300 กิโลเมตรต่อวินาทีขึ้นอยู่กับวัฏจักรกิจกรรมสุริยะซึ่งมีความเร็ว 1500 กิโลเมตรต่อวินาที สารนี้มีการกระจายไปทั่วระบบสุริยะซึ่งมีผลต่อวัตถุท้องฟ้าทั้งหมดในพื้นที่ใกล้เคียงของเรา
ดาวอื่น ๆ ในลำดับหลักนั้นมีโครงสร้างเดียวกันโดยประมาณ วัตถุท้องฟ้าอื่น ๆ ที่เราเห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืนอาจมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน ความแตกต่างอาจประกอบด้วยมวลของดาวเท่านั้นซึ่งในกรณีนี้เป็นปัจจัยสำคัญสำหรับกิจกรรมที่เป็นตัวเอก
คุณสมบัติของดาวของเรา
เช่นเดียวกับดาวฤกษ์ทั่วไปทุกดวงซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในเอกภพดวงอาทิตย์เป็นวัตถุหลักของระบบดาวเคราะห์ของเรา มวลขนาดใหญ่ของดาวฤกษ์และมิติของมันให้สมดุลของแรงโน้มถ่วงทำให้เกิดการเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบของวัตถุท้องฟ้ารอบ ๆ เมื่อเห็นอย่างรวดเร็วดวงดาวของเราไม่มีอะไรพิเศษ อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการค้นพบจำนวนหนึ่งที่ทำให้เราสามารถยืนยันเอกลักษณ์ของดวงอาทิตย์ได้ ยกตัวอย่างเช่นดวงอาทิตย์มีลำดับการแผ่รังสีน้อยกว่าในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลตมากกว่าดาวฤกษ์ประเภทเดียวกัน คุณสมบัติอีกอย่างคือสถานะของดาวของเรา ดวงอาทิตย์เป็นดาวแปรปรวน แต่ไม่เหมือนกับพี่สาวในอวกาศที่แตกต่างกันไปในความเข้มและความสว่างของแสงดาวของเรายังคงส่องแสงอย่างสม่ำเสมอ
มันยังปล่อยพลังงานจำนวนมากด้วยเพียง 48% ของจำนวนที่มองเห็นได้ มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์รังสีอินฟราเรดบัญชีสำหรับ 45% ของพลังงานของดวงอาทิตย์ จากการแผ่รังสีแสงอาทิตย์จำนวนมหาศาลทั้งหมดดาวเคราะห์ของเราได้รับเศษซากประมาณครึ่งล้านส่วนแบ่ง แต่นี่ก็เพียงพอที่จะรักษาสมดุลของเงื่อนไขที่สร้างขึ้นบนโลก
ข้อสรุป
การประมาณข้อมูลบนดวงอาทิตย์ที่ได้รับจนถึงปัจจุบันไม่สามารถบอกได้ว่าเรารู้ธรรมชาติของดาวของเราอย่างถี่ถ้วน ความคิดทั้งหมดเกี่ยวกับโครงสร้างและโครงสร้างของดวงอาทิตย์อยู่บนพื้นฐานของแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และกายภาพที่มนุษย์สร้างขึ้น การวิเคราะห์กระบวนการที่เกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ของเราและบนพื้นผิวทำให้เราสามารถหาคำอธิบายเกี่ยวกับกระบวนการและปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนโลกของเรา ดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นเพียงเครื่องกำเนิดพลังงานที่ทำให้โลกของเราอุ่น แต่ยังเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลังที่สุดซึ่งส่งผลกระทบต่อชีวมณฑลของโลก การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในกิจกรรมของดวงอาทิตย์สะท้อนให้เห็นถึงสภาพภูมิอากาศของโลกและความเป็นอยู่ของเราในทันที
