ดวงอาทิตย์

(Sun)

 

Image credit: http://www.nasa.gov/images/content/171925main_heliolayers_label_516.jpg

 

ดวงอาทิตย์ (Sun)

          ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงใจกลางของระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ให้แสงสว่าง ความร้อน และพลังงานรูปแบบอื่นแก่โลก ดวงอาทิตย์อยู่ในสถานะที่เรียกว่า พลาสมา พลาสมาคือ สถานะที่ 4 ของสสาร คือ แก๊สที่อิเล็กตรอนไม่ได้ยึดติดกับนิวเคลียส ดังนั้น พลาสมาจึงมีความเป็นกลางทางประจุไฟฟ้า รอบ ๆ ดวงอาอาทิตย์ประกอบด้วยดาวเคราะห์ต่าง ๆ กับดาวบริวารของมัน ดาวเคราะห์น้อยอีกนับแสน และดาวหางอีกเป็นล้านล้าน ทั้งหมดนี้รวมเรียกว่า ระบบสุริยะ

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร หรือ 1 AU (Astronomical Unit) มีมวลประมาณ 1.9x1030 กิโลกรัม มีรัศมี (วัดบริเวณเส้นศูนย์สูตร) ประมาณ 695,500 กิโลเมตร ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยไฮโดรเจน 75% ต่อมวล ฮีเลียม 25% ต่อมวล และธาตุหนักอื่น ๆ อีกน้อยกว่า 1% ต่อมวล

ผิวของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นได้มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส นักดาราศาสตร์วัดอุณหภูมิผิวดาวฤกษ์ในหน่วยของเคลวิน ซึ่ง 1 เคลวิน เท่ากับ 1 องศาเซลเซียส เท่ากับ 1.8 องศาฟาเรนไฮต์ แต่จุดเริ่มต้นของเคลวินและองศาเซลเซียสแตกต่างกัน โดยเคลวินเริ่มที่ 0 เคลวิน แต่องศาเซลเซียสเริ่มที่ -273.15 องศาเซลเซียส (เท่ากับ -459.67 องศาฟาเรนไฮต์) ดังนั้น อุณหภูมิที่ผิวดวงอาทิตย์จะมีค่าประมาณ 5,800 เคลวิน และอุณหภูมิที่แกนกลางของดวงอาทิตย์สูงถึงประมาณ 15 ล้านเคลวิน

พลังงานของดวงอาทิตย์มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ซึ่งเกิดที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันคือการรวมกันของอะตอมของธาตุเบาได้อะตอมใหม่ที่มีมวลน้อยกว่ามวลรวมของอะตอมเริ่มต้น และมวลที่หายไปนั้นถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน

ดวงอาทิตย์มีความเป็นแม่เหล็ก นักวิทยาศาสตร์อธิบายความเป็นแม่เหล็กของสารในรูปแบบของสนามแม่เหล็ก ซึ่งบริเวณที่สนามแม่เหล็กมีผลจะรวมถึงอวกาศที่อยู่รอบ ๆ วัตถุแม่เหล็กนั้นด้วย สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะเข้มมากที่บริเวณเล็ก ๆ บนผิวที่เราเรียบกว่าจุดมืด (sunspots) บนดวงอาทิตย์ บางครั้งจะมีการลุกจ้า (flares) และการปลดปล่อยก้อนมวลจากชั้นโคโรนา (coronal mass ejection) จากจุดมืดนี้ด้วย

การลุกจ้า (flares) เป็นเหตุการณ์ที่รุนแรงมากเหตุการณ์หนึ่งในระบบสุริยะ และการปลดปล่อยก้อนมวลจากชั้นโคโรนา (coronal mass ejection) ซึ่งมีความรุนแรงมากกว่าการลุกจ้า การปลดปล่อยก้อนมวลครั้งหนึ่งอาจปล่อยมวลสารออกมามากถึง 20,000 ล้านตันสู่อวกาศ

ดวงอาทิตย์เกิดมาเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีที่แล้ว และยังมีเชื้อเพลิงมากเพียงพอที่จะอยู่ต่อไปอีก 5,000 ล้านปี หลังจากนั้นมันจะกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant) และในที่สุดเมื่อชั้นบรรยากาศของมันหมดไป แกนกลางก็จะยุบตัวกลายเป็นดาวแคระขาว (white dwarf)

 

สรุปข้อมูลทางกายภาพของดวงอาทิตย์

รัศมี 695,990 กิโลเมตร 432,470 ไมล์ 109 เท่าของรัศมีโลก
มวล 1.989 1030 กิโลกรัม 4.376 1030 ปอนด์ 333,000 เท่าของมวลของโลก
พลังงานที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาต่อวินาที 3.846 1033 erg/s    
อุณหภูมิที่ผิวของดวงอาทิตย์ 5770 เคลวิน 9,930 องศาฟาเรนไฮต์  
ความหนาแน่นที่ผิว 2.07 x 10-7 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร 1.6 x 10-4 เท่าของความหนาแน่นของอากาศ
องค์ประกอบที่ผิว มวล ไฮโดรเจน 70% มวล ฮีเลียม 28% มวล อื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) 2%
อุณหภูมิที่ใจกลาง 15,600,000 เคลวิน 28,000,000 องศาฟาเรนไฮต์
ความหนาแน่นที่ใจกลาง 150 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร 8 เท่าของความหนาแน่นของทอง
องค์ประกอบที่ใจกลาง มวล ไฮโดรเจน  35% มวล ฮีเลียม 63% มวล อื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) 2%
อายุ 4.57 x 109 ปี

 

โครงสร้างของดวงอาทิตย์

เราสามารถแบ่งโครงสร้างของดวงอาทิตย์ออกได้เป็น 2 ส่วนหลัก ๆ คือ

1. โครงสร้างภายในดวงอาทิตย์ (solar interior) ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

1.1 แกนกลาง (core)

1.2 เขตแผ่รังสี (radiative zone)

1.3 เขตการพา (convection zone)

 

 

รูปแสดงโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ (solar interior)

Image credit: http://www.mhhe.com/physsci/astronomy/fix/student/images/17f01.jpg

 

2. ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ แบ่งออกได้เป็น 3 ชั้น (layers) คือ

2.1 โฟโตสเฟียร์ (photosphere)

2.2 โครโมสเฟียร์ (chromosphere)

2.3 โคโรนา (corona)

โดยที่ระหว่างชั้นโครโมสเฟียร์และชั้นโคโรนาจะมีชั้นบาง ๆ ที่เรียกว่า transition regions อยู่ด้วย

 

 

รูปแสดงชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์

 

click ที่ส่วนต่าง ๆ เพื่อเข้าสู่คำอธิบายในส่วนนั้น

รูปแสดงส่วนต่าง ๆ ของดวงอาทิตย์

Image credit: ttp://fusedweb.pppl.gov/CPEP/Chart_Pages/5.Plasmas/Graphics/Sun/Layers.gif

 

 

อ้างอิง

-    Lecture note on Astrophysics by Prof. David Ruffolo

-    http://fusedweb.pppl.gov/CPEP/Chart_Pages/5.Plasmas/SunLayers.html

-    http://www.nasa.gov/worldbook/sun_worldbook.html

-    http://solarscience.msfc.nasa.gov/index.html