ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นวัตถุท้องฟ้าที่มีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง ต่อการดำรงอยู่ของมนุษย์ เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรา เป็นวัตถุท้องฟ้าซึ่งทรงอิทธิพลต่อความเป็นไปของดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้าอื่นในระบบสุริยะ ตลอดจนเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานอันมหาศาลและเป็นตัวอย่างที่มีความสำคัญมากในการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับดาวฤกษ์



ภาพถ่ายของดวงอาทิตย์ในช่วงความยาวคลื่นอุลตร้าไวโอเล็ต

ดวงอาทิตย์ก่อกำเนิดจากเนบิวลาสุริยะ ซึ่งเป็นกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ประกอบไปด้วยธาตุไฮโดรเจนเกือบทั้งหมด กลุ่มก๊าซไฮโดรเจนนี้รวมตัวกันภายใต้แรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน จนกระทั่งบริเวณแกนกลางมีความหนาแน่นสูง และมีอุณหภูมิสูงมากพอที่จะเกิดปฏิกริยานิวเคลียร์รวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและธาตุหนักอื่นๆโดยลำดับ พร้อมทั้งให้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ภายหลังจากการวิวัฒนาการมาเป็นระยะเวลา 4,500 ล้านปี จนมาถึงปัจจุบันดวงอาทิตย์เหลือไฮโดรเจนเป็นธาตุหลักประมาณ 71 % โดยมวล มีธาตุฮีเลียม ออกซิเจน คาร์บอน และเหล็ก อีก 27.1, 0.97, 0.4 และ 0.14 %โดยมวลตามลำดับ กับธาตุอื่นๆอีกเล็กน้อย
ดวงอาทิตย์มีขนาดรัศมี 696,000 กิโลเมตร หรือประมาณ 109 เท่าของโลก มีมวลทั้งหมด 1.99x1030 กิโลกรัม หรือประมาณ 332,000 เท่าของโลกนั่นหมายความว่าดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นเฉลี่ยน้อยกว่าโลกประมาณ 4 เท่าตัว 

ดวงอาทิตย์มีการหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่แตกต่างกันในแต่ละระดับละติจูด อันเนื่องมาจากการที่ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิที่ผิวโดยเฉลี่ยสูงถึง 5,780 องศาเคลวิน ดังนั้นธาตุต่างๆในดวงอาทิตย์จึงอยู่ในสถานะก๊าซ การที่ก๊าซเคลื่อนที่หมุนรอบแกนของดวงอาทิตย์ภายใต้แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสารซึ่งกันและกัน มวลก๊าซแต่ละส่วนจะได้รับแรงดึงดูดในทิศทางเข้าสู่แกนหมุนนี้ไม่เท่ากัน มวลก๊าซที่ระดับเส้นศูนย์สูตรจะได้รับแรงดึงดูดนี้สูงที่สุด จึงเคลื่อนที่หมุนรอบแกนหมุนของดวงอาทิตย์ได้เร็วที่สุด มีคาบการหมุนรอบตัวเอง 25.1 วัน
มวลก๊าซที่อยู่ในระดับละติจูดสูงขึ้นหรือต่ำลงห่างออกจากเส้นศูนย์สูตรจะมีความเร็วหมุนรอบแกนหมุนของดวงอาทิตย์น้อยลงตามลำดับ จนถึงมวลก๊าซในบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์ จะมีความเร็วหมุนรอบแกนหมุนของดวงอาทิตย์น้อยที่สุด และมีคาบการหมุนรอบตัวเอง 36 วัน นอกจากนี้ที่ระดับความลึกลงไปในตัวดวงก็มีความเร็วหมุนรอบตัวเองแตกต่างกันไปอีก สำหรับแกนหมุนของดวงอาทิตย์นี้เอียงทำมุม 7.25 องศากับแกนของระนาบสุริยะ(ระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์) 



ภาพวาดแสดงโครงสร้างภายในและบรรยากาศของดวงอาทิตย์

โครงสร้างภายในดวงอาทิตย์
ในบริเวณที่ลึกลงไปใต้บรรยากาศของดวงอาทิตย์นั้น มีการแบ่งออกเป็น 3 ชั้นด้วยกัน ชั้นในสุดเป็นแกนกลางของดวงอาทิตย์ ( Core ) มีรัศมีราว 200,000 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่มีการอัดตัวแน่นของไฮโดรเจน จนมีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านองศาเคลวิน ที่ระดับอุณหภูมินี้เองที่ทำให้เกิดปฏิกริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ดังนั้นบริเวณแกนกลางนี้จึงเป็นบริเวณที่สำคัญมากในการผลิตพลังงานของดวงอาทิตย์ พลังงานมหาศาลนี้ถูกส่งออกไปทุกทิศทุกทาง แม้จะมีพลังงานบางส่วนเพียงน้อยนิดถูกส่งมาถึงโลก แต่ก็เพียงพอและเหมาะสมที่จะหล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตบนโลกในแบบที่เป็นอยู่ปัจจุบัน 

อย่างไรก็ตาม พลังงานที่จะถูกส่งออกมาจากแกนกลางนั้นจะต้องผ่านบริเวณที่ห่อหุ้มแกนกลางไว้เรียกว่า บริเวณการแผ่รังสี ( Radiation Zone ) บริเวณนี้จะห่อหุ้มแกนกลางขึ้นมาจนถึงระยะรัศมี 500,000 กิโลเมตร และอุณหภูมิจะเริ่มลดลงมาที่ประมาณ 7 ล้านองศาเคลวิน มีการส่งถ่ายพลังงานจากแกนกลางออกมาโดยการแผ่รังสีในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในทุกช่วงความยาวคลื่น แต่จะบางความยาวคลื่นที่ถูกดูดกลืนโดยอะตอมและไอออนซ์ของธาตุต่างๆ พร้อมกับมีการคายพลังงานบางส่วนกลับออกมาด้วย 
เมื่อพลังงานผ่านพ้นบริเวณการแผ่รังสีออกมาได้แล้ว อุณหภูมิซึ่งลดต่ำลงโดยลำดับ จนเหลือประมาณ 2 ล้านองศาเคลวิน ในบริเวณนี้ เป็นบริเวณที่มีสภาวะการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว จากระดับหลายล้านองศาเคลวินลงเหลือไม่กี่พันองศาเคลวิน ทำให้พลังงานมีการส่งถ่ายออกไปที่ผิวดวงอาทิตย์ โดยวิธีการพาความร้อนทำได้ดีกว่าการแผ่รังสี เรียกบริเวณนี้ว่า บริเวณการพาความร้อน ( Convection Zone ) บริเวณนี้จะห่อหุ้มบริเวณการแผ่รังสีไปจนถึงผิวของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นชั้นเริ่มต้นของบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่ระดับรัศมี 696,000 กิโลเมตร



ภาพถ่ายแสดงบรรยากาศของดวงอาทิตย์

บรรยากาศของดวงอาทิตย์เริ่มจากชั้นโฟโตสเฟียร์ (Photosphere) มีอุณหภูมิ 5,780 องศาเคลวิน ชั้นนี้มีความหนาประมาณ 500 กิโลเมตร สามารถมองเห็นเป็นดอกดวงที่เรียกว่า แกรนูลส์ ( Granules ) ซึ่งเป็นลักษณะของการเคลื่อนไหวของก๊าซร้อนจากภายในดวงอาทิตย์ เพื่อพาพลังงานออกมาสู่ผิวคล้ายลักษณะของการเดือดของก๊าซ
ถัดมาเป็นชั้นบรรยากาศโครโมสเฟียร์ ( Chromosphere ) มีอุณหภูมิประมาณ 4,500 องศาเคลวิน มีความหนาราว1,500 กิโลเมตร ชั้นนี้ปรากฏเป็นเปลวเพลิงก๊าซพุ่งขึ้นมาจากผิวลักษณะคล้ายหนาม เรียกว่า สปิคุลส์ ( Spicules ) และปรากฏมีพวยก๊าซพุ่งออกไปลอยค้างในอวกาศหลายพันกิโลเมตร มีทั้งที่ลอยค้างไว้ไม่กี่นาทีและที่ค้างเป็นเวลานานนับเดือน เราเรียกพวยก๊าซเหล่านี้ว่า โพมิแนนซ์ ( Prominences ) 



ภาพถ่ายโพมิแนนซ์แสดงการเปรียบเทียบขนาดกับโลก

บรรยากาศชั้นนอกสุดเรียกว่าชั้นโคโรน่า ( Corona ) มีอุณหภูมิสูงถึงล้านองศาเคลวิน และมีรูปร่างไม่แน่นอน เนื่องจากเป็นบริเวณที่รองรับการส่งถ่ายพลังงานจากภายในดวงอาทิตย์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับแนวฟลักซ์ของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ด้วย



ภาพถ่ายโพมิแนนซ์แสดงการเปรียบเทียบขนาดกับโลก

นอกจากนี้ในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ยังมีปรากฏการณ์ของจุดบนดวงอาทิตย์ ( Sun Spot ) อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ และปรากฏการณ์ของบนสุริยะ ( Solar Wind ) 

 


หน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล