เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับ ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ เป็นดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุด ของโลก อยู่ห่างไป 93 ล้านไมล์ องค์ประกอบหลัก คือ ไฮโดรเจน และฮีเลียม พื้นผิวเป็นพลาสม่าอุณหภูมิกว่า 10 ล้านองศา F จัดอยู่ในดาวฤกษ์ขนาดเล็กประเภท ดาวแคระสีเหลือง yellow dwarf สามารถบรรจุดาวเคราะห์โลกได้ราวหนึ่งล้านดวง เป็นส่วนหนึ่งของ กลุ่มดาวฤกษ์ท้องถิ่น มันเป็นแหล่งพลังงานหลักของโลกและระบบสุริยะ จ่าย พลังงานออกมาราว 380 ,000,000,000,000,000,000 MW มันจ่ายพลังงานแบบนี้ออกมาเป็นเวลาหลายพันล้านปีแล้ว และคาดว่ามันจะจ่ายพลังงานแบบนี้ไปจนหมดอายุของมันใน อีกราว 5000 ล้านปีข้างหน้า กระบวนการที่สามารถผลิตพลังงานแบบ นี้ได้มาจากกระบวนการ นิวเคลียร์ฟิวชั่นที่แกนกลางดวง อาทิตย์ ที่เป็นจุดที่มีความร้อนสูงสุดในระบบสุริยะคือราว 27 ล้านองศา F และเป็นจุดที่มีความหนาแน่นสูงราว 100 เท่า ของความหนาแน่นของตะกั่ว แต่เนื่องจากมันร้อนมากแกนจึง ไม่ได้อยู่ในสภาพของของแข็งแต่อยู่ในสภาพของพลาสมา ที่บริเวณแกนกลางนี้อะตอมของไฮโดรเจนถูกบีบให้เข้ามาอยู่ ใกล้กันมากๆจนพุ่งชนกันเองและหลอมรวมกันเป็น ฮีเลียม

แต่การหลอมรวมนี้มี มวลส่วนหายไปจากการหลอมรวม เป็น อะตอมฮีเลียม มวลส่วนที่หายไปนี้ก็จ่ายออกมาเป็นพลังงาน จากกระบวน fusion ที่ว่านั่นเอง ในทุกๆวินาทีจะมีการใช้ H ปริมาณ 600 ล้านตันถูกหลอมเป็น He จำนวน 595 ล้านตัน มวลที่หายไป 5 ล้านตันถูกปล่อยมา เป็นพลังงานเทียบเท่ากับ ระเบิดไฮโดรเจนขนาด 1 ล้านเมกะ ตันจำนวน 1 พันล้านลูกที่ถูกจุดพร้อมๆกันในแต่ละวินาที พลังงานจากแกนกลางจะถูกส่งขึ้นมาที่ผิวดวงอาทิตย์ในรูป ของอนุภาคความร้อนและแสง ที่เรียกว่า Photon

การเดิน ทางของ Photon จากแกนขึ้นสู่ผิวดาวนั้นไม่ง่าย เพราะมัน ต้องผ่านชั้นอนุภาคเช่นอะตอมความหนาแน่นสูง มาตลอด ทางซึ่ง Photon ส่วนใหญ่จะกระทบอะตอมอื่นๆและถูกกลืน หายไปแล้วถูกปลดปล่อยใหม่หลายครั้ง ถ้า Photon สามารถเดินทางออกห่างแกนกลางมากเท่าใดมันก็ จะเจอกับความหนาแน่นของอะตอมน้อยลงเรื่อยๆ ดังนั้น โอกาสจะโผล่พ้นพื้นผิวดวงอาทิตย์ก็จะมีมากขึ้น จนถึงระดับ ความลึกจากผิวราว 130 000 ไมล์ มันจะใช้เวลาเดินทางอีก ประมาณ 10 วันจนพ้นผิวดวงอาทิตย์ แล้วเดินทางมาถึงโลกที่อยู่ห่าง ไป 93 ล้านไมล์ในเวลา เพียง 8 นาที ดังนั้น Photon แต่ละ หน่วยที่มาถึงโลกนั้นอาจเกิดขึ้นมาแล้วกว่าล้านปี

ดวงอาทิตย์ของเราไม่ใช่ดาวฤกษ์รุ่นแรก แต่มันเป็นดาวที่เกิด จากฝุ่นและเถ้าถ่านของดาวฤกษ์รุ่นก่อนหน้ามันที่ระเบิด Super Nova จบชีวิตของมันไปแล้วราวหมื่นล้านปีก่อนหน้านี้

ซึ่งดาวดวงนั้น ได้ทิ้งธาตุโลหะหนักที่ซับซ้อนมากอย่างยูเรเนียมไว้ในฝุ่นผง จากการระเบิด แล้วหมุนวนรวมตัวเกิดเป็นดวงอาทิตย์และดาว เคราะห์ในระบบสุริยะทั้งหมดในปัจจุบัน ซึ่งด้วยขนาดดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเรา นั้นไม่สามารถ หลอมรวมธาตุหนักเหล่านี้ได้ เพราะมันทำได้ มากที่สุดก็คือ หลอมรวมไอโดรเจน ฮีเลียม ไปถึงได้แค่ธาตุ เหล็กเท่านั้น

เนื่องจากดวงอาทิตย์มีสภาพเป็นพลาสมาที่มีการไหลไปมา มีขั้วแม่เหล็กเกิดขึ้นเป็นสิบๆล้านขั้วดังนั้น การระบุทิศทางด้วยเข็มทิศบนดวงอาทิตย์จะทำไม่ได้ พลาสมาบริเวณเส้นศูนย์สูตรไหลครบรอบหนึ่งรอบในเวลาประมาณ 25 วันโลก ในขณะที่ใกล้ขั้วดาวใช้เวลาประมาณ 35วันต่อหนึ่งรอบ เราสามารถมองเห็นเส้นแรงแม่เหล็กเหล่านี้ได้จากแนวของพลาสมาที่มีลักษณะโค้งบนพื้นผิวดาว ที่เราเรียกกันว่า corona ซึ่งมีขนาดใหญ่พอที่สามารถเอาดาวพฤหัสลอดใต้เส้นโค้งเหล่านี้ได้สบายๆ

มีหลายๆครั้งที่แม่แหล็กมีความเข้มมากจนสามารถบิดพลาสมานี้ให้อยู่ในลักษณะของเกลียวสปริงที่สะสมพลังงานไว้เป็นจำนวนมาก ซึ่งในที่สุดแล้วพลังงานที่สะสมไว้มีมากจนไม่สามารถคงสภาพเกลียวสปริงไว้ได้อีกจึงมีการดีดตัวออกปลดปล่อยพลังงานออกเหมือนสปริง

โดยเรามักจะคุ้นกับปรากฏการณ์นี้ในชื่อของการเกิด Solar flare และการดีดมวลออกสู่บรรยากาศ Corona mass ejection (CME)

และบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กเข้มข้นมากนั้นอุณหภูมิพื้นผิวจะต่ำกว่าบริเวณโดยรอบถึงกว่า 1000 องศา ทำให้เห็นเป็นจุดสีดำบนพื้นผิวดาว แต่ถ้าเรายกเอาบริเวณจุดดำออกมาวางบนท้องฟ้ากลางคืนเทียบกับความสว่างของดวงจันทร์เต็มดวงแล้ว เราจะพบว่าจุดดำนี้จะมีความสว่างมากกว่าดวงจันทร์เต็มดวงถึง 10 เท่า

การปลดปล่อยมวล Corona mass ejection หรือการเกิดพายุสุริยะ (Solar storm) นั้นเป็นการปล่อยอนุภาคที่มีความร้อนและประจุสูงออกสู่บรรยากาศด้วยความเร็วที่อาจสูงถึง 800-900 ไมล์ต่อวินาทีใช้เวลาเดินทางมาถึงโลกราว 10 วัน แต่ก็มีบางครั้งมีความเร็วสูงถึง 6 ล้านไมล์ต่อวินาที ซึ่งจะมาถึงโลกในเวลาไม่กี่นาที ถ้าการระเบิดนั้นเล็งตรงมาที่โลกและมีการระเบิดที่ขนาดที่ใหญ่พอก็คือหายนะของโลกและสิ่งมีชีวิตบนโลกดีๆนี่เอง แต่ส่วนใหญ่แล้วมวลที่ปลดปล่อยมาจะเป็นประจุที่มีอนุภาคดังนั้นมันจึงมักถูกเบี่ยงเบนออกไปรอบโลกด้วยสนามแม่เหล็กของโลก

แต่ก็มีบางส่วนเล็ดลอดเข้ามาที่บรรยากาศชั้นสูง ทำปฏิกริยากับไอออนในชั้นบรรยากาศ เห็นได้จากปรากฏการณ์แสงออโรร่า มีการระบกวนสัญญาณวิทยุ มีการ้หนี่ยวนำในระบบจ่ายไฟฟ้าแถบขั้วโลกทำให้ระบบ overload เกิดไฟดับในวงกว้าง หรือทำให้ดาวเทียมบนอวกาศเสียหาย ดังนั้นในช่วงเวลาดังกล่าว ดาวเทียมสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์จะส่งข้อมูลแจ้งเตือนให้ผู้ที่เกี่ยวข้องเตรียมพร้อมรับมือเป็นการล่วงหน้า จากข้อมูลที่ นักวิทยาศาสตร์ได้จากการศึกษาจุดดับบนดวงอาทิตย์ พบว่าวงรอบการตื่นตัวของดวงอาทิตย์จากจุดต่ำสุด (Solar minimum) ถึงสูงสุด (Solar maximum)มีคาบเวลาประมาณ 11 ปี ซึ่งในปัจจุบันปี 2013 ดวงอาทิตย์อยู่ในช่วง Solar maximum

ซึ่งการที่โลกมีสนามแม่เหล็กแข็งแรงพอนั้นทำให้ ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ถูกเป่ากระจายออกไปในอวกาศจากความแรงของพายุสุริยะทีละน้อยทีละน้อยเหมือนที่เกิดขึ้นกับดาวอังคาร

สิ่งที่น่าแปลกเกี่ยวกับตัวชั้น Corona ก็คือ มันกลับมีความร้อนสูงกว่าบริเวณในชั้นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์พบว่าบนพื้นผิวดวงอาทิตย์มีการไหลเวียนมวลที่ร้อนจากภายในขึ้นมาที่พื้นผิวเมื่อมันเย็นตัวลงมันก็จะจมลงไปด้านล่างอีกครั้งทำให้เหมือนมีการเดือดปุดๆบนพื้นผิว คลื่นเสียงที่เกิดขึ้นจากการเดือดที่พื้นผิวทั่วดวงดาวร่วมกับความรุนแรงของสนามแม่เหล็กน่าจะเป็นตัวที่ทำให้ corona มีอุณหภูมิสูงระดับล้านองศาได้

ในที่สุดเมื่อดวงอาทิตย์เผาไฮโดรเจนของมันหมด สมดุลจากแรงโน้มถ่วงและการระเบิดภายในของดาวก็จะเสีย แรงโน้มถ่วงจะชนะทำให้เกิดการยุบตัว การยุบตัวจะทำให้ความหนาแน่นที่แกนกลางเพิ่มขึ้นร้อนขึ้นจนสามารถหลอม He กระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นจะเกิดขึ้นอีกครั้งด้วยเชื้อเพลิงฮีเลียม ดาวอาทิตย์จะขยายตัวออกอีกครั้งเป็นดาวยักษ์แดง กลืนดาวพุธ ศุกร์ และอาจจะขยายตัวมาถึงโลก ในตอนนี้พื้นผิวของมันจะถูกพ่นกระจายออกสู่อวกาศ จนในที่สุดก็จะเหลือแต่แกน ขนาดประมาณโลกแล้วค่อยๆเย็นตัวลง หรือตายไปในที่สุด