ดวงอาทิตย์



เมื่อราว 4.6 พันล้านปีก่อน เนบิวลา(ก็าซ และฝุ่นอวกาศ) ได้ดึงดูดเข้าหากัน โดยศูนย์กลางของเนบิวลาดังกล่าวได้ร้อนขึ้น และก่อตัวเป็นดวงอาทิตย์ สสารอื่นโดยรอบ ได้ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ ดางหาง และเทหวัตถุอื่นๆ จนในที่สุดก็กลายเป็น ระบบสุริยะ(solar system) แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ดึงให้วัตถุอื่นๆเคลื่อนที่วนรอบดวงอาทิตย์ เนื่องจากดวงอาทิตย์มีมวลสารมากกว่าวัตถุอื่นๆในระบบสุริยะ

ตัวอย่าง เนบิวลาในอวกาศ




*************************************************************************************************************************************




ดวงอาทิตย์(SUN) เป็นดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรา ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์แคระ ดาวเคราะห์น้อย และดาวหาง ล้วนแล้วแต่โคจรรอบดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สำคัญยิ่งต่อโลก เพราะ ให้พลังงานแก่พืชในรูปของแสง และพืชก็เปลี่ยนแสงให้เป็นพลังงานในการตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำตาล ตลอดจนทำให้โลกมีสภาวะอากาศหลากหลาย เอื้อต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย

ดวงอาทิตย์เป็นก้อนก๊าซขนาดมหึมาที่ลอยอยู่ในอวกาศ ผิวของดวงอาทิตย์มีการระเบิดที่รุนแรงไม่หยุดนิ่ง เนื้อสารของดวงอาทิย์ทั้งดวงเป็นก็าซ ประกอบด้วยไฮโดรเจนอยู่ประมาณร้อยละ 74 โดยมวล ฮีเลียมประมาณร้อยละ 25 โดยมวล และธาตุอื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อยดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 5,780 เคลวิน (ประมาณ 5,515 องศาเซลเซียส หรือ 9,940 องศาฟาเรนไฮ) ดวงอาทิตย์มีสีขาว แต่เห็นบนโลกเป็นสีเหลือง เนื่องจากการกระเจิงของแสง ดวงอาทิตย์ผลิตพลังงานโดยการหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม และยังอยู่ในสภาพสมดุล(ไม่ยุบตัวหรือขยายตัว)


ข้อมูลโดยประมาณ

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากศูนย์กลางดาราจักรทางช้างเผือกเป็นระยะทางโดยประมาณ 26,000 ปีแสง ใช้เวลาโคจรครบรอบดาราจักรประมาณ 225-250 ล้านปี มีอัตราเร็วในวงโคจร 215 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 1 ปีแสงต่อ 1,400 ปี

ระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ยคือ 149,680,000 กิโลเมตร ซึ่งแสงใช้เวลาเดินทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลก ประมาณ 8.3 นาที

เส้นผ่านศูนย์กลางที่เส้นศูนย์สูตร 1,391,980 กิโลเมตร (ประมาณ 100 เท่าของโลก)

เวลาการหมุนรอบตัวเองประมาณ 25.04 วันของโลก

มวลสาร ประมาณ 330,000 เท่าของโลก

ปริมาตร ประมาณ 1,300,000 เท่าของโลก

ความเร่งของแรงโน้มถ่วงโดยเฉลี่ย ประมาณ 27.9 เท่าของโลก


โครงสร้าง

ดวงอาทิตย์เป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มีมวลคิดเป็นร้อยละ 99 ของระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีรูปทรงเกือบเป็นทรงกลม จากการที่ดวงอาทิตย์มีเฉพาะส่วนที่เป็นพลาสมา ไม่มีส่วนที่เป็นของแข็ง ทำให้อัตราเร็วของการหมุนรอบตัวเองในแต่ละส่วนมีความต่างกัน เช่นที่เส้นศูนย์สูตรจะหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าที่ขั้ว เป็นต้น

ดวงอาทิตย์มีความหนาแน่นมากที่สุดบริเวณแกนซึ่งเป็นแหล่งผลิตพลังงาน และมีค่าความหนาแน่นน้อยลงตามระยะทางที่ห่างออกมาจากแกน และแม้ว่าภายในดวงอาทิตย์นั้นจะไม่สามารถมองเห็นได้ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถศึกษาภายในดวงอาทิตย์ ได้ผ่านทางการใช้คลื่นสั่นสะเทือน





แกนของดวงอาทิตย์สันนิษฐานว่ามีรัศมีประมาณ 20% ของรัศมีดวงอาทิตย์ มีความหนาแน่นประมาณ 150,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร หรือ 150 เท่าของความหนาแน่นของน้ำบนโลก อุณหภูมิประมาณ 15,710,000 เคลวิน ซึ่งตลอดชีวิตส่วนใหญ่ของดวงอาทิตย์ ภายในแกนจะมีปฏิกิริยาฟิวชันลูกโซ่ โปรตอน-โปรตอน ซึ่งเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม พลังงานที่ได้นี้ทำให้ส่วนที่เหลือของดวงอาทิตย์สุกสว่างและเปล่งแสง

ชั้นแผ่รังสี(Radiative Zone) ชั้นนี้มีระยะประมาณ 400,000 กิโลเมตร จากแกนกลาง (ชั้นนี้มีรัศมีประมาณ 50% ของรัศมีดวงอาทิตย์) อุณหภูมิประมาณ 2-3 ล้านเคลวิน ความหนาแน่นลดลงเหลือใกล้เคียงกับความหนาแน่นของน้ำ

ชั้นก็าซร้อนหมุนวน(Convertive Zone) คือบริเวณโครงสร้างภายในที่เหลือจนถึงชั้นผิวนอก(บรรยากาศ)ของดวงอาทิตย์ เป็นส่วนที่พลังงานถูกถ่ายเทผ่านแท่งความร้อน (heat column) โดยเนื้อสารที่ร้อนและมีพลังงานเริ่มต้นจากด้านล่าง แล้วไหลขึ้นด้านบนจนถึงผิว จากนั้นถ่ายเทความร้อนและกลับลงไปใหม่ แท่งความร้อนสามารถสังเกตได้จาก “เกล็ด”(Granulation) บนภาพถ่ายผิวดวงอาทิตย์




โฟโตสเฟียร์(photosphere) คือชั้นบรรยากาศชั้นล่างสุดของดวงอาทิตย์ และเป็นชั้นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นว่าส่องสว่างอยู่ (ดวงอาทิตย์เป็นก็าซทั้งดวง จึงไม่มีเส้นแบ่งระหว่างบรรยากาศและพื้นผิว ที่ชัดเจน ) อยู่ตั้งแต่ผิวของดวงอาทิตย์จนถึงความสูง 900 กิโลเมตร มีอุณหภูมิประมาณ 5,700 เคลวิน ปรากฎการณ์สำคัญของดวงอาทิตย์ที่เราสามารถสังเกตได้จากชั้นนี้คือ Granulation ,Sunspots (จุดบนดวงอาทิตย์ เป็นจุดที่อุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณพื้นผิวรอบข้างประมาณ 1,000 เคลวิน เวลามองผ่านกล้องโทรทรรศน์เมื่อเทียบกับรอบข้างจะเห็นว่าจุดเหล่านี้มืด จึงมักเรียกกันว่า"จุดดับ" ซึ่งเป็นความเข้าใจที่ผิด เพราะมันไม่ได้ดับ) และ Solar Flare(การลุกโชติช่วง) ทั้งนี้ โฟโตสเฟียร์ถูกล้อมรอบด้วยชั้นบรรยากาศรอบนอกอีกสองชั้น ได้แก่ โครโมสเฟียร์ และโคโรนา

โครโมสเฟียร์(chromosphere) อยู่ที่ระดับความสูง 900 - 5,000 กิโลเมตร เหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิประมาณ 6,000 - 10,000 เคลวิน เป็นชั้นที่มีการระเบิดของก็าซอยู่ทั่วไป ปรากฎการณ์สำคัญที่พบได้ในชั้นนี้คือ เปลวสุริยะ(Prominence) ซึ่งเป็นการระเบิดของก็าซร้อนบนดวงอาทิตย์พุ่งขึ้นไปสู่ชั้นบรรยากาศ บางกรณีก็รุนแรงมากจนพุ่งไปถึงชั้นโคโรนา และอาจมีมวลสารบางส่วนหลุดจากดวงอาทิตย์กลายเป็นพลาสมาเคลื่อนที่ในอวกาศ






โคโรนา(corona) คือบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ ระยะ 5,000 - 1,000,000 กิโลเมตร จากพื้นผิวดวงอาทิตย์ มีลักษณะปรากฎเป็นแสงเรืองรองค้ายมงกุฎที่สวมอยู่รอบดวงอาทิตย์ ในขณะที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ในชั้นนี้มีอุณหภูมิสูงถึง 2,000,000 เคลวิน




เฮลิโอสเฟียร์(heliosphere) หรือสุริยมณฑล หมายถึงระยะที่อำนาจของลมสุริยะสามารถไปถึง ซึ่งอาจมากกว่า 20 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์)





บทบาทของดวงอาทิตย์ต่อสิ่งมีชีวิต

นับตั้งแต่ปฏิกิริยาอุณหนิวเคลียร์ (thermonuclear reaction) ในใจกลางดวงอาทิตย์ แผ่พลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและพลังงานที่สะสมภายในอนุภาค ใช้เวลาเดินทางนับหมื่นนับแสนปีจนกระทั่งถึงผิวดวงอาทิตย์ และต่อด้วยการเดินทาง 8 นาทีมายังโลกของเรา ในรูปของแสงที่มองเห็น รังสีแกมมา รังสีเอกซ์ และรังสีอื่น ๆ ต้องขอบคุณชั้นบรรยากาศโลกที่ได้กรองเอาสิ่งที่เป็นอันตรายเหล่านี้ออกไป ไม่นานนักพลังงานก็ถึงยังพื้นโลก ทั้งให้ความอบอุ่นน่าอยู่ในเขตหนาว หรือแม้แต่ให้ความรู้สึกรำคาญในเขตร้อน ทว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์ก็ได้ถูกดูดซับเข้าไปในพืชและโพรทิสต์ จากนั้นพืชก็สามารถตรึงเอาคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศได้เป็นน้ำตาล ผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง น้ำตาลที่ได้นั้นพืชก็จะนำไปแปรรูปเป็นทั้งผนังเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ ออแกเนลล์ภายในเซลล์ ฯลฯ นอกเหนือจากธาตุอาหารที่ดูดขึ้นมาจากดิน
เมื่อพืชเป็นผู้ผลิต (ที่แท้จริงคือผู้แปรรูป) อาหารจากพลังงานแสงอาทิตย์ ก็ทำให้สัตว์มีอาหารจากส่วนต่าง ๆ ของพืช ในการสลายอาหารของสัตว์ สิ่งสำคัญที่สุดนอกจากอาหารที่ได้รับแล้วก็คือออกซิเจน ซึ่งเป็นของเสียในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เพื่อไปรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายในกระบวนการสลายสารอาหารระดับเซลล์ ขณะเดียวกันสัตว์ก็หายใจเอาแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นสารพลังงานต่ำออกมา เพื่อที่พืชจะได้ตรึงอีกครั้งเป็นวัฏจักร




ปัจจุบันและอนาคตของดวงอาทิตย์

ตามการศึกษาแบบจำลองคอมพิวเตอร์ว่าด้วยวัฏจักรดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่าดวงอาทิตย์มีอายุประมาณ 4,570 ล้านปี ในขณะนี้ดวงอาทิตย์กำลังอยู่ในลำดับหลัก ทำการหลอมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม โดยทุก ๆ วินาที มวลสารของดวงอาทิตย์มากกว่า 4 ล้านตัน ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงาน ดวงอาทิตย์ใช้เวลาโดยประมาณ 1 หมื่นล้านปีในการดำรงอยู่ในลำดับหลัก(หมายถึงมีอายุขัยประมาณ 1 หมื่นล้านปีนั้นเอง)

เมื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นเชื้อเพลิงของดวงอาทิตย์หมดลง วาระสุดท้ายของดวงอาทิตย์ก็มาถึง (คือการพ้นไปจากลำดับหลัก) โดยดวงอาทิตย์จะเริ่มพบกับจุดจบคือการแปรเปลี่ยนไปเป็นดาวยักษ์แดง ภายใน 4-5 พันล้านปี ผิวนอกของดวงอาทิตย์ขยายตัวออกไป ส่วนแกนนั้นยุบตัวลงและร้อนขึ้นสลับกับเย็นลง มีการหลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนและออกซิเจนที่อุณหภูมิราว 100 ล้านเคลวิน จากสถานการณ์ข้างต้นดูเหมือนว่าดวงอาทิตย์จะกลืนกินโลกให้หลอมลงไปเป็นเนื้อเดียวกัน





แต่จากรายงานวิจัยฉบับหนึ่ง ได้ศึกษาพบว่าวงโคจรของโลกจะตีตัวออกห่างดวงอาทิตย์เพราะมวลของดวงอาทิตย์ได้สูญเสียไป จนแรงดึงดูระหว่างมวลมีค่าลดลง แต่ถึงกระนั้น น้ำทะเลก็ถูกความร้อนจากดวงอาทิตย์เผาผลาญจนระเหยสิ้นไปในอวกาศ และบรรยากาศโลกก็อันตรธานไปจนไม่เอื้อแก่ชีวิตต่อมาได้มีการค้นพบ ว่าดวงอาทิตย์นั้นจะสว่างขึ้น 10 เปอร์เซนต์ ทุก ๆ 1,000 ล้านปี ถึงตอนนั้นโลกก็ไม่อาจจะเอื้อ ต่อสิ่งมีชีวิตไปก่อนแล้ว เวลาของสิ่งมีชีวิตบนโลก จึงเหลือแค่ 500 ล้านปีเท่านั้น

หลังจากที่ดวงอาทิตย์ได้ผ่านสภาพการเป็นดาวยักษ์แดงแล้ว อุณหภูมิจากปฏิกิริยาการหลอมฮีเลียมที่เพิ่มสลับกับลงภายในแกน ก็จะเป็นตัวการให้ผิวดวงอาทิตย์ด้านนอกผละตัวออกจากแกน เกิดเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ แล้วอันตรธานไปในความมืดมิดของอวกาศ และเป็นวัสดุสำหรับสร้างดาวฤกษ์และระบบสุริยะรุ่นถัดไป ส่วนแกนที่เหลืออยู่ก็จะกลายเป็นดาวแคระขาวที่ร้อนจัดและมีแสงจางมาก ก่อนจะดับลงกลายเป็นดาวแคระดำ




หมายเหตุ ดวงอาทิตย์จะไม่ทำให้เกิดหลุมดำ นะคะ หลุมดำจะมีโอกาสเกิดได้ จากการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมากเท่านั้นค่ะ ซึ่งหลุมดำจะมีความหนาแน่นและแรงดึงดูดมหาศาลอย่างน่าอัศจรรย์ สามารถดึงดูดได้ทุกอย่างแม้แต่แสงสว่างก็ไม่อาจเล็ดลอดออกมาได้ เราจึงมองไม่เห็นหลุมดำ แต่เราสามารถสังเกตุตำแหน่งของหลุมดำได้ จากการที่หลุมดำมีแรงดึงดูดมาก จึงจะมีสสารจำนวนมากหมุนวนรอบหลุมดำค่ะ นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่า ศูนย์กลางของดาราจักรส่วนใหญ่ น่าจะเป็นหลุมดำขนาดยิ่งยวดค่ะ รวมทั้งศูนย์กลางของดาราจักรทางช้างเผือกของเราด้วย






**********************************************************************************************************************************

ป.ล. 1. กระทู้นี้เป็นภาคต่อ(และก็คงเป็นภาคจบด้วย)ของกระทู้กำเนิดจักรวาลค่ะ โชคดีที่มีวันหยุดเลยมีเวลารวบรวมข้อมูล ซึ่งในกระทู้จักรวาล ฉันเคยบอกไว้ว่าจะทำกระทู้เรื่องนี้ ฉันจึงต้องทำตามที่เคยลั่นวาจาไว้ค่ะ กระทู้นี้ฉันตั้งใจทำเป็นอย่างมากเลยค่ะ
2. ข้อมูลที่ฉันนำเสนอรวบรวมและเรียบเรียงจาก วิกิพีเดีย , รีดเดอร์ ไดเจสท์ , หนังสือหมวดดาราศาสตร์และอวกาศ ของนานมีบุ๊คส์ , หนังสือเรื่องเอกภพของ คุณวิภู รุโจปการ , งานเขียนของ ดร.ชัยวัฒน์ คุประตกุล ฉันขอขอบคุณแหล่งข้อมูลทั้งหมดค่ะ และหากมีความผิดพลาดประการใดเกิดขึ้น ฉันขอรับไว้เองแต่เพียงผู้เดียว และขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วยค่ะ
3. ขอขอบคุณทุกท่านที่เข้ามาอ่านนะคะ หวังว่าจะได้สาระความรู้ไปไม่น้อยก็มาก กันทุกคนค่ะ

*********************************************************************************************************************************





today a reader, tomorrow a leader - Margaret Fuller