[ใหม่] กำเนิดดวงอาทิตย์

กำเนิดดวงอาทิตย์
เอกภพ อาณาเขตอันกว้างขวางไม่มีที่สิ้นสุด นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่า เอกภพของเราเริ่มต้นขึ้นเมื่อประมาณ 13,000 - 14,00 ล้านปีมาแล้ว โดยการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่าบิ๊กแบง หลังจากเกิดบิ๊กแบงก็จะเกิดเป็นเอกภพ ซึ่งอยู่ในรูปพลังงานที่มีอุณหภูมิสูงมาก เมื่ออุณหภูมิของเอกภพลดลง เอกภพจะมีขนาดโตขึ้นเรื่อยๆ แรงโน้มถ่วงจะยึดเหนี่ยวสสารและพลังงานให้กลายเป็นก้อนก๊าซและกลายเป็นดาวฤกษ์ กระจุกดาวฤกษ์ขนาดมหึมานี้จะถูกยึดเหนี่ยวเข้าด้วยกันด้วยแรงโน้มถ่วง กลายเป็นแกแล็คซี่ แกแล็คซี่ที่เราอยู่เรียกว่า แกแล็คซี่ทางช้างเผือก ซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์สองแสนล้านดวงถึงสี่แสนล้านดวง รวมทั้งดาวเคราะห์ หลุมดำที่เรามองไม่เห็น และเมฆฝุ่นกับก๊าซที่เรียกว่า เนบิลล่า (Nebula) ในแกแล็คซี่ยังมีระบบสุริยะที่มีดาวฤกษ์เป็นศูนย์กลาง และมีดาวเคราะห์เป็นบริวารโคจรอยู่โดยรอบ เมื่อสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิต สิ่งมีชีวิตก็จะเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์เหล่านั้น โลกของเราอยู่ในระบบสุริยะที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง มีดาวเคราะห์เป็นบริวาร 8 ดวง เรียงตามลำดับจากในสุดคือ ดาวพุธ(Mercury) ดาวศุกร์(Venus) โลก(Earth) ดาวอังคาร(Mars) ดาวพฤหัส(Jupiter) ดาวเสาร์(Saturn) ดาวยูเรนัส(Urenus) และดาวเนปจูน(Neptune)

ดวงอาทิตย์คือแหล่งกำเนิดของแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งแต่รังสีอินฟราเรดจนถึงรังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมม่า ดวงอาทิตย์คือแหล่งพลังงานอันล้ำค่า แล้วดวงอาทิตย์จะมีวันหมดอายุหรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้นจริงโลกของเราจะเป็นอย่างไร ดวงอาทิตย์ถือกำเนิดขึ้นเมื่อ 5,000 ล้านปีมาแล้ว ในเวลาใกล้เคียงกันกับที่โลกได้เกิดขึ้น โดยมีตำแหน่งอยู่ตรงมุมหนึ่งของแกแล็คซี่ทางช้างเผือกของเรา ห่างจากศูนย์กลางของแกแล็คซี่ทางช้างเผือก 25,000 ปีแสง ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ชั้น G2 ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,392,000 กิโลเมตร ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่มากกว่าโลกถึง 109 เท่า ดวงอาทิตย์มีปริมาตรมากกว่าโลกประมาณ 3 แสนเท่า มีมวลมากกว่าโลกประมาณ 1/3 ล้านเท่า  โดยจะเห็นได้จากภาพดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์โดยมองจากโลกของเรา แม้ว่าเราจะมองเห็นดวงอาทิตย์เป็นดวงกลมๆ แต่ดวงอาทิตย์ไม่ใช่ของแข็งเฉกเช่นโลก ดวงอาทิตย์เป็นดาวที่เกิดจากกลุ่มก๊าซขนาดมหึมา ประกอบด้วยไฮโดรเจนประมาณ 75% และฮีเลียมประมาณ 25% ที่เหลือจำนวน 0.1% เป็นโลหะ สัดส่วนเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ โดยดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนไฮโดรเจนในแกนของมันให้กลายเป็นฮีเลียม นั่นคือระเบิดปรมาณูนิวเคลียร์ฟิวชั่น(Nuclear Fusion) หรือไฮโดรเจนบอมบ์ ที่มาของพลังงานของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์สร้างพลังงานโดยการเปลี่ยนเนื้อสารให้เป็นพลังงานตามสมการของไอน์สไตน์ที่ว่า E=mc2 บริเวณที่เนื้อสารกลายเป็นพลังงานคือแกนกลางซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 15,000,000 องศาเซลเซียส ณ แกนกลางของดวงอาทิตย์มีระเบิดไฮโดรเจนจำนวนมากกำลังระเบิดเป็นปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (Thermo Nuclear) ที่ไฮโดรเจนหลอมรวมกันกลายเป็นฮีเลียม ในทุกๆ 1 วินาที ดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนไฮโดรเจน 700 ล้านตัน ให้กลายเป็นฮีเลียม 695 ล้านตัน ส่วนน้ำหนักที่หายไปเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานและรังสีต่างๆพุ่งตรงมายังพื้นผิว จากนั้นพลังงานจะถูกดูดกลืนเข้าไปและเปล่งออกอีกทำให้อุณหภูมิลดต่ำลง เมื่อถึงพื้นผิวกลายเป็นแสงที่เรามองเห็นได้ ดวงอาทิตย์มีองค์ประกอบสำคัญ 3 ส่วน ได้แก่ ส่วนแกนหรือคอร์(Core) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น ถัดออกมารวมเรียกว่าชั้นแผ่รังสี(Radiative Zone) เป็นส่วนที่ปลดปล่อยรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาภายนอก ส่วนสุดท้ายคือชั้นนอกเรียกว่าชั้นพาความร้อน(Convective Zone) เป็นชั้นที่อนุภาคซึ่งได้รับพลังงานความร้อนจากชั้นแผ่รังสี มีการเคลื่อนที่ ถ่ายเทพลังงานให้กันและกัน ทำให้มีการพาพลังงานออกมาสู่ผิวชั้นนอกได้

พื้นผิวของดวงอาทิตย์แบ่งออกได้อีกเป็นสามชั้น ได้แก่ โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) และ โคโรนา (Corona) เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดที่เป็นก๊าซหุ้มอยู่รอบๆ ดวงอาทิตย์ มีลักษณะปรากฏเป็นแสงเรือง มีรัศมีสีนวล สุกสกาว ในขณะที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง คุณสมบัติที่น่าอัศจรรย์ของโคโรนาคือมีอุณหภูมิสูงมากตั้งแต่ 1,500,000 - 2,500,000 องศาเคลวิน การที่โคโรนามีอุณหภูมิสูงมากเช่นนี้จึงเกิดการระเหยของก๊าซออกไปอย่างต่อเนื่อง ทำให้มีอุณหภูมิประจุไฟฟ้าที่เรียกว่าลมสุริยะ (Solar Wind) แผ่กระจายออกมาข้างนอกแล้วแพร่มาถึงโลกของเราด้วยความเร็ว 300-1,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์จึงเต็มไปด้วยพลาสม่าที่มีความร้อนสูงและแตกตัวเป็นอิออนที่มีผลกระทบต่อส่วนหางของดาวหางและวงโคจรของยานอวกาศ บางครั้งลมสุริยะจะส่งผลรบกวนต่อสายไฟฟ้าแรงสูงหรือคลื่นวิทยุบนโลกให้เกิดความขัดข้อง แต่ในขณะเดียวกันลมสุริยะก็ทำให้เกิดปรากฏการณ์แสงเหนือ แสงใต้ อันงดงามที่บริเวณขั้วโลก

ลักษณะพื้นผิวของดวงอาทิตย์นั้นจะเห็นภาพปรากฏที่เรียกว่า จุดดำบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) เป็นบริเวณสีคล้ำบนตัวดวงหรือบริเวณชั้น โฟโตสเฟียร์ (Photosphere)  โดยมีส่วนกลางดำคล้ำกว่าเรียกว่าเงามืด(Umbra) ส่วนรอบๆที่มีสีจางกว่าเรียกว่าเงาสลัว(Penumbra) บริเวณจุดบนดวงอาทิตย์นี้ไม่ได้มืดหรือดับไปอย่างที่บางคนเข้าใจ ที่จริงแล้วจุดเหล่านี้มีความสว่างและมีความร้อนสูงมาก บางจุดมีอุณหภูมิสูงถึง 3,800 เคลวิน แต่ที่เห็นว่ามืดเป็นเพียงความรู้สึกที่เห็นแสงสว่างที่จ้ากว่าของชั้น โฟโตสเฟียร์ ที่ตัดกับจุดนี้จึงทำให้เรามองเห็นเป็นจุดดำ รูปร่างและขนาดของจุดดำนี้จะแปรเปลี่ยนไปตลอดเวลา จุดดำอาจจะเกิดขึ้นและหายไปภายในไม่กี่ชั่วโมง หรืออาจจะคงอยู่หลายๆเดือนก็ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของจุด นอกจากนี้จุดดำยังเคลื่อนที่ไปตามการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์อีกด้วย ดังนั้นจุดดำจึงมีจำนวนที่ไม่แน่นอน แต่จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงทุกรอบ 11 ปี ซึ่งรู้จักกันในชื่อของ วัฏจักรสุริยะ (Solar Cycle)

ที่บริเวณจุดดำที่เป็นบริเวณขั้วของสนามแม่เหล็กแบบคู่ขั้วอาจมีการระเบิดรุนแรงที่เรียกว่า Solar Flare ซึ่งให้พลังงานสูงมาก อาจประมาณได้เท่ากับระเบิดไฮโดรเจนขนาด 100 เมกะตัน จำนวน 1 ล้านลูกรวมกัน โดยการส่งพลังงานออกมามักอยู่ในย่านความถี่ของอัลตร้าไวโอเล็ตและรังสีเอ็กซ์ อุณหภูมิของ Solar Flare จะสูงถึงหลายล้านเคลวิน และส่งอนุภาคประจุไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงมากกว่าปกติออกมาอย่างมากมายเกิดเป็นลมสุริยะที่มีกำลังแรงผิดปกติจนสามารถเรียกได้ว่าเป็นพายุสุริยะ(Solar Storm) เลยทีเดียว นอกจากนี้ในบริเวณจุดดำบนดวงอาทิตย์ยังอาจเกิด Coronal Mass Ejection หรือ CME ขึ้นได้โดยเป็นปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์มีการปลดปล่อยมวลออกมา อนุภาคไฟฟ้าพลังงานสูงจะถูกปลดปล่อยออกมาด้วยความเร็วสูงนับพันกิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งช้ากว่าความเร็วแสงมาก สนามแม่เหล็กแบบคู่ขั้วจากจุดดำขยายตัวออกไปในโคโรนา จากนั้นสนามแม่เหล็กทั้งสองขั้วจะเคลื่อนเข้าหากันอีกครั้ง

จากจุดที่สนามแม่เหล็กเคลื่อนเข้าหากัน จะค่อยๆลอยสูงขึ้น แล้วขับให้มวลส่วนหนึ่งของดวงอาทิตย์หลุดออกมาด้วย มวลสารพวกนี้คือพลาสมา อันเป็นโมเลกุลที่แยกออกจากกันด้วยพลังงานอันมหาศาล เป็นโปรตอนและอิเล็คตรอนซึ่งต่างก็มีประจุไฟฟ้า อิเล็คตรอนซึ่งเดินทางเร็วกว่าโปรตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ เมื่ออิเล็คตรอนมาถึงบรรยากาศของโลกก็ทำให้เกิดปฏิกิริยากับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ จนเกิดปรากฏการณ์แสงเหนือ แสงใต้ที่เรียกกันว่าออโรร่า (Aurora)บนโลกแถบขั้วโลกเหนือและใต้ ส่วนอนุภาคโปรตอนที่มีประจุบวกนั้นมีมวลมากกว่าอิเล็คตรอนเป็นพันเท่า จึงสามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่ออุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์บนยานอวกาศ รวมถึงอุปกรณ์ที่ใช้บนโลกของเราได้อย่างรุนแรง เนื่องจากผลกระทบอันรุนแรงของปรากฏการณ์อนุภาคไฟฟ้าพลังงานสูงดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องศึกษาการเคลื่อนตัวของ CME และคาดการณ์ล่วงหน้าเพื่อเตรียมตัวรับมือไม่ให้เกิดความเสียหายขึ้นแก่โครงการในอวกาศ รวมทั้งศึกษาไปถึงผลกระทบอันอาจจะเกิดขึ้นบนชั้นบรรยากาศโลกได้ในอนาคต

สิ่งต่างๆที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์นี้ ดำเนินมาแล้วเป็นเวลา 5,000 ล้านปี ซึ่งเท่ากับอายุของดวงอาทิตย์ผ่านไปแล้วครึ่งหนึ่ง แต่ดวงอาทิตย์ก็ยังมีเวลาเหลืออีก 5,000 ล้านปีที่จะส่องสว่างเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรา นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่า ในอีก 5,000 ล้านปี ดวงอาทิตย์จะจบชีวิตลง เมื่อดวงอาทิตย์เผาไฮโดรเจนไปเกือบหมดก็จะเริ่มไม่สมดุลทำให้ผิวนอกขยายตัวออกและสว่างมากขึ้นด้วย บางทฤษฎีบอกว่าขนาดของมันจะใหญ่ขึ้นจนกลืนโลกเข้าไป ในขณะที่บางทฤษฎีบอกว่ามันจะเป็นดาวยักษ์เล็กและดันวงโคจรของโลกให้ไกลออกไปกว่าปัจจุบัน จากนั้นก็จะเริ่มเผาฮีเลียมแล้วกลายเป็นดาวยักษ์แดง แล้วเปลือกนอกจะขยายออกไปเป็นเนบิลล่า ส่วนแกนกลางจะยุบเป็นดาวแคระขาวมีขนาดประมาณ 1.5 เท่าของโลก อีกหลายแสนล้านปีต่อมาก็จะกลายเป็นดาวแคระดำและหมดแสงในที่สุด

รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงอาทิตย์ส่งมานั้นมีด้วยกันหลายความถี่รวมทั้งรังสีที่อยู่ในรูปของแสงที่มองเห็นได้ซึ่งเรามองเห็นเป็นสีขาว ทั้งๆที่จริงๆแล้วแสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นแตกต่างกันหรือที่เราเรียกว่าสเปกตรัม  พลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ส่วนมากเป็นรังสีในช่วงนี้ และเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญช่วยในการสังเคราะห์แสงของพืช  แสงจากดวงอาทิตย์จึงเป็นดั่งชีวิต  พลังงานจากดวงอาทิตย์จึงเป็นทรัพยากรอันล้ำค่าต่อสรรพชีวิตบนโลก มนุษย์จึงต้องศึกษาเกี่ยวกับดวงอาทิตย์โดยแข่งขันกันอย่างไม่หยุดนิ่ง  เพราะยิ่งค้นพบมากเท่าไหร่ เรายิ่งอาจมีโอกาสคาดเดาอนาคตของดวงอาทิตย์และสรรพสิ่งในระบบสุริยะได้ใกล้เคียงมากขึ้นเท่านั้น อีกประการหนึ่งคือการศึกษาเพื่อให้สามารถนำทรัพยากรจากดวงอาทิตย์มาใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเกิดประโยชน์สูงสุด  โดยเฉพาะในอนาคตซึ่งพลังงานจากปิโตรเลียมกำลังจะหมดไป การใช้ประโยชน์จากพลังงานทางเลือกอื่นๆ ยิ่งทวีความสำคัญมากขึ้น ทั้งการใช้พลังงานจากพืช  พลังงานน้ำ  และพลังงานลม ดังนั้นการใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีไม่จำกัด จึงน่าจะมีบทบาทเป็นพลังงานหลักชนิดหนึ่งในอนาคต โดยเฉพาะของประเทศไทยเรา แต่เราทุกคนก็มีหน้าที่สำคัญในการช่วยกันประหยัดพลังงานตั้งแต่วันนี้ รวมไปถึงการเลือกใช้พลังงานจากธรรมชาติให้มากขึ้น เพื่อให้ทรัพยากรบนโลกมีเหลือพอสำหรับทุกๆคนในอนาคต และเพื่อให้โลกของเราใบนี้อยู่กับเราไปอีกนานแสนนาน

ที่มา สวทช

แหล่งรวมบทความสารคดีประวัติศาสตร์ บทความสารคดีจักรวาลและดาวเคราะห์ บทความสารคดีสงคราม บทความสารคดีภัยธรรมชาติ บทความสารคดีชีวิตสัตว์ บทความสารคดีอาวุธทางการทหาร บทความสารคดีการจัดอันดับ บทความสารคดีวิทยาศาสตร์ บทความสัมภาษณ์คนดัง บทสนทนาปัญหาเศรษฐกิจ บทสนทนาประเด็นข่าวร้อน เรื่องราวน่ารู้ ความรู้ทั่วไป สังคม เศรษฐกิจ การเมือง ไลฟ์สไตล์ สุขภาพ ผู้หญิง ความงาม แม่และเด็ก สัตว์เลี้ยง อาหาร ร้านอาหาร เกมส์ เทคโนโลยี มาดูกันได้ที่  http://megatopic.blogspot.com