ดวงอาทิตย์

ลักษณะทั่วไปของดวงอาทิตย์และดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ

ดวงอาทิตย์เป็นดาวที่สร้างพลังงานต่าง ๆ ขึ้นมาเอง จึงเรียกว่าดาวฤกษ์ ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็กที่มีอุณหภูมิพื้นผิวสูง 6000 เคลวิน (หน่วยวัดอุณหภูมิ) จึงจัดว่าเป็นดาวฤกษ์สีเหลือง เพราะมีอุณหภูมิสูงและเป็นดาวฤกษ์หลัก อายุประมาณ 5 พันล้านปี ดวงอาทิตย์มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวกว่าโลกประมาณ 109 เท่า ดวงอาทิตย์มีเนื้อสารมากและมีแรงโน้มถ่วงสูง จึงสามารถดึงสิ่งต่าง ๆ ให้เคลื่อนไปรอบ ๆ ได้ เราเรียกสิ่งเหล่านี้ว่าบริวารของดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์และบริวารรวมกันเรียกว่า ระบบสุริยะ บริวารของดวงอาทิตย์ที่สำคัญ คือดาวเคราะห์ 9 ดวง ดวงจันทร์ บริวารดาวเคราะห์รวมกันกว่า 60 ดวง ดาวเคราะห์น้อยหลายหมื่นดวงและดาวหางจำนวนมาก ระบบสุริยะจึงเป็นระบบเล็ก ๆ ที่อยู่ท่ามกลางดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ ซึ่งอยู่ห่างไกลออกไปมาก ดังนั้นดวงอาทิตย์และบริวารดวงอาทิตย์จึงเป็นพวกที่อยู่ใกล้โลกมาก ในขณะที่ดาวอื่น ๆ อยู่ไกลโลกมาก

บริวารทั้งหลายของดวงอาทิตย์ต่างได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์ด้วยปริมาณต่าง ๆ กัน ดวงที่อยู่ใกล้ได้รับพลังงานมากกว่าพวกที่อยู่ไกล โลกอยู่ในตำแหน่งที่ได้รับพลังงานพอเหมาะจึงทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยบนโลกไม่หนาวและไม่ร้อนเกินไป สภาพแวดล้อมของโลกจึงเอื้ออำนวยต่อการมีชีวิตเป็นอย่างยิ่ง

ดวงอาทิตย์ ดาวกฤษ์สีเหลืองขนาดเล็กจึงเป็นผู้ให้ชีวิตแก่โลก ดังนั้นหากจะค้นหาโลกอื่นนอกระบบสุริยะจึงควรค้นหาระบบที่มีดาวกฤษ์สีเหลืองแบบเดียวกับดวงอาทิตย์

จุดบนดวงอาทิตย์ และวิธีสังเกตจุดบนดวงอาทิตย์อย่างปลอดภัย

ดวงอาทิตย์มีแสงจ้ามาก ทั้งนี้เพราะมีอุณหภูมิสูง ภายในใจกลางซึ่งเป็นต้นกำเนิดพลังงานมีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านองศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ทำให้ไฮโดรเจน 2 อะตอมรวมกันกลายเป็น 1 อะตอมของฮีเลียม เรียกว่าปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ เนื้อสารของ 1 อะตอมฮีเลียมน้อยกว่าเนื้อสารของ 2 อะตอมไฮโดรเจน เนื้อสารไฮโดรเจนไม่ได้หายไปไหน แต่ได้กลายเป็นพลังงานทั้งหมด

ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่ไฮโดรเจนหลอมรวมกันกลายเป็นฮีเลียมคือปฏิกิริยาของระเบิดไฮโดรเจน ดังนั้นภายในใจกลางดวงอาทิตย์ จึงมีระเบิดไฮโดรเจนจำนวนมากกำลังระเบิด พลังงานภายในถ่ายทอดสู่ผิวโดยการพา และดวงอาทิตย์ถ่ายทอดพลังงานสู่อวกาศโดยการแผ่รังสี

มนุษยุ์พยายามสร้างพลังงานโดยการเลียนแบบปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์จนประสบผลสำเร็จ หากควบคุมพลังงานนี้ได้เมื่อใดก็จะเป็นประโยชน์อย่างมหาศาลต่อมนุษยชาติ

เมื่อสังเกตพื้นผิวดวงอาทิตย์จากภาพถ่ายผ่านกล้องโทรทรรศน์หรือดูภาพดวงอาทิตย์บนฉากของกล้องโทรทรรศน์ จะพบว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ไม่สม่ำเสมอ แต่มีบริเวณมืดเกิดขึ้นเป็นหย่อม ๆ เปลี่ยนแปลงไม่คงที่ เราเรียกบริเวณมืดเหล่านี้ว่า จุดดำ หรือ จุดมืด บนดวงอาทิตย์ (Sunspot)

จุดดำเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณข้างเคียงซึ่งมีอุณหภูมิสูงประมาณ 6000 เคลวิน ในขณะที่บริเวณจุดดำมีอุณหภูมิ 4000 เคลวิน เมื่อดูจุดมืดหรือจุดดำให้ละเอียด จะพบว่าใจกลางของจุดมืดมีความมืดมากกว่าขอบรอบนอก

ยังไม่ทราบชัดเจนว่าจุดเกิดจากอะไร แต่มีการค้นพบว่าบริเวณจุดเป็นบริเวณที่มีความเข้มของสนามแม่เหล็กสูงมาก สนามแม่เหล็กบริเวณทั่วไปไม่ถึง 1 เกาสส์ แต่บริเวณจุดสูงหลายพันเกาสส์

จุดบนดวงอาทิตย์เกิดขึ้นและหายไปโดยมีอายุประมาณ 1 เดือน จุดมักจะเกิดขึ้นเป็นคู่ ๆ อยู่ใกล้กัน คล้ายมีแม่เหล็กเกือกม้าฝังอยู่ภายในดวงอาทิตย์ จำนวนจุดไม่คงที่ แต่จะเปลี่ยนทุกปี บางปีมีจุดมาก บางปีมีจุดน้อย จำนวนจุดจะมีมากทุก ๆ 11 ปี

มีปรากฏการณ์อย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นในบริเวณจุดโดยไม่สามารถทราบล่วงหน้าว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด ปรากฏการณ์ดังกล่าวเรียกว่า การระเบิดจ้า บนดวงอาทิตย์ การระเบิดจ้าเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวในระยะเวลาสั้น ๆ การระเบิดจ้า คือการที่พลังงานและอนุภาคของดวงอาทิตย์พุ่งออกจากพื้นผิวสู่อวกาศ พลังงานและอนุภาคส่วนหนึ่งจะมาถึงโลก อนุภาคที่เดินทางมาถึงบรรยากาศโลกคือโปรตอนและอิเล็กตรอน ซึ่งจะมาทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศ เกิดปรากฏการณ์แสงเหนือแสงใต้ ทั้งนี้เพราะสนามแม่เหล็กโลกจะป้องกันไม่ให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเข้าสู่พื้นผิวโลกแถบเส้นศูนย์สูตรแต่จะเข้าสู่บรรยากาศชั้นต่ำ ๆ ได้ง่ายทางขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้

ผลกระทบอย่างที่สองที่การระเบิดจ้ามีอิทธิพลต่อโลกคือการสื่อสารโดยวิทยุคลื่นสั้นและการเดินของกระแสไฟฟ้าถูกรบกวน ทั้งนี้เพราะอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดพายุแม่เหล็กบนโลก การสะท้อนคลื่นวิทยุของบรรยากาศและการเดินของกระแสไฟฟ้าจึงไม่สม่ำเสมอ

ผลกระทบประการที่สามที่การระเบิดจ้ามีอิทธิพลต่อโลกคือ พลังงานจากการระเบิดจ้าแผ่มาถึงบรรยากาศชั้นบนโลก ทำให้อากาศขยายตัวลอยสูงขึ้นไปอีก อาจขึ้นไปสูงถึงระดับ 400-500 กิโลเมตรเหนือผิวโลกซึ่งเป็นระดับที่สถานีอวกาศหรือยานอวกาศขนาดใหญ่โคจรอยู่รอบโลก โมเลกุลของอากาศเหล่านี้จะปะทะการเคลื่อนที่ของสถานีอวกาศหรือยานอวกาศเป็นผลให้สถานีอวกาศเคลื่อนที่ช้าลง ผลที่ตามมาคือสถานีอวกาศเข้าใกล้โลกมากขึ้น หากไม่ช่วยให้ยานอวกาศมีความเร็วเพิ่มขึ้น เพื่อยกระดับความสูงแล้วสถานีอวกาศก็จะตกลงสู่โลกเร็วก่อนกำหนด อย่างเช่น สกาย แล็บที่เคยตกมาแล้วเมื่อ พ.ศ. 2516

การขึ้น-ตก และแนวทางการขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์

สาเหตุของการขึ้น-ตกก็เพราะโลกหมุนจากตะวันตกไปตะวันออก การสังเกตแนวทางขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์สามารถทำได้ในวันที่เมฆไม่บังดวงอาทิตย์ตลอดทั้งวัน

การเกิดฤดูกาลต่าง ๆ บนโลก

การเกิดฤดูกาลต่าง ๆ บนโลก เกิดจากพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากันตลอดทั้งปี ทั้งนี้เพราะแกนโลกเอียง ทำให้ขั้วโลกเหนือหันเข้าหาดวงอาทิตย์ในเดือนมิถุนายน และหันออกในเดือนธันวาคม ในขณะที่หันด้านข้างเข้าหาดวงอาทิตย์ในเดือนกันยายนและมีนาคม

ถ้าสังเกตแสงอาทิตย์ที่ส่องมาถึงผิวโลกในแต่ละวันจะพบว่า ในเวลาเช้าแสงอาทิตย์ส่องถึงผิวโลกในลักษณะที่เฉียง ความร้อนแผ่กระจายเป็นบริเวณกว้าง ความร้อนต่อหน่วยพื้นที่ผิวโลกจึงต่ำ ในเวลาเที่ยงวัน ดวงอาทิตย์อยู่สูง แสงอาทิตย์ส่องถึงผิวโลกในลักษณะตรง ความร้อนจำนวนเดียวกันแผ่เป็นบริเวณแคบ ๆ ความร้อนต่อหน่วยพื้นที่จึงสูง นั่นคืออุณหภูมิของอากาศเวลาเที่ยงวันจึงสูงกว่าเวลาเช้า

ในทำนองเดียวกัน เมื่อเปรียบเทียบความร้อนที่ประเทศไทยได้รับจากดวงอาทิตย์ในเดือนมิถุนายน ซึ่งแสงอาทิตย์ส่องมาตรง ๆ จะมากกว่าความร้อนที่ประเทศไทยได้รับจากดวงอาทิตย์ในเดือนธันวาคม เพราะฉะนั้นอุณหภูมิประเทศไทยในเดือนมิถุนายนจึงสูงกว่าในเดือนธันวาคม นั่นคือเดือนมิถุนายนเป็นฤดูร้อนและเดือนธันวาคมเป็นฤดูหนาว