Solar Corona: คำอธิบาย คุณลักษณะ ความสว่าง และข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ

2024 ผู้เขียน: Henry Conors | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-02-12 13:40

ดวงอาทิตย์เป็นทรงกลมขนาดใหญ่ของก๊าซร้อนที่ผลิตพลังงานมหาศาลและแสงและทำให้ชีวิตบนโลกเป็นไปได้

วัตถุท้องฟ้านี้ใหญ่และใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ จากพื้นโลกถึงมัน ระยะทาง 150 ล้านกิโลเมตร ความร้อนและแสงแดดจะใช้เวลาประมาณแปดนาทีมาถึงเรา ระยะทางนี้เรียกว่าแปดนาทีแสง

ดาวที่อุ่นโลกของเราประกอบด้วยชั้นนอกหลายชั้น เช่น โฟโตสเฟียร์ โครโมสเฟียร์ และโคโรนาสุริยะ ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ชั้นนอกสร้างพลังงานบนพื้นผิวที่ฟองอากาศและระเบิดออกจากภายในของดาว และถูกระบุว่าเป็นแสงอาทิตย์

ส่วนประกอบชั้นนอกของดวงอาทิตย์

ชั้นที่เราเห็นเรียกว่าโฟโตสเฟียร์หรือทรงกลมของแสง โฟโตสเฟียร์ถูกทำเครื่องหมายด้วยเม็ดพลาสมาที่สว่างและเดือดพล่าน และจุดดับที่มืดกว่าและเย็นกว่าซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ฉีกผ่านพื้นผิว จุดปรากฏขึ้นและเคลื่อนผ่านดิสก์ของดวงอาทิตย์ เมื่อสังเกตการเคลื่อนไหวนี้ นักดาราศาสตร์สรุปว่าผู้ส่องสว่างของเราหมุนรอบแกนของมัน เนื่องจากดวงอาทิตย์ไม่มีฐานที่มั่นคง พื้นที่ต่างๆ จึงหมุนรอบด้วยความเร็วที่ต่างกัน บริเวณเส้นศูนย์สูตรจะหมุนเป็นวงกลมเต็มวงในเวลาประมาณ 24 วัน ในขณะที่การหมุนขั้วโลกอาจใช้เวลานานกว่า 30 วัน (เพื่อให้การหมุนเสร็จสมบูรณ์)

โฟโตสเฟียร์คืออะไร

โฟโตสเฟียร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงแฟลร์จากดวงอาทิตย์เช่นกัน: เปลวไฟที่ทอดยาวเหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์หลายแสนไมล์ เปลวสุริยะทำให้เกิดการระเบิดของรังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และคลื่นวิทยุ แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์และการปล่อยคลื่นวิทยุมาจากโคโรนาสุริยะโดยตรง

โครโมสเฟียร์คืออะไร

บริเวณรอบโฟโตสเฟียร์ซึ่งเป็นเปลือกนอกของดวงอาทิตย์เรียกว่าโครโมสเฟียร์ บริเวณแคบ ๆ แยกโคโรนาออกจากโครโมสเฟียร์ อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในภูมิภาคทรานซิชัน จากไม่กี่พันองศาในโครโมสเฟียร์ไปจนถึงกว่าล้านองศาในโคโรนา โครโมสเฟียร์เปล่งแสงสีแดง เนื่องมาจากการเผาไหม้ของไฮโดรเจนที่ร้อนจัด แต่ขอบแดงจะมองเห็นได้เฉพาะช่วงสุริยุปราคาเท่านั้น ในบางครั้ง แสงจากโครโมสเฟียร์มักจะจางเกินกว่าจะมองเห็นเมื่อเทียบกับโฟโตสเฟียร์ที่สว่าง ความหนาแน่นของพลาสมาลดลงอย่างรวดเร็ว โดยเคลื่อนขึ้นจากโครโมสเฟียร์ไปยังโคโรนาตลอดช่วงการเปลี่ยนภาพ

โคโรนาสุริยะคืออะไร? คำอธิบาย

นักดาราศาสตร์กำลังตรวจสอบความลึกลับของโคโรนาสุริยะอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย เธอเป็นยังไงบ้าง

นี่คือชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์หรือชั้นบรรยากาศภายนอก ชื่อนี้ตั้งเพราะปรากฏให้เห็นเมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง อนุภาคจากโคโรนาขยายออกไปในอวกาศและที่จริงแล้วไปถึงวงโคจรของโลก รูปร่างถูกกำหนดโดยสนามแม่เหล็กเป็นหลัก อิเล็กตรอนอิสระในการเคลื่อนที่ของโคโรนาตามแนวสนามแม่เหล็กสร้างโครงสร้างที่แตกต่างกันมากมาย รูปร่างที่เห็นในโคโรนาเหนือจุดบอดบนดวงอาทิตย์มักเป็นรูปเกือกม้า ซึ่งเป็นการยืนยันว่าเป็นไปตามเส้นสนามแม่เหล็ก จากด้านบนของ "โค้ง" ดังกล่าว ลำแสงยาวสามารถขยายออกไปได้ไกลถึงเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์หรือมากกว่านั้น ราวกับว่ากระบวนการบางอย่างกำลังดึงวัสดุจากด้านบนของส่วนโค้งขึ้นสู่อวกาศ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับลมสุริยะซึ่งพัดผ่านระบบสุริยะของเราออกไป นักดาราศาสตร์ตั้งชื่อปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า "หมวกงู" เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับหมวกหยักที่อัศวินสวมและทหารเยอรมันบางคนเคยใช้ก่อนปี 1918

มงกุฎทำมาจากอะไร

วัสดุที่ทำให้เกิดโคโรนาสุริยะนั้นร้อนจัด ซึ่งประกอบด้วยพลาสมาที่ผ่านการแรร์ไฟด์ อุณหภูมิภายในโคโรนาสูงกว่าล้านองศา ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิที่พื้นผิวดวงอาทิตย์อย่างน่าประหลาดใจ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 5500 °C ความดันและความหนาแน่นของโคโรนาต่ำกว่าชั้นบรรยากาศของโลกมาก

จากการสังเกตสเปกตรัมที่มองเห็นได้ของโคโรนาสุริยะ พบเส้นการปล่อยแสงจ้าที่ความยาวคลื่นที่ไม่ตรงกับวัสดุที่รู้จัก ในเรื่องนี้ นักดาราศาสตร์ได้แนะนำการมีอยู่ของ "โคโรเนียม"เป็นก๊าซหลักในโคโรนา ลักษณะที่แท้จริงของปรากฏการณ์นี้ยังคงเป็นปริศนาจนกระทั่งมีการค้นพบว่าก๊าซโคโรนัลได้รับความร้อนสูงเกิน 1,000,000 °C ด้วยอุณหภูมิสูงเช่นนี้ ธาตุเด่นทั้งสอง ไฮโดรเจนและฮีเลียม จึงปราศจากอิเลคตรอนโดยสมบูรณ์ แม้แต่สารเล็กน้อย เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจน ถูกดึงลงมายังนิวเคลียสที่ว่างเปล่า เฉพาะองค์ประกอบที่หนักกว่า (เหล็กและแคลเซียม) เท่านั้นที่สามารถเก็บอิเลคตรอนบางส่วนไว้ที่อุณหภูมิเหล่านี้ได้ การปล่อยก๊าซจากองค์ประกอบที่แตกตัวเป็นไอออนสูงเหล่านี้ซึ่งก่อตัวเป็นเส้นสเปกตรัมยังคงเป็นปริศนาสำหรับนักดาราศาสตร์ยุคแรกจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้

ความสว่างและข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ

พื้นผิวสุริยะสว่างเกินไปและตามกฎแล้ว บรรยากาศของดวงอาทิตย์ไม่สามารถเข้าถึงได้จากวิสัยทัศน์ของเรา โคโรนาของดวงอาทิตย์ก็มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าเช่นกัน ชั้นบรรยากาศชั้นนอกมีความบางและอ่อนมาก จึงสามารถมองเห็นได้จากโลกในเวลาที่เกิดสุริยุปราคาหรือด้วยกล้องโทรทรรศน์โคโรนากราฟพิเศษที่จำลองสุริยุปราคาโดยครอบคลุมจานสุริยะที่สว่าง coronographs บางตัวใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ส่วนอื่นๆ ใช้ดาวเทียม

ความสว่างของโคโรนาสุริยะในรังสีเอกซ์เกิดจากอุณหภูมิที่มหาศาล ในทางกลับกัน โฟโตสเฟียร์สุริยะจะปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาน้อยมาก ซึ่งช่วยให้สามารถมองเห็นโคโรนาได้ทั่วทั้งจานของดวงอาทิตย์เมื่อเราสังเกตในรังสีเอกซ์ ด้วยเหตุนี้จึงใช้เลนส์พิเศษซึ่งช่วยให้คุณเห็นรังสีเอกซ์ ที่ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 สถานีอวกาศแห่งแรกของสหรัฐฯ Skylab ใช้กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์ ซึ่งสามารถมองเห็นโคโรนาและจุดดับบนดวงอาทิตย์หรือรูต่างๆ ได้อย่างชัดเจนเป็นครั้งแรก ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มีการให้ข้อมูลและภาพจำนวนมากเกี่ยวกับโคโรนาของดวงอาทิตย์ ด้วยความช่วยเหลือของดาวเทียม โคโรนาสุริยะจึงสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นสำหรับการสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์แบบใหม่ๆ และน่าสนใจ คุณลักษณะและธรรมชาติของดวงอาทิตย์ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา

อุณหภูมิดวงอาทิตย์

แม้ว่าโครงสร้างภายในของแกนสุริยะจะถูกซ่อนจากการสังเกตโดยตรง แต่ก็สามารถอนุมานได้โดยใช้แบบจำลองต่างๆ ที่ว่าอุณหภูมิสูงสุดภายในดาวของเราอยู่ที่ประมาณ 16 ล้านองศาเซลเซียส โฟโตสเฟียร์ - พื้นผิวที่มองเห็นได้ของดวงอาทิตย์ - มีอุณหภูมิประมาณ 6000 องศาเซลเซียส แต่มันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมากจาก 6,000 องศาเป็นหลายล้านองศาในโคโรนา ซึ่งอยู่เหนือโฟโตสเฟียร์ 500 กิโลเมตร

แดดภายในร้อนกว่าข้างนอก อย่างไรก็ตาม บรรยากาศภายนอกของดวงอาทิตย์ โคโรนา ร้อนกว่าโฟโตสเฟียร์จริงๆ

ในวัยสามสิบปลาย Grotrian (1939) และ Edlen ค้นพบว่าเส้นสเปกตรัมแปลก ๆ ที่สังเกตพบในสเปกตรัมของโคโรนาสุริยะนั้นถูกปล่อยออกมาจากธาตุต่างๆ เช่น เหล็ก (Fe) แคลเซียม (Ca) และนิกเกิล (Ni) ในระยะไอออไนซ์ที่สูงมาก พวกเขาสรุปว่าก๊าซโคโรนาร้อนมาก โดยมีอุณหภูมิเกิน 1 ล้านองศา

คำถามที่ว่าทำไมโคโรนาของดวงอาทิตย์ถึงร้อนจัดยังคงเป็นหนึ่งในปริศนาที่น่าตื่นเต้นที่สุดของดาราศาสตร์ตลอด 60 ปีที่ผ่านมา ยังไม่มีคำตอบที่ชัดเจนสำหรับคำถามนี้

แม้ว่าโคโรนาสุริยะจะร้อนเกินสัดส่วน แต่ก็มีความหนาแน่นต่ำมากเช่นกัน ดังนั้น รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมดจึงจำเป็นเพียงเล็กน้อยในการป้อนโคโรนา พลังงานทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในรังสีเอกซ์มีค่าเพียงหนึ่งในล้านของความส่องสว่างทั้งหมดของดวงอาทิตย์ คำถามสำคัญคือการขนส่งพลังงานไปยังโคโรนาอย่างไร และกลไกใดที่รับผิดชอบในการขนส่ง

กลไกในการจ่ายไฟให้กับโคโรนาสุริยะ

มีการเสนอกลไกพลังงานโคโรนาที่แตกต่างกันหลายอย่างในช่วงหลายปีที่ผ่านมา:

• อคูสติกเวฟ
• คลื่นแม่เหล็กและอะคูสติกของร่างกายที่เร็วและช้า
• ร่างคลื่นอัลฟเวน
• คลื่นพื้นผิวแมกนีโต-อคูสติกที่ช้าและเร็ว
• กระแส (หรือสนามแม่เหล็ก) กำลังกระจาย
• การไหลของอนุภาคและฟลักซ์แม่เหล็ก

กลไกเหล่านี้ได้รับการทดสอบทั้งในทางทฤษฎีและทางการทดลอง และจนถึงปัจจุบัน มีเพียงคลื่นเสียงเท่านั้นที่ถูกตัดออกไป

ยังไม่ได้รับการศึกษาว่าขอบบนของมงกุฎสิ้นสุดที่ใด โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นของระบบสุริยะอยู่ภายในโคโรนา การแผ่รังสีแสงของโคโรนาอยู่ที่ 10-20 ดวงอาทิตย์ (หลายสิบล้านกิโลเมตร) และรวมเข้ากับปรากฏการณ์ของแสงจักรราศี

พรมพลังงานแสงอาทิตย์แม่เหล็กโคโรน่า

เมื่อเร็ว ๆ นี้ "พรมแม่เหล็ก" เชื่อมโยงกับปริศนาการให้ความร้อนจากโคโรนา

การสังเกตความละเอียดเชิงพื้นที่สูงแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์ถูกปกคลุมด้วยสนามแม่เหล็กอ่อนๆ ซึ่งกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เล็กๆ ที่มีขั้วตรงข้าม (แม่เหล็กพรม) เชื่อกันว่าความเข้มข้นของแม่เหล็กเหล่านี้เป็นจุดหลักของหลอดแม่เหล็กแต่ละหลอดที่มีกระแสไฟฟ้า

การสังเกตล่าสุดของ "พรมแม่เหล็ก" นี้แสดงให้เห็นไดนามิกที่น่าสนใจ: สนามแม่เหล็กของโฟโตสเฟียร์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน สลายตัวและหลุดออกไปในช่วงเวลาสั้นๆ การเชื่อมต่อแม่เหล็กใหม่ระหว่างสนามแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามสามารถเปลี่ยนโทโพโลยีของสนามและปล่อยพลังงานแม่เหล็ก กระบวนการเชื่อมต่อใหม่จะกระจายกระแสไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนด้วย

นี่เป็นแนวคิดทั่วไปว่าพรมแม่เหล็กอาจเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนจากโคโรนาลได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม ไม่อาจโต้แย้งได้ว่า "พรมแม่เหล็ก" สามารถแก้ปัญหาความร้อนจากโคโรนาได้ในท้ายที่สุด เนื่องจากยังไม่มีการเสนอแบบจำลองเชิงปริมาณของกระบวนการ

ดวงอาทิตย์ออกไปได้ไหม

ระบบสุริยะนั้นซับซ้อนและยังไม่ได้สำรวจจนข้อความโลดโผนเช่น "ดวงอาทิตย์จะดับแล้ว" หรือในทางกลับกัน "อุณหภูมิของดวงอาทิตย์สูงขึ้นและอีกไม่นานชีวิตบนโลกจะเป็นไปไม่ได้" ฟังดูไร้สาระ พูดน้อย ใครสามารถทำนายได้โดยไม่รู้ว่ากลไกใดกันแน่ที่เป็นหัวใจของดาราลึกลับคนนี้?!