خورشید
- مقدمه
- منظومه خورشیدی چیست؟
- اندازه و فاصله خورشید تا زمین چه قدر است؟
- مدار و چرخش خورشید چگونه است؟
- تشکیل خورشید چگونه صورت گرفته است؟
- ساز و کار و ساختار خورشید چگونه است؟
- عمر و دمای خورشید چه قدر است؟
- سطح خورشید چگونه است؟
- جو خورشید چگونه است؟
- پتانسیل زندگی خورشید
- نور خورشید چگونه به وجود می‌آید؟
- تولد خورشید چگونه رخ داده است؟
- مرحله نهایی و مرگ خورشید چگونه است؟
- زمین پس از مرگ خورشید چه می شود ؟
مقدمه
خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و زمین به فاصله 149,668,990٫130 کیلومتر (93 میلیون مایل) از آن می‌چرخد. خورشید گرچه عظیم است اما بزرگترین ستاره شناخته شده در کیهان شناسی نیست. این جسم یک ستاره کوتوله زرد و توپی داغ از گازهای درخشان است.
میدان مغناطیسی خورشید از طریق باد خورشیدی در سراسر منظومه شمسی گسترش می‌یابد. ارتباط و فعل و انفعالات بین خورشید و زمین باعث ایجاد فصول، جریان‌های اقیانوس، تغییرات آب و هوا، کمربندهای تابشی و شفق‌های قطبی می‌شود. گرچه خورشید برای زمین و منظومه شمسی خاص است اما میلیاردها ستاره مانند خورشید در کهکشان راه شیری پراکنده شده‌اند.
خورشید یک ستاره کوتوله زرد و یک توپ داغ از گازهای درخشان در قلب منظومه شمسی ما قرار دارد. نیروی گرانش موجود در منظومه شمسی اجزای خورشید و همه چیز از بزرگترین سیارات تا کوچکترین ذرات را در مدار خود نگه می‌دارد.خورشید در بسیاری از فرهنگ‌ها نام‌های بسیاری دارد. کلمه لاتین خورشید sol است و لغت solar یا خورشیدی به عنوان صفتی برای تمام موضوعاتی که به خورشید مرتبط است استفاده می‌شود
منظومه شمسی چیست؟
منظور از منظومه خورشیدی همان منظومه شمسی است که به عنوان مجموعه‌ای متشکل از ستاره‌ها، خورشید و هر چیزی که توسط گرانش به این سیستم متصل است تعریف می‌شود.
اجزای این سیستم شامل سیاره‌های «عطارد» (Mercury)، «زهره» (Venus)، «زمین» (Earth)، «مریخ» (Mars)، «مشتری» (Jupiter)، «زحل» (Saturn)، «اورانوس» (Uranus) و «نپتون» (Neptune)، سیارات کوتوله‌ای مانند «پلوتون» (Pluto)، ده‌ها قمر و میلیون‌ها سیارک (Asteroids)، دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها است. فراتر از منظومه شمسی هزاران سیستم سیاره‌ای دیگر که در کهکشان راه شیری در حال چرخش حول ستاره‌های دیگر هستند کشف و مشاهده شده‌اند.
اندازه و فاصله خورشید تا زمین چه قدر است؟
خورشید با شعاع695,508 کیلومتر (432,168٫6 مایل) یک ستاره بزرگ نیست و ستاره‌های بسیاری در کهکشان راه شیری بزرگتر از خورشید وجود دارند اما این ستاره هنوز هم بسیار بزرگتر از سیاره ما یعنی زمین است. به صورت عددی می‌توان گفت 332,946 برابر جرم زمین برابر با جرم خورشید است. حجم خورشید را می‌توان با ۱٫۳ میلیون زمین پر کرد.
خورشید 150 میلیون کیلومتر (93 میلیون مایل) با زمین فاصله دارد. نزدیکترین همسایه ستاره‌ای خورشید سیستم سه ستاره آلفا قنطورس است. پروکسیما قنطورس 4٫24 سال نوری و آلفا قنطورس A و B (دو ستاره در حال چرخش دور یکدیگر) 4٫37 سال نوری با ما فاصله دارند. همانطور که می‌دانید سال نوری مسافتی است که نور در یک سال طی می‌کند که برابر با 9,460,528,400,000 کیلومتر یا 5,878,499,810,000 مایل است.
مدار و چرخش خورشید چگونه است؟
خورشید و هر چیزی که به دور آن می‌چرخد در کهکشان راه شیری قرار دارد. به طور دقیق‌تر خورشید در یک بازوی مارپیچی به نام Orion Spur قرار دارد که از بازوی Sagittarius یا قوس خارج شده است. از آنجا که خورشید به دور مرکز کهکشان راه شیری می‌چرخد سیارات، سیارک ها، دنباله دارها و سایر اجسام را با خود همراه می‌کند.
منظومه شمسی با سرعت متوسط 720,000 کیلومتر در ساعت (450,000 مایل در ساعت) حرکت می‌کند. اما حتی با این سرعت حدود 230 میلیون سال طول می‌کشد تا بتوانیم یک دور کامل حول کهکشان راه شیری بزنیم.
خورشید هنگام چرخش حول مرکز راه شیری می‌چرخد خودش نیز می‌چرخد. چرخش آن با توجه به صفحه مدارهای سیارات، شیب محوری ۷٫۲۵ درجه دارد. از آنجا که خورشید جسمی جامد نیست قسمتهای مختلف خورشید با سرعت‌های مختلف می‌چرخند. در خط استوا خورشید تقریباً هر 25 روز یک بار دور خود می‌چرخد اما در قطب‌های خود خورشید هر 36 روز زمینی یک بار حول محور خود می‌چرخد.
تشکیل خورشید چگونه صورت گرفته است؟
حدود 4٫5 میلیارد سال پیش خورشید و بقیه اجزای منظومه شمسی از ابر غول‌پیکر و چرخان گاز و گرد و غبار به نام «سحابی خورشیدی» (solar nebula) تشکیل شدند. وقتی سحابی خورشیدی به دلیل گرانش بسیار زیاد فرو ریخت چرخش آن سریعتر شد و به سمت داخل دیسک به صورت مسطح در آمد. در نتیجه بیشتر مواد به سمت مرکز کشیده شده و خورشید را تشکیل دادند که99.8 درصد درصد از جرم کل منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد.
مانند همه ستارگان روزی خورشید نیز انرژی خود را تمام خواهد کرد. هنگامی که خورشید شروع به مرگ می‌کند آنقدر بزرگ و متورم می‌شود که عطارد، زهره و حتی شاید زمین را در بر می‌گیرد. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که خورشید کمی از نیمه عمر خود فاصله داشته باشد و ۶٫۵ میلیارد سال دیگر زمان دارد تا اینکه یک کوتوله سفید شود.
ساز و کار و ساختار خورشید چگونه است؟
خورشید مانند ستاره‌های دیگر یک توپ گاز است. این توپ گازی از نظر تعداد اتم از91 درصد هیدروژن و 8.9 درصد هلیم ساخته شده است.از نظر جرم خورشید حدود70.6 درصد هیدروژن و27.4 درصد هلیم دارد.
خورشید شش منطقه دارد که عبارتند از:
- «هسته» (Core)
- «منطقه تابشی» (Radiative zone)
- «منطقه همرفت» (Convective zone) که در داخل خورشید قرار دارند
- سطح قابل مشاهده خورشید که به نام فوتوسفر شناخته می‌شود
- کروموسفر
- دورترین منطقه خورشید یعنی تاج
جرم عظیم خورشید با نیروی گرانش در کنار هم نگه داشته می‌شود و فشار و درجه حرارت زیادی را در هسته خود ایجاد می‌کند.
در هسته دما حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد (27 میلیون درجه فارنهایت) است که برای حفظ همجوشی هسته ای کافی است. همجوشی هسته ای فرآیندی است که در آن اتم‌ها با هم ترکیب می‌شوند و اتم‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند و در این فرآیند مقادیر بسیار زیادی انرژی آزاد می‌شود. به طور خاص در هسته خورشید اتم‌های هیدروژن ذوب می‌شوند و هلیم می‌سازند.انرژی خورشید از انرژی تولید شده در هسته خورشید تأمین می‌شود.
در حقیقت تمام گرما و نور خورشید در این منطقه تولید می‌شود. انرژی هسته از طریق تابش به بیرون منتقل می‌شود و در اطراف منطقه تابشی پرش می‌کند. رسیدن گرما و نور از هسته خورشید به سطح منطقه همرفت حدود 170,000 سال طول می‌کشد.
دما در ناحیه همرفت به زیر 2 میلیون درجه سانتیگراد (3٫5 میلیون درجه فارنهایت) می‌رسد جایی که حباب‌های بزرگ پلاسمای داغ (سوپ اتم‌های یونیزه) به سمت بالا حرکت می‌کنند.دمای سطح خورشید (بخشی که ما می‌توانیم ببینیم) در حدود 5500 درجه سانتیگراد (10,000 درجه فارنهایت) است. این دما بسیار خنک‌تر از هسته شعله‌ور و پرانرژی خورشید است اما هنوز آنقدر بالا است که می‌تواند کربن (مانند الماس و گرافیت) ایجاد کند. دمایی که نه تنها کربن ذوب می‌شود بلکه به جوش می‌آید.
عمر و دمای خورشید چه قدر است؟
بر اساس تحقیقات عمر خورشید ۴٫۶۰۳ میلیارد سال است و دمای آن با توجه به نقطه‌ای که دمای آن را اندازه‌گیری می‌کنیم متفاوت است. میانگین دمای سطح خورشید برابر با ۵۷۷۸ درجه کلوین است . دمای هسته خورشید ۱۵ میلیون درجه سلسیوس است و این در حالی است که دمای فتوسفر خورشید ۵۵۰۰ درجه سلسیوس تخمین زده شده است. به این ترتیب محققان دمای کروموسفر را ۴۳۲۰ درجه سانتیگراد برآورد کرده‌اند.
در تاج خورشید همه چیز به طرز شگفت‌آوری تغییر می‌کند و در مقایسه با قسمتهای دیگر خورشید درجه حرارت به شدت افزایش پیدا می‌کند و مقدار دما در این نقطه بین ۱ میلیون تا ۱۰ میلیون درجه سانتیگراد متغیر است.
سطح خورشید چگونه است؟
سطح خورشید یا فوتوسفر ناحیه‌ای به ضخامت 500 کیلومتر (300 مایل) است که بیشتر تابش خورشید از آن خارج می‌شود. این سطح مانند سطح سیارات جامد و سخت نیست بلکه سطحی شبیه به لایه بیرونی ستاره‌های گازی شکل دارد.تابش حاصل از فوتوسفر تقریباً هشت دقیقه پس از ترک خورشید به زمین می‌رسد و آن را به عنوان نور خورشید مشاهده می‌کنیم. دمای فوتوسفر حدود 5500 درجه سانتیگراد (10 هزار درجه فارنهایت) است.
جو خورشید چگونه است؟
در بالای فوتوسفر خورشید، کروموسفر ضعیف و تاج قرار دارد که جو نازک خورشیدی را تشکیل می‌دهد. در حقیقت در این منطقه است که شاهد ویژگی‌هایی مانند لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی هستیم.
نور مرئی از این نواحی بالایی معمولاً بسیار ضعیف است و در برابر فوتوسفر روشن دیده نمی‌شود اما در هنگام کسوف کامل خورشید هنگامی که ماه فوتوسفر را می‌پوشاند کروموسفر مانند حلقه‌ای قرمز دور خورشید به نظر می‌رسد در حالی که قسمت کرونا (تاج) شبیه به تاج سفید زیبایی مشاهده می‌شود که با توزیع پلاسما به سمت بیرون باریک می‌شود و اشکالی مانند گلبرگ‌های گل ایجاد می‌کند.
به طرز عجیبی دما در جو خورشید با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد و به 2 میلیون درجه سانتیگراد (3٫5 میلیون درجه فارنهایت) می‌رسد. منبع گرمایش قسمت تاج مانند خورشید بیش از 50 سال است که یک رمز و راز علمی است و دلیل آن هنوز مشخص نیست.
پتانسیل زندگی خورشید
خورشید با ترکیب گرم و پر انرژی گازها و پلاسما مکان مناسبی برای موجودات زنده نیست. اما خورشید زندگی در زمین را امکان‌پذیر می‌کند و گرما و همچنین انرژی مورد نیاز مجموعه‌های مختلف در زمین مانند انواع گیاه را برای تشکیل بسیاری از زنجیره‌های غذایی فراهم می‌کند.
نور خورشید چگونه به وجود می‌آید؟
این فرآیند یعنی تولید نور خورشید که از نظر فنی به عنوان همجوشی هسته ای شناخته می‌شود مقدار باورنکردنی از انرژی را به صورت نور و گرما آزاد می‌کند. اما دریافت این انرژی از مرکز خورشید تا سیاره زمین و فراتر از آن شامل چند مرحله مهم است. در حقیقت همه چیز به لایه‌های متفاوت خورشید مرتبط است و هر یک از این لایه‌ها نقش مهمی در رسیدن این انرژی و نور به زمین دارند.
تولد خورشید چگونه رخ داده است؟
طبق «نظریه سحابی» (Nebula Theory)، خورشید و تمام سیارات منظومه شمسی از یک ابر غول پیکر از گاز مولکولی و گرد و غبار آغاز شده‌اند و سپس حدود 4٫57 میلیارد سال پیش، اتفاقی باعث فروپاشی این ابر غول پیکر شده است.
این اتفاق که سبب فروپاشی ابر گرد و غبار شد می‌تواند عبور یک ستاره یا امواج انفجار ناشی از یک ابرنواختر باشد اما در هر صورت نتیجه نهایی آن فروپاشی گرانشی در مرکز ابر بود.
از نتیجه این فروپاشی بسته‌هایی از گرد و غبار و گاز در مناطق چگال‌تر جمع شدند. همانطور که مناطق چگال مواد بیشتری جذب می‌کرد پایستگی تکانه حرکت باعث شروع چرخش این توده مواد شد و در همان حال افزایش فشار باعث گرم شدن آن می‌شد. بیشتر مواد ناشی از انفجار ابر گازی در انتها به جرم کره اضافه می‌شدند و این در حالی بود که بقیه مواد به دیسک مسطح اطراف آن می‌پیوستند.
توپ دارای جرم در مرکز در نهایت تبدیل به خورشید شد در حالی که دیسک مواد سیارات را تشکیل دادند. قبل از اینکه دما و فشار در داخل خورشید باعث همجوشی در هسته خورشید شود، خورشید حدود 100,000 سال از عمر خود را به عنوان یک ستاره اولیه در حال فروپاشی سپری کرد. در نهایت فعالیت خورشید به عنوان یک ستاره T Tauri آغاز شد، یک ستاره بی‌نظم و فعال که باد شدید خورشیدی را به بیرون منتشر می‌کرد و تنها چند میلیون سال بعد به شکل فعلی خود رسید و چرخه زندگی خورشید آغاز شد.
مرحله نهایی ومرگ خورشید چگونه است؟
هنگامی که خورشید به مرحله غول قرمز یا RGB می‌رسد تقریباً تنها 120 میلیون سال از زندگی فعال در خورشید باقی مانده است. اما در این مدت اتفاقات زیادی رخ خواهد داد. در ابتدا هسته (که پر از هلیوم رو به انحطاط است) در یک جرقه هلیوم به شدت شعله‌ور می‌شود و در حقیقت تقریباً6 درصد هستهو 40 درصد جرم خورشیدظرف چند دقیقه به کربن تبدیل می‌شوند.
در این حالت جرم خورشید در حدود 10 برابر از اندازه فعلی آن کوچکتر می‌شود و 50 برابر از درخشندگی فعلی خود را از دست می‌دهد و دمای آن کمی پایین‌تر از دمای فعلی می‌شود. همچنین برای 100 میلیون سال باقیمانده از عمرش و تا زمانی که از بین نرود هلیوم را در هسته خود می‌سوزاند. در این نقطه خورشید در مرحله AGB یا حالت مجانبی غول سرخ قرار خواهد گرفت این حالت در شکل زیر نمایش داده شده است. در این مرحله خورشید مجدداً گسترش می‌یابد (این بار بسیار سریعتر) و درخشان‌تر می‌شود.
در طی 20 میلیون سال از حالت AGB خورشید ناپایدار خواهد شد و شروع به از دست دادن جرم از طریق مجموعه‌ای از پالس‌های حرارتی می‌کند. این موارد هر 100,000 سال یک بار اتفاق می‌افتند و هر بار بزرگتر می‌شوند و درخشندگی خورشید را به 5000 برابر روشنایی فعلی و شعاع آن را به بیش از 1 واحد نجومی افزایش می‌دهند.
در این مرحله انبساط خورشید می‌تواند زمین را به صورت کامل ببلعد و یا آن را کاملاً غیر قابل زیستن کند. در این حالت سیارات موجود در منظومه شمسی ممکن است به طرز چشمگیری تغییر کنند زیرا انرژی بیشتری از خورشید جذب می‌کنند و این موضوع سبب می شود یخ های موجود در سیارت تصعید شود و در نتیجه جو آن‌ها متراکم و اقیانوس‌های سطحی تشکیل شوند. بعد از 500,000 سال یا کمی بیشتر فقط نیمی از جرم فعلی خورشید باقی می‌ماند و پوشش خارجی آن شروع به تشکیل یک سحابی سیاره‌ای می‌کند. تغییرات پس از دوره AGB حتی سریعتر خواهد بود زیرا جرم خارج شده یونیزه می‌شود و یک سحابی سیاره‌ای را تشکیل می‌دهد و دمای هسته آن به 30,000 درجه کلوین می‌رسد. دمای هسته این سحابی سیاره‌ای در نهایت بیش از 100,000 درجه کلوین خواهد بود و پس از آن باقی مانده آن سرد می‌شود و تشکیل یک کوتوله سفید را می‌دهد. سحابی سیاره‌ای در بازه زمانی ۱۰ هزار سال پراکنده می‌شود اما کوتوله سفید قبل از محو و سیاه شدن، تریلیون‌ها سال زنده خواهد ماند.
زمین پس از مرگ خورشید چه می شود؟
همان طور که در قسمتهای قبل گفتیم بسیاری از فعالیت‌های تعریف شده بر زمین به نور و گرمای خورشید وابسته است و مرگ خورشید تداوم حیات در زمین را مختل کرده و آن را به کلی از بین می‌برد. گرمای زمین، چرخه آب و فتوسنتز گیاهان از مهمترین مواردی است که باید در صورت مرگ خورشید با آن‌ها خداحافظی کرد. با این حال طبق بررسی دانشمندان مرگ و اتمام خورشید به عنون یک ستاره گرما بخش به زمین ۶ میلیارد سال دیگر رخ می‌دهد و تا آن زمان بشر وقت دارد تا راه چاره‌ای برای غیبت خورشید بیابد.
دیدگاهتان را بنویسید