ดวงอาทิตย์ The sun

ดวงอาทตย (The Sun)

โครงสรางของดวงอาทตย

ดวงอาทตยเปนดาวฤกษดวงหนง ประกอบดวยกลมแกซทมอณหภมสงมาก มเสนผานศนยกลางของพนผวทเหนไดมคาประมาณ 1,390,000 ก.ม.

• ใหญกวาโลกประมาณ 109 เทา• มปรมาตรมากกวาโลกประมาณ 1.33 ลานเทา• มมวลมากกวามวลของโลกประมาณ 1/3 ลานเทา• ความหนาแนนเฉลยประมาณ 1/4 เทา ของความหนาแนนของโลก หรอประมาณ 1.4 เทาของความหนาแนนของน า

โครงสรางของดวงอาทตย

ชนบรรยากาศของดวงอาทตย1) โฟโตสเฟยร (Photosphere) เปนบรรยากาศชนในสดของดวงอาทตย เปนบรเวณทม

การแผ สเปกตรมแบบตอเนอง (Continuous Spectrum) ออกมา บรรยากาศชนนมปรากฏการณ การเกดดอกดวงแบบสวาง (Bright Granulations) และแฟควเล (Faculae) นอกจากนน ยงมจดบนดวงอาทตย (Sunspots) ซงเกดจากแกซทอยเหนอโฟโตสเฟยรขนไป

2) โครโมสเฟยร (Chromosphere) เปนบรรยากาศทอยเหนอชนโฟโตสเฟยรขนมา บรรยากาศชนนมสแดงซงเกดจากการลกจา (Glow) ของไฮโดรเจน ก นอาณาบรเวณหลายพนกโลเมตรเหนอโฟโตสเฟยรขนมา ชนต าสดเรยกวา ชนวกกลบ (Reversing

Layer) นอกจากนน บรรยากาศชนนยงมการพลงของพวยแกซ (Prominence) ขนไปสหลายหมนกโลเมตรดวย

3) โคโรนา (Corona) เปนบรรยากาศชนนอกสดของดวงอาทตย จะเหนไดชดขณะทเกดสรยปราคาแบบเตมดวง

การหมนรอบตวเองของดวงอาทตยผลการหมนรอบตวเองของดวงอาทตยสงเกตไดจากการเคลอนทแบบชาๆ ของจด (Sunsports) หรอกลมจด (Sunspot

Groups) บนดวงอาทตย

การหมนรอบตวเองของดวงอาทตยอตราเรวของการหมนรอบตวเองของดวงอาทตย ณ ละตจดใดๆ หาไดโดยการศกษาการเลอนของแถบสเปกตรม โดยขอบทางดานตะวนตกเปนขอบทเคลอนทออกจากผสงเกต สเปกตรมจะเลอนไปในแถบความยาวคลนสแดง และขอบทางดานตะวนออกเปนขอบทเคลอนทเขาหาผสงเกต สเปกตรมจะเลอนไปในแถบความยาวคลนสน าเงน จาก กฏของดอปเปลอร ตามสมการ

โดย เปนความยาวคลนทเลอนไป

เปนความยาวคลนทสงเกตV เปนอตราเรวของการหมนรอบตวเองC เปนอตราเรวของแสง

การปลอยพลงงานของดวงอาทตย

• แกนกลาง (Core)

มอณหภมสงถง 15 ลานองศาเซลเซยสเกดปฏกรยาเทอรโมนวเคลยรฟวชน

พลงงานทเกดขนถกถายทอดออกมาสภายนอกโดยกระบวรการแผรงสและการพาความรอน

• โซนการแผรงส (Radiative Zone)

• โซนการพา (Convective Zone)

กฎการแผรงส(1) กฏของแพลงค (Planck’s Law) แสดงถงความสมพนธของวตถด า ในแงของความเขมของ

รงส ณ ความยาวคลนใดๆ (Spectral Radiance: A) กบอณหภมสมบรณ (T) โดย

โดย h เปนคาคงทของแพลงค (6.6262 x 10-27 เออรกวนาท)

k เปนคาคงทของโบลทซมานน (Boltzmann constant) มคา 1.3806 x 10-16 erg/K

c เปนคาความเรวแสงในสญญากาศ เปนความยาวคลนของการแผรงส

กราฟการแผรงสของวตถด า

กฎการแผรงส(2) กฎของสเตฟาน (Stefan’s Law): หาไดจากกฎของแพลงค โดยการ

อนทเกรตทกความยาวคลนของการแผรงส กฎนแสดงความสมพนธระหวางพลงงานทงหมด (E) ในหนวยของเออรกทแผออกมาใน 1 ตร.ซ.ม.ตอวนาท กบก าลงสของอณหภมสมบรณ (T)

E = T 4

โดย เปนคาคงตวสเตฟาน-โบลทซมานน มคา = 5.66956 x 10-5 erg.cm-2degree-4s-1

กฎการแผรงส(3) กฏของวน (Wien’s Law) : อธบายถงการเปลยนส ของวตถด าเมออณหภมมการเปลยนแปลง โดยแสดงความสมพนธระหวางความยาวคลนทมากทสด (max ) ของการแผรงสกบ สวนกลบของอณหภมสมบรณของวตถด าใดๆ

maxT = 0.2897

อณหภมของดวงอาทตยจากกฎการแผรงสพบวา ดวงอาทตยมอณหภมสมฤทธ (Effective Temperature)

ประมาณ 5,770 เคลวน ซงเปนคาเฉลยบนทกๆ สวนของตวดวง

โดยทภายในใจกลางของดวง อณหภมจะมคาประมาณ 6000 K และอณหภมจะลดลงเรอยๆ จนถงขอบดวง โดยจะมอณหภม ประมาณ 5000 K

ส าหรบอณหภมของ เขตเงามดของจดบนดวงอาทตย (Sunspot Umbras) จะมคาประมาณ 4600 K

บรรยากาศชนโฟโตสเฟยร

• เปนบรรยากาศชนในสดของดวงอาทตย

• แผสเปกตรมแบบตอเนอง

• เปนบรเวณทเกดจดบนดวงอาทตย

• เกดดอกดวงแบบสวาง (Bright Granulation)

• เกดแฟควเล (Faculae)

สเปกตรมของดวงอาทตยสเปกตรมประกอบดวย แถบสเปกตรมตอเนอง (Continuous Spectrum) เปนพนหลง และมเสนมด (Absorption Lines) ทเรยกวา “เสนฟรอนโฮเฟอร (Fraunhofer Lines)” ซงเกดจากธาตตางๆ ในบรรยากาศ

ชนโฟโตสเฟยรดดกลนแสงบางความถเอาไว เสนมดเหลาน ปรากฏทบอยบนแถบสเปกตรมแบบตอเนอง เสนมดสวนใหญในสเปกตรมของดวงอาทตยมาจากธาตเหลก นอกจากนน ยงมธาตแมกนเซยม อลมเนยม แคลเซยม ไทเทเนยม โครเมยม นเกล และโซเดยม

สเปกตรมของโฟโตสเฟยร

โปรฟายของเสนสเปกตรมแสดงเสนไฮโดรเจนอลฟาทเดนชด

ความทบแสง (Opacity)

ความสมพนธระหวางอณหภมและความสง ณ ระดบตาง ๆ จากฐานโฟโตสเฟยร

การมดคล าทขอบ (Limb Darkening)

ถามองดดวงอาทตยโดยเรมพจาณาจากจดศนยกลางดวง ออกมาจนกระทงถงขอบดวง (Limb) จะพบวาความทบแสงจะลดลงเรอย

ๆ จนกระทงโปรงแสงทขอบดวง จงพบวาบรเวณใกลๆ ขอบจะมดกวา เรยกวา เกดการมดคล าทขอบดวง (Limb Darkening)

ภาพ: ระยะเชงมมจากขอบดวงทโปรงแสง

ถงบรเวณททบแสง

บรรยากาศชนโครโมสเฟยร

• อยเหนอชนโฟโตสเฟยรขนมา

• มสแดงซงเกดจากการลกจาของ

ไฮโดรเจน

• หนาหลายพนกโลเมตร

• ยงรวมถงพวยกาซทพงขนของพวย

กาซ (Prominences) ขนไปสงหลาย

หมนกโลเมตรดวย

บรรยากาศชนโครโมสเฟยรเมอพจารณาบรรยากาศชนโครโมสเฟยร โดยใชอ านาจการแยกสง (High

Resolution)

จะพบวาบรรยากาศชนนไมไดเปนชนผวทรงกลมเรยบทหมหอดวงอาทตย แตปรากฏมลกษณะเปนหนามแหลม (Spikes) ขนเตมไปหมดทผวคลายกบใบหญาหรอทงหญาทก าลงไหมไฟ หนามแหลมเหลานเรยกวา “สปคล (Spicules)”

อณหภมสงในชนโครโมสเฟยรท าใหเสนสวางของสเปกตรมมการแผกวางออก

เหตทบรรยากาศชนโครโมสเฟยรมอณหภมเพมขนนน คาดวาเนองมาจากพลงงานจากโซนการพาความรอน (Convective Zone) ภายในตวดวง ถกสงออกมาในบรรยากาศชโครโมสเฟยรในรปของคลนกระแทก (Shock

Waves) และปลอยพลงงานออก ณ บรเวณน การเกดดอกดวงและ สปคล กอาจจะเกดโดยวธเชนเดยวกนน

บรรยากาศชนโคโรนา

• สงเกตไดเมอดวงอาทตยถกบง เชน การเกดสรยปราคาเตมดวง• แผออกไปเปนบรเวณกวางถง หลายลานกโลเมตร• มอณหภมสงถง 2 ลานเคลวน แตมความ

หนาแนนของอนภาคเบาบางมาก บางกวาสภาวะสญญากาศทสรางขนไดบนโลกเสยอก• น าเอาอนภาคพลงงานสแผไปทวทงระบบสรยะ เรยกวา ลมสรยะ (Solar Wind)

จดบนดวงอาทตย (Sunspots)

• จดบนดวงอาทตย คอบรเวณทมอณหภมต ากวาบรเวณรอบขางจงใหแสงออกมาเขมนอยกวา จงมองเหนเปนจดสด า• บรเวณใจกลางของจดเรยกวา เขตเงามด (Umbra) บรเวณทอยลอมรอบ เรยกวา เขตเงามว(Penumbra)

จดบนดวงอาทตย (Sunspots)

คาบการเปลยนแปลงของจ านวนจดบนดวงอาทตยมคาประมาณ 11 ปมจ านวนจดต าสดนอยกวา 10 จด และสงสดมากถงเกอบ 200 จด

แบบจ าลองการเกดจดบนดวงอาทตย

ไดอะแกรมผเสอของมนเดอร

สนามแมเหลกบนดวงอาทตย

การลกจา (Flares)

พลาจ (Plages) และฟลาเมนต (Filaments)

พวยกาซ (Prominences)

ลมสรยะ (Solar Wind)

แสงเหนอ-แสงใต (Aurora)

แสงเหนอ-แสงใต (Aurora) ถายจากยานขนสงอวกาศซงโคจรอยเหนอชนบรรยากาศโลก

หลมโคโรนา (Coronal Hole)

Coronal Mass Ejections (CME)มวลสารทประทออกมาในชนโคโรนาของดวงอาทตย

จากขณะทสงบ ขณะทเกดการประทออกมาของมวลสาร

ในชวงระยะเวลาประมาณ 16 นาท

มวลสารเหลานเดนทางมาสโลก และท าใหเกดแสงเหนอแสงใต

นวตรโนจากดวงอาทตยจากแบบจ าลองในปจจบน จะมนวตรโนเปนจ านวนมากถง 1038 อนภาคท

ปลดปลอยออกมาจากดวงอาทตย

แตจากการตรวจวดทพนโลกโดยการสงเกตผลลพธจากปฏกรยาการชนกน

ระหวาง perchloroethylene (C2Cl4) และ neutrinos radioactive argon

พบเพยง 1/3 ของทท านายไว

นวตรโนทเหลอหายไปไหน?