خورشید کره عظیمی از گازهای داغ است که انرژی و نور عظیمی تولید می کند و زندگی بر روی زمین را ممکن می کند.
این جرم آسمانی بزرگترین و پرجرم ترین در منظومه شمسی است. از زمین تا آن، از 150 میلیون کیلومتر فاصله است. حدود هشت دقیقه طول می کشد تا گرما و نور خورشید به ما برسد. به این فاصله هشت دقیقه نوری نیز می گویند.
ستاره ای که زمین ما را گرم می کند از چندین لایه بیرونی مانند فتوسفر، کروموسفر و تاج خورشیدی تشکیل شده است. لایه های بیرونی جو خورشید انرژی را روی سطح ایجاد می کند که حباب می زند و از درون ستاره خارج می شود و به عنوان نور خورشید شناخته می شود.
اجزای لایه بیرونی خورشید
لایه ای که می بینیم فوتوسفر یا کره نور نامیده می شود. فتوسفر با دانه‌های درخشان و جوشان پلاسما و لکه‌های تیره‌تر و سردتر خورشید مشخص می‌شود که وقتی میدان‌های مغناطیسی خورشید از سطح می‌شکافند، رخ می‌دهند. لکه ها ظاهر می شوند و در سراسر قرص خورشید حرکت می کنند. با مشاهده این حرکت، ستاره شناسان به این نتیجه رسیدند که تابناک مادور محور خود می چرخد از آنجایی که خورشید پایه جامد ندارد، مناطق مختلف با سرعت های متفاوتی می چرخند. نواحی استوا یک دایره کامل را در حدود 24 روز کامل می کنند، در حالی که چرخش قطبی می تواند بیش از 30 روز طول بکشد (برای تکمیل یک چرخش).
فتوسفر چیست؟
فوتوسفر همچنین منبع شعله های خورشیدی است: شعله هایی که صدها هزار مایل بالاتر از سطح خورشید گسترش می یابد. شراره های خورشیدی انفجارهای پرتو ایکس، فرابنفش، تابش الکترومغناطیسی و امواج رادیویی تولید می کنند. منبع انتشار اشعه ایکس و رادیو مستقیماً از تاج خورشیدی است.
کروموسفر چیست؟
منطقه احاطه کننده فوتوسفر، که پوسته بیرونی خورشید است، کروموسفر نامیده می شود. یک ناحیه باریک تاج را از کروموسفر جدا می کند. درجه حرارت در منطقه گذار به شدت افزایش می یابد، از چند هزار درجه در کروموسفر به بیش از یک میلیون درجه در تاج. کروموسفر درخشش مایل به قرمزی مانند احتراق هیدروژن فوق گرم از خود ساطع می کند. اما لبه قرمز رنگ فقط در زمان کسوف دیده می شود. در زمان‌های دیگر، نور کروموسفر به طور کلی بسیار ضعیف است که نمی‌توان آن را در برابر نور کره‌ی روشن دید. چگالی پلاسما به سرعت کاهش می یابد و از کروموسفر به سمت تاج از طریق ناحیه گذار به سمت بالا حرکت می کند.
تاج خورشیدی چیست؟ توضیحات
ستاره شناسان به طور خستگی ناپذیری در حال بررسی راز تاج خورشیدی هستند. او چگونه است؟
این جو خورشید یا لایه بیرونی آن است. این نام به این دلیل است کهکه ظاهر آن با وقوع خورشید گرفتگی کامل آشکار می شود. ذرات تاج تاج در فضا گسترش یافته و در واقع به مدار زمین می رسند. شکل عمدتاً توسط میدان مغناطیسی تعیین می شود. الکترون های آزاد در حرکت تاج در امتداد خطوط میدان مغناطیسی ساختارهای مختلفی را تشکیل می دهند. اشکالی که در تاج بالای لکه‌های خورشیدی دیده می‌شوند، اغلب به شکل نعل اسب هستند، که بیشتر تأیید می‌کند که از خطوط میدان مغناطیسی پیروی می‌کنند. از بالای این قوس‌ها، جریان‌های بلند می‌توانند در فاصله‌ای به اندازه قطر خورشید یا حتی بیشتر گسترش یابند، گویی که فرآیندی مواد را از بالای قوس‌ها به فضا می‌کشد. این شامل باد خورشیدی است که از طریق منظومه شمسی ما به بیرون می وزد. ستاره شناسان نام چنین پدیده هایی را "کلاه مارپیچ" گذاشته اند زیرا شباهت آنها به کلاه های دندانه دار که شوالیه ها از آن استفاده می کردند و توسط برخی از سربازان آلمانی قبل از سال 1918 استفاده می شد
تاج از چه ساخته شده است؟
ماده ای که از آن تاج خورشیدی تشکیل شده بسیار داغ است و از پلاسمای کمیاب تشکیل شده است. دمای داخل تاج بیش از یک میلیون درجه است که به طور شگفت انگیزی بسیار بیشتر از دمای سطح خورشید است که حدود 5500 درجه سانتیگراد است. فشار و چگالی تاج بسیار کمتر از جو زمین است.
با مشاهده طیف مرئی تاج خورشیدی، خطوط انتشار درخشان در طول موج هایی یافت شد که با مواد شناخته شده مطابقت ندارند. در این راستا، ستاره شناسان وجود "کرونیوم" را مطرح کرده اند.به عنوان گاز اصلی در کرونا. ماهیت واقعی این پدیده تا زمانی که کشف شد که گازهای تاج بیش از 1,000,000 درجه سانتیگراد فوق گرم شده اند، همچنان یک راز باقی ماند. با چنین دمای بالایی، دو عنصر غالب، هیدروژن و هلیوم، کاملاً فاقد الکترون هستند. حتی مواد جزئی مانند کربن، نیتروژن و اکسیژن به هسته های خالی تبدیل می شوند. فقط مواد تشکیل دهنده سنگین تر (آهن و کلسیم) می توانند برخی از الکترون های خود را در این دماها حفظ کنند. انتشار این عناصر به شدت یونیزه شده که خطوط طیفی را تشکیل می دهند تا همین اواخر برای ستاره شناسان اولیه یک راز باقی مانده بود.
روشنایی و حقایق جالب
سطح خورشید خیلی روشن است و قاعدتاً جو خورشیدی آن برای دید ما غیرقابل دسترس است، تاج خورشید نیز با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیست. لایه بیرونی جو بسیار نازک و ضعیف است، بنابراین تنها در زمانی که خورشید گرفتگی اتفاق می‌افتد یا با تلسکوپ مخصوص تاج‌نگاری که با پوشاندن قرص خورشیدی درخشان، گرفتگی را شبیه‌سازی می‌کند، می‌توان آن را از زمین دید. برخی از تاج نگاری ها از تلسکوپ های زمینی استفاده می کنند، برخی دیگر بر روی ماهواره ها انجام می شوند.
درخشندگی تاج خورشیدی در اشعه ایکس به دلیل دمای بسیار زیاد آن است. از سوی دیگر، فتوسفر خورشیدی اشعه ایکس بسیار کمی ساطع می کند. این اجازه می دهد تا زمانی که تاج را در پرتوهای ایکس مشاهده می کنیم، در سراسر صفحه خورشید مشاهده شود. برای این کار از اپتیک های ویژه ای استفاده می شود که به شما امکان می دهد اشعه ایکس را ببینید. ATدر اوایل دهه 1970، اولین ایستگاه فضایی ایالات متحده، Skylab، از تلسکوپ اشعه ایکس استفاده کرد که با آن تاج خورشیدی و لکه ها یا سوراخ های خورشیدی برای اولین بار به وضوح قابل مشاهده بودند. در طول دهه گذشته، حجم عظیمی از اطلاعات و تصاویر در مورد تاج خورشید ارائه شده است. با کمک ماهواره ها، تاج خورشیدی برای مشاهدات جدید و جالب از خورشید، ویژگی ها و ماهیت پویای آن قابل دسترس تر می شود.
دمای خورشید
اگرچه ساختار درونی هسته خورشیدی از رصد مستقیم پنهان است، اما با استفاده از مدل های مختلف می توان نتیجه گرفت که حداکثر دمای درون ستاره ما حدود 16 میلیون درجه (سانتیگراد) است. فتوسفر - سطح مرئی خورشید - دمایی در حدود 6000 درجه سانتیگراد دارد، اما به شدت از 6000 درجه به چندین میلیون درجه در تاج، در منطقه 500 کیلومتری بالاتر از فوتوسفر افزایش می یابد.
خورشید در درون گرمتر از بیرون است. با این حال، جو بیرونی خورشید، تاج، در واقع داغتر از فوتوسفر است.
در اواخر دهه سی، گروترین (1939) و ادلن کشف کردند که خطوط طیفی عجیب مشاهده شده در طیف تاج خورشیدی توسط عناصری مانند آهن (Fe)، کلسیم (Ca) و نیکل (Ni) منتشر می شود. در مراحل بسیار بالای یونیزاسیون آنها به این نتیجه رسیدند که گاز تاج بسیار داغ است و دمای آن بیش از 1 میلیون درجه است.
این سوال که چرا تاج خورشید بسیار داغ است یکی از هیجان انگیزترین معماهای نجوم است.در طول 60 سال گذشته هنوز پاسخ قطعی برای این سوال وجود ندارد.
اگرچه تاج خورشیدی به طور نامتناسبی داغ است، اما چگالی بسیار کمی نیز دارد. بنابراین، تنها بخش کوچکی از کل تابش خورشید برای تغذیه تاج مورد نیاز است. کل توان ساطع شده در پرتوهای ایکس تنها حدود یک میلیونیم درخشندگی کل خورشید است. یک سوال مهم این است که انرژی چگونه به کرونا منتقل می شود و چه مکانیسمی مسئول انتقال است.
مکانیسم های نیروبخش تاج خورشیدی
چندین مکانیسم مختلف قدرت کرونا در طول سال ها پیشنهاد شده است:
- امواج آکوستیک.
- امواج مغناطیسی آکوستیک سریع و آهسته اجسام.
- جسم های موج آلفون.
- امواج سطحی مغناطیسی-آکوستیک آهسته و سریع.
- جریان (یا میدان مغناطیسی) اتلاف است.
- جریان ذرات و شار مغناطیسی.
این مکانیسم ها هم به صورت تئوری و هم تجربی آزمایش شده اند و تا به امروز فقط امواج صوتی رد شده اند.
هنوز بررسی نشده است که مرز بالایی تاج به کجا ختم می شود. زمین و سایر سیارات منظومه شمسی در داخل تاج قرار دارند. تابش نوری تاج در 10-20 شعاع خورشیدی (ده ها میلیون کیلومتر) مشاهده می شود و با پدیده نور زودیاک ترکیب می شود.
فرش خورشیدی مغناطیسی کرونا
اخیراً، "فرش مغناطیسی" با پازل گرمایش تاجی پیوند خورده است.
مشاهدات با وضوح فضایی بالا نشان می دهد که سطح خورشید با میدان های مغناطیسی ضعیفی پوشیده شده است که در نواحی کوچک با قطبیت مخالف (آهنربای فرش) متمرکز شده اند. اعتقاد بر این است که این غلظت های مغناطیسی نقاط اصلی لوله های مغناطیسی مجزا هستند که جریان الکتریکی را حمل می کنند.
مشاهدات اخیر این "فرش مغناطیسی" پویایی جالبی را نشان می دهد: میدان های مغناطیسی فوتوسفر دائماً در حال حرکت هستند، با یکدیگر تعامل دارند، برای مدت زمان بسیار کوتاهی پراکنده و خارج می شوند. اتصال مجدد مغناطیسی بین یک میدان مغناطیسی با قطب مخالف می تواند توپولوژی میدان را تغییر دهد و انرژی مغناطیسی آزاد کند. فرآیند اتصال مجدد همچنین جریان های الکتریکی را که انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند، از بین می برد.
این یک ایده کلی از چگونگی نقش فرش مغناطیسی در گرمایش تاج است. با این حال، نمی توان ادعا کرد که "فرش مغناطیسی" در نهایت مشکل گرمایش تاج را حل می کند، زیرا یک مدل کمی از این فرآیند هنوز ارائه نشده است.
آیا خورشید می تواند خاموش شود؟
منظومه شمسی آنقدر پیچیده و ناشناخته است که جملات هیجان انگیزی مانند: "خورشید به زودی غروب خواهد کرد" یا برعکس، "دمای خورشید در حال افزایش است و به زودی زندگی در زمین غیرممکن خواهد شد" مضحک به نظر می رسد. اغراق نکنیم. چه کسی می تواند چنین پیش بینی هایی را بدون دانستن دقیق مکانیسم ها انجام دهددر قلب این ستاره مرموز؟!
