6.2 กำเนิดเเละวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

6.2 กำเนิดเเละวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

  กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยถึงปานกลางและอยู่ใกล้โลกที่สุด จึงเป็นดาวฤกษ์ที่นักดาราศาสตร์ศึกษามากที่สุด ดวงอาทิตย์เกิด จากการยุบรวมตัวของเนบิวลาเมื่อประมาณ 5,000 ล้านปีมาแล้ว และจะฉายแสงสว่างอยู่ในสภาพสมดุลเช่นทุกวันนี้ต่อไปอีกประมาณ 5,000 ล้านปี

การยุบตัวของเนบิวลา เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง เมื่อแก๊สยุบตัวลง ความดันของแก๊สจะสูงขึ้น ผลที่ตามมาคือ อุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นด้วยนี่คือธรรมชาติของแก๊สในทุกสถานที่ ที่แก่นกลางของเนบิวลาที่ยุบตัวลงนี้ จะมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ขอบนอก เมื่ออุณหภูมิแก่นกลางสูงมากขึ้นเป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า ดาวฤกษ์เกิดก่อน (Protostar) เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงให้แก๊สยุบตัวลงไปอีก ความดัน ณ แก่นกลางสูงขึ้น และอุณหภูมิก็สูงขึ้นเป็น 15 ล้านเคลวิน เป็นอุณหภูมิสูงมากพอที่จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (thermonuclear reaction) หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดันของแก๊สร้อนทำให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่สมบูรณ์

พลังงานของดวงอาทิตย์เกิดที่แก่นกลาง ซึ่งเป็นชั้นในที่สุดของดวงอาทิตย์ เป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิและความดันสูงมาก ทำให้เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ที่แก่นกลาง ของดวงอาทิตย์ ซึ่งเกิดจากโปรตอนหรือนิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน 4 นิวเคลียสหลอมไปเป็นนิวเคลียสของธาตุฮีเลียม 1 นิวเคลียส พร้อมกับเกิดพลังงานจำนวนมหาศาล

จากการเกิดปฏิกิรยาพบว่า มวลที่หายไปนั้นเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสูตร ความสัมพันธ์ระหว่างมวล (m) และพลังงาน (E) ของไอน์สไตน์ (  E = mc2) เมื่อ C คืออัตราความเร็วของแสงสว่างในอวกาศซึงเท่ากับ 300,000 กิโลเมตร/วินาที

นักวิทยาศาสตร์คาดคะเนว่า ในอนาคตเมื่อธาตุไฮโดรเจนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงเหลือน้อย แรงโน้มถ่วงเนื่องจากมวลของดาวฤกษ์สูงกว่าแรงดัน ทำให้ดาวยุบตัวลง ส่งผลให้แก่นกลางของดาวฤกษ์มีอุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าเดิมเป็น 100 ล้านเคลวิน จนเกิด ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมเป็นนิวเคลียสของคาร์บอน ในขณะเดียวกันไฮโดรเจนที่อยู่รอบนอกแก่นฮีเลียม จะมีอุณหภูมิสูงขึ้นตามไปด้วย เมื่ออุณหภูมิสูงขถึง 15 ล้านเคลวิน จะเกิดปฏิกิริยาเท อร์โมนิวเคลียร์หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมครั้งใหม่ ผลก็คือ ได้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่า ของขนาดปัจจุบัน เมื่อผิวด้านนอกขยายตัว อุณหภูมิผิวจะลดลง สีจะเปลี่ยนจากเหลืองเป็นแดง ดวงอาทิตย์จึงกลายเป็นดาวฤ กษ์สีแดงขนาดใหญ่มาก เรียกว่า ดาวยักษ์แดง (redgiant)เป็นช่วงที่พลังงานถูกปลดปล่อยออกจากดวงอาทิตย์ในอัตราสูงมาก ดวงอาทิตย์จึงมีช่วงชีวิตเป็นดาวยักษ์แดงค่อนข้างสั้น

ระบบสุริยะ (อังกฤษ: Solar System) ประกอบด้วยดวงอาทิตย์และวัตถุอื่นๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เนื่องจากแรงโน้มถ่วง ได้แก่ ดาวเคราะห์ 8 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 166 ดวง[5] ดาวเคราะห์แคระ 5 ดวงกับดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 4 ดวง กับวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ อีกนับล้านชิ้น ซึ่งรวมถึงดาวเคราะห์น้อย วัตถุในแถบไคเปอร์ ดาวหาง สะเก็ดดาว และฝุ่นระหว่างดาวเคราะห์

โดยทั่วไปแล้วจะแบ่งย่านต่างๆ ของระบบสุริยะ นับจากดวงอาทิตย์ออกมาดังนี้คือ ดาวเคราะห์ชั้นในจำนวน 4 ดวง แถบดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่รอบนอกจำนวน 4 ดวง และแถบไคเปอร์ซึ่งประกอบด้วยวัตถุที่เย็นจัดเป็นน้ำแข็ง พ้นจากแถบไคเปอร์ออกไปเป็นเขตแถบจานกระจาย ขอบเขตเฮลิโอพอส (เขตแดนตามทฤษฎีที่ซึ่งลมสุริยะสิ้นกำลังลงเนื่องจากมวลสารระหว่างดวงดาว) และพ้นไปจากนั้นคือย่านของเมฆออร์ต

กระแสพลาสมาที่ไหลออกจากดวงอาทิตย์ (หรือลมสุริยะ) จะแผ่ตัวไปทั่วระบบสุริยะ สร้างโพรงขนาดใหญ่ขึ้นในสสารระหว่างดาวเรียกกันว่า เฮลิโอสเฟียร์ ซึ่งขยายออกไปจากใจกลางของแถบจานกระจาย

ดาวเคราะห์ชั้นเอกทั้ง 8 ดวงในระบบสุริยะ เรียงลำดับจากใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดออกไป มีดังนี้คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

นับถึงกลางปี ค.ศ. 2008 วัตถุขนาดย่อมกว่าดาวเคราะห์จำนวน 5 ดวง ได้รับการจัดระดับให้เป็นดาวเคราะห์แคระ ได้แก่ ซีรีสในแถบดาวเคราะห์น้อย กับวัตถุอีก 4 ดวงที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ในย่านพ้นดาวเนปจูน คือ ดาวพลูโต (ซึ่งเดิมเคยถูกจัดระดับไว้เป็นดาวเคราะห์) เฮาเมอา มาคีมาคี และ อีรีส

มีดาวเคราะห์ 6 ดวงและดาวเคราะห์แคระ 3 ดวงที่มีดาวบริวารโคจรอยู่รอบๆ เราเรียกดาวบริวารเหล่านี้ว่า “ดวงจันทร์” ตามอย่างดวงจันทร์ของโลก นอกจากนี้ดาวเคราะห์ชั้นนอกยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวอันประกอบด้วยเศษฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็ก

สำหรับคำว่า ระบบดาวเคราะห์ ใช้เมื่อกล่าวถึงระบบดาวโดยทั่วไปที่มีวัตถุต่างๆ โคจรรอบดาวฤกษ์ คำว่า “ระบบสุริยะ” ควรใช้เฉพาะกับระบบดาวเคราะห์ที่มีโลกเป็นสมาชิก และไม่ควรเรียกว่า “ระบบสุริยจักรวาล” อย่างที่เรียกกันติดปาก เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับคำว่า “จักรวาล” ตามนัยที่ใช้ในปัจจุบัน

เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ

เช่น ออกซิเจน, คาร์บอน, ไนโตรเจน, ซิลิคอนและแมกนีเซียม เป็นต้น

ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร

ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร

ใหญ่กว่าโลกของเรามากมายหลายเท่าทีเดียว (1.3 ล้านเท่า)

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร

เราทบทวนถึงความรู้เกี่ยวกับดวงอาทิตย์กันพอสังเขปแล้ว เพื่อให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

เราจะขออธิบายถึง “โครงสร้างของดวงอาทิตย์” ต่อไป

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกของเรามากที่สุด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจน ที่ใจกลาง ของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิและแรงดันสูงมาก จนทำให้ก๊าซไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นก๊าซฮีเลียม และแผ่พลังงาน ออกมาอย่างมหาศาล เป็นความร้อนและแสงสว่าง เราเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ” ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ” พลังงานความร้อน และแสงสว่างจากดวงอาทิตย์นี้เอง ที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีฃีวิตบนโลกของเรา

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ ประกอบไปด้วย 

1. แกนกลาง มีอุณหภูมิสูงกว่า 15 ล้านองศาเซลเซียส
2. โชนการแผ่รังสี พลังงานความร้อนถ่ายทอดออกสู่ส่วนนอกในรูปแบบคลื่น
3. โซนการพารังสี อยู่เหนือโซนการแผ่รังสีพลังงานความร้อนในโซนนี้ถูกถ่ายทอด ออกสู่ ส่วนนอก โดยการเคลื่อนที่ของก๊าซ 

4. โฟโตสเฟียร์ เป็นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ อยู่เหนือโซนการพารังสี เราสังเกตพื้นผิวส่วนนี้ได้ในช่วงคลื่นแสง มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส

5. โครโมสเฟียร์ เป็นบริเวณที่อยู่เหนือขึ้นมาจากชั้นโฟโตสเฟียร์ มีอุณหภูมิสูงประมาณ10,000 องศาเซลเซียส

6. คอโรนา เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์แผ่ออกไปในอวกาศหลายล้านกิโลเมตร มีอุณหภูมิสูงมากกว่า 1 ล้านองศาเซลเซียส 

หากลองเอาโลกของเราไปวางไว้ข้างๆ ดวงอาทิตย์ เพียงไม่กี่วินาที มันก็จะระเหยเป็นไอเปลวไฮโดรเจน

ภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 21 พฤศจิกายน 2553

ภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ เมื่อเดือนกันยายน

ดวงอาทิตย์เป็นส่วนสำคัญที่สุดของระบบสุริยะ เป็นผู้ดึงดูดให้ดาวเคราะห์ทั้งเก้าดวงอยู่ในตำแหน่งที่เป็นอยู่และดวงอาทิตย์ยังให้แสงและความร้อนกับดาวเคราะห์นั้นด้วย

เมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายนที่ผ่านมา ยานสังเกตการณ์สุริยพลวัต (Solar Dynamics Observatory) ของนาซ่า ได้เปิดเผยภาพการปะทุของดวงอาทิตย์ภาพล่าสุด ที่เกิดขึ้นในช่วงค่ำของวันที่ 21 พฤศจิกายนที่ผ่านมาตามเวลาในประเทศไทย

โดยการปะทุของดวงอาทิตย์ในครั้งนี้ เกิดขึ้นบริเวณตะวันตกเฉียงเหนือของดวงอาทิตย์ แต่ไม่ได้สร้างผลกระทบต่อระบบสนามแม่เหล็กของโลกแต่อย่างใด เพราะโลกไม่ได้อยู่ในแนวการปะทุของดวงอาทิตย์ และการปะทุดังกล่าวก็ไม่ได้เป็นการปะทุครั้งใหญ่ เหมือนกับการปะทุที่เคยเกิดขึ้นเมื่อเดือนเมษายนที่ผ่านมา ซึ่งการปะทุในครั้งนั้นได้ถูกระบุว่าเป็นการปะทุครั้งใหญ่ที่สุดในรอบ 15 ปีเลยทีเดียว

ดวงอาทิตย์มีกลุ่มความร้อนพุ่งขึ้นและตกลงมา ซึ่งแต่ละลูกนั้นมีขนาดใหญ่เท่ากับรัฐเท็กซัส

และมีความยาวถึง 1,600 กิโลเมตร ที่ใจกลางของนิวเคลียร์ อุณหภูมิสูงเท่ากับ 30 ล้านองศาฟาเรนไฮท์
แต่โลกของเราอยู่ระยะห่างราว 150 ล้านกิโลเมตร ตั้งอยู่ในระยะพอเหมาะ
ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจจะเย็นจัดหรือร้อนจัดจนเกินไป หากว่าโลกของเรานั้นตั้งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่านี้
มีผลทำให้น้ำในมหาสมุทรเหือดแห้งไป และหากไกลกว่านี้ โลกก็จะกลายเป็นเพียงดินแดนน้ำแข็งที่ไร้ร้างและไม่มีมนุษย์อาศัยอยู่ได้

ดวงอาทิตย์หล่อเลี้ยงทุกชีวิตบนโลกความอบอุ่นช่วยสร้างสภาพอากาศ ทำให้น้ำลอยขึ้นจากมหาสมุทร

แล้วเคลื่อนตัวไปเหนือทวีปต่างๆ

แดด ฝนและหิมะทำให้ผืนแผ่นดินเหมาะสมต่อการยังชีพ

แต่ดวงอาทิตย์ของเราไม่ได้มีแต่เพียงความอบอุ่น หากยังมีแสงสว่าง ปาฏิหาริย์ของพืชพรรณก็คือความสามารถในการใช้แสงอาทิตย์ช่วยในการเจริญเติบโต ด้วยวิธีสังเคราะห์แสง พืชจะเปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้กลายเป็นคาร์โบไฮเดรต และปล่อยออกซิเจนออกมา ส่วนสัตว์นั้นจะเก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์ด้วยเช่นกัน

ในด้านความอบอุ่น ถ้าปราศจากความอบอุ่น สัตว์เช่นจระเข้ ก็จะไม่มีพลังงานในการย่อยอาหาร หรือโหนกบนหลังของอัลลิเกเตอร์ มีวิวัฒนาการขึ้นมาเพื่อดูดซับแสงอาทิตย์ พวกมันดูดซับความร้อนผ่านผิวหนัง และส่งผ่านไปยังกระแสเลือด เพื่ออาหารที่มันกินจะเน่าเปื่อยภายในกระเพาะของอัลลิเกเตอร์ พวกมันจึงจำเป็นต้องนอนอาบแดด

บนดวงอาทิตย์นั้น มีจุดกลมขนาดเล็กซึ่งเป็นบริเวณที่เย็นและเรียกว่า “จุดดับบนดวงอาทิตย์” มันเกิดขึ้นบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ลุกโชน จุดบนดวงอาทิตย์นั้น เป็นที่ๆ สนามแม่เหล็กจะรุนแรง ในแต่ละวันสนามแม่เหล็กที่ออกมาจากจุดดับบนดวงอาทิตย์นั้น เหมือนกับน้ำพุที่พุ่งขึ้นมาตรงกลาง แรงและกระจายไปทั่ว สนามแม่เหล็กจะออกมาจากจุดดับบนดวงอาทิตย์เพียงหนึ่งจุดอาจจะที่ขั้วเหนือเหมือนกับแม่เหล็ก แล้วพุ่งลงไปที่จุดดับอีกจุดหนึ่งที่อยู่ขั้วใต้ภายในแม่เหล็กดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่ พลาสมาบนดวงอาทิตย์ช่วยบอกถึงเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างขั้วเหนือกับขั้วใต้

เมื่อดวงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กก็จะทวีความซับซ้อนขึ้น นั่นคือสิ่งที่ทำให้เกิดจุดดับบนดวงอาทิตย์มากยิ่งขึ้น

ในระบบสุริยะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอทุก 11 ปีหรือประมาณนั้นเมื่อปี 1985 พื้นที่สนามแม่เหล็กส่วนใหญ่เป็นสีเทาและดูเงียบสงบ แต่ในปี 1991 กลับกลายเป็นความโกลาหลทางแม่เหล็กครั้งใหญ่ จากนั้นทุกอย่างก็เริ่มสงบลง และพายุครั้งยิ่งใหญ่ในช่วงปี 2000 ก็กลับเริ่มขึ้นอีกครั้ง ช่วงเวลาที่กิจกรรมบนดวงอาทิตย์ทวีความรุนแรงถึงขีดสุด และทำให้เราเห็นถึงลักษณะของดวงอาทิตย์มากกว่าที่เคยเห็นในอดีต อีกทั้งมีแรงรบกวนส่งผ่านจากดวงอาทิตย์มาสู่โลกของเรา

จุดจบของดวงอาทิตย์นั้นเร็วมาก ภายในเวลา 3 พันล้านปี ทุกชีวิตบนโลกก็จะถูกแผดเผา ดวงอาทิตย์จะสูญเสียสมดุล และทุกอย่างก็จะเปลี่ยนไปมาระหว่างการหลอมละลายและแรงโน้มถ่วง ไฮโดรเจนที่เหลือจะเคลื่อนไปที่ริมขอบดวงอาทิตย์และระเบิดออกไป ขณะที่แกนในของฮีเลียมจะเผาผลาญ ดวงอาทิตย์จะมีขนาดใหญ่ขึ้น ดาวเคราะห์ชั้นในก็จะถูกดูดกลืน ขั้วน้ำแข็งบนดาวอังคารหลอมละลาย พายุลมร้อนจะโหมกระหน่ำใส่ดาวเคราะห์ชั้นนอก ดาวเสาร์จะถูกพัดจนเหลือแต่แกน วงแหวนน้ำแข็งละลายจนระเหยกลายเป็นไอ ดาวพฤหัสบดีที่เคยยิ่งใหญ่ จะต้องหมดความสำคัญลงไปเพราะว่าดวงจันทร์บริวารจะทำให้แผ่นน้ำแข็งละลายลงแล้วก่อให้เกิดน้ำท่วมอย่างรุนแรงระบบสุริยะของเรานี้จะไม่เหมือนเดิม ถ้าตอนนี้ดวงอาทิตย์กำลังกินตัวเองและอีกไม่นาน ก็จะหดตัวเล็กลงจนเหลือเป็นเพียง “ดาวแคระขาว” (white dwarf) เท่านั้น และสิ้นสุดชีวิตดาวฤกษ์ กลายเป็นดาวที่ตายดับไปในที่สุด และในขั้นสุดท้ายมันก็จะเหลือเพียงผงธุลี และความตายก็จะมาเยือนดาวเคราะห์ทุกดวง 

เวลาใกล้หมดลงแล้วสำหรับระบบสุริยะนี้ ดวงอาทิตย์ที่ครั้งหนึ่งเคยหล่อเลี้ยงให้ชีวิต กำลังจะกลืนกินเราเข้าไป

มันจะปล่อยเถ้าธุลี ออกมาตามกระแสลมสุริยะ และจับตัวกันเป็นก้อน

แต่อีกไม่นานก็จะรวมตัวกันจนกลายเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ ดาวเคราะห์ดวงใหม่และการถือกำเนิดชีวิตใหม่

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s