خورشید چگونه کار می‌کند؟

5/5 - (1 امتیاز)

خورشید چگونه کار می‌کند؟

شکل1- خورشید سیاره ما را گرم می‌کند، نور را برای ما فراهم می‌کند و برای همه حیات روی زمین ضروری است. منبع: DRPIXEL / GETTY IMAGES

آخرین باری که به بالا خیره شدید و از نیروی اسرارآمیز و حیات‌بخش که خورشید است شگفت‌زده شدید کی بود؟

اگر باور دارید که خیره شدن به خورشید شما را کور می‌کند (که در واقع درست است)، احتمالاً زیاد به خورشید نگاه نمی‌کنید. اما این یک شگفتی واقعی است: خورشید هر روز سیاره ما را گرم می‌کند، نوری را که به وسیله آن می‌بینیم و برای زندگی روی زمین ضروری است را فراهم می‌کند. همچنین می‌تواند باعث مرگ سلولی شود و ما را نابینا کند. این ستاره می‌تواند 1.3 میلیون زمین را در کره خود جای دهد (منبع: SpaceDaily) و از طرفی در هر ثانیه از غروب‌های دلنواز، انرژی‌ای به اندازه ۱ تریلیون مگاتن بمب تولید می‌کند (هر مگاتن بمب برابر با یک میلیون تن بمب است و عدد تریلیون قبل از آن یعنی 1000 میلیارد برابر این مقدار بمب در هر ثانیه منفجر می‌شود که معادل انرژی آزاد شده خورشید در هرثانیه است- مترجم)  (منبع: Boston Globe).

خورشید ما با وجود شکوه و قدرتش، طبق استاندارد‌های جهانی، فقط یک ستاره معمولی قدیمی است. این میزان نزدیکی منحصر به فرد بین زمین و خورشید است که این ستاره را برای زمین بسیار خاص می‌کند (همراه با این واقعیت که اگر آنقدر نزدیک نبود، ما اینجا نبودیم).

پس خورشید چقدر نزدیک است؟ و چقدر فضا برای نگهداری 1.3 میلیون زمین لازم است؟ و در حالی که به اینها فکر می‌کنیم بد نیست بدانیم که:

• خورشید چگونه انرژی ساطع می‌کند؟

• آیا خورشید زندگی را در زمین (و بقیه منظومه شمسی ما) آغاز کرد؟

• آیا خورشید می‌چرخد؟

• چرا خورشید شراره‌های خورشیدی (solar flares) به بیرون از خودش می‌فرستد؟

• آیا روزی خواهد سوخت و تمام خواهد شد؟ (اگر چنین است، چه زمانی؟ و با مرگ خورشید چه اتفاقی برای زمین و ساکنان آن خواهد افتاد؟

بیایید به بخش‌های نزدیک‌ترین ستاره خود نگاه کنیم، دریابیم که چگونه نور و گرما ایجاد می‌کند و ویژگی‌های اصلی آن را بررسی می‌کنیم.

حقایق خورشید

میانگین فاصله از زمین: ۹۳ میلیون مایل (۱۵۰ میلیون کیلومتر)

شعاع: ۴۳۲۰۰۰ مایل (۶۹۶۰۰۰ کیلومتر)

جرم: 1030×1.99کیلوگرم (۳۳۰۰۰۰ جرم زمین)

ترکیب (بر حسب جرم): ۷۱ درصد هیدروژن، ۲۷ درصد هلیوم، ۲ درصد سایر عناصر

دمای متوسط: ۵۸۰۰ درجه کلوین (سطح)، 15.5 میلیون درجه کلوین (هسته)

میانگین چگالی: 1.41 گرم بر سانتی‌متر مکعب

حجم: 1027×1.4 متر مکعب

دوره چرخشی: ۲۵ روز (مرکز) تا ۳۵ روز (قطب)

فاصله از مرکز کهکشان راه شیری: ۲۵۰۰۰ سال نوری

سرعت / دوره مداری: ۱۴۲ مایل در ثانیه / ۲۳۰ میلیون سال

آورنده حیات روی زمین؟

مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۳ در مجله لایف (Life) منتشر شد، نشان می‌دهد که قطعات سازنده حیات ممکن است از واکنش بین ذرات پرانرژی خورشید و جو اولیه زمین نشأت گرفته باشند[Phys.org] . از طریق یک سری آزمایش، محققان توانستند نشان دهند که چگونه ذرات خورشیدی که با گاز‌هایی مانند دی اکسید کربن، نیتروژن مولکولی و متان برخورد می‌کنند، می‌توانند اسید‌های آمینه و اسید‌های کربوکسیلیک – اجزای اساسی پروتئین‌ها و حیات آلی – را تولید کنند.

برای درک بهتر چگونگی شروع زندگی، دانشمندان اغلب بر چگونگی شکل‌گیری قطعات مورد نیاز برای زندگی – اسید‌های آمینه – تمرکز می‌کنند. یک‌ایده، که در دهه ۱۸۰۰ میلادی توسط چارلز داروین (Charles Darwin) مطرح شد، نشان می‌دهد که زندگی ممکن است در یک “برکه کوچک گرم” از مواد شیمیایی که انرژی را از رعد و برق دریافت می‌کرد، آغاز شده باشد.

در سال ۱۹۵۳ میلادی، استنلی میلر (Stanley Miller) این ‌ایده را در یک آزمایشگاه بازسازی کرد و اسید‌های آمینه را از مخلوطی از متان، آمونیاک، آب و هیدروژن مولکولی که در معرض رعد و برق شبیه‌سازی شده بود تولید کرد. تحقیقات بعدی رویکرد میلر را به چالش کشید و تفاوت‌هایی را در ترکیب جو اولیه زمین آشکار کرد.

اما آیا رعد و برق منبع اصلی انرژی بود؟ شاید نه.

در مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۳ میلادی، ولادیمیر آیراپتیان (Vladimir Airapetian)، نویسنده اصلی، از داده‌های مأموریت کپلر ناسا استفاده کرد تا نشان دهد که فوران‌های خورشیدی قدرتمندی، به نام اَبَرشراره‌ها (superflares) حاصل از خورشید جوان می‌توانسته‌اند باعث ایجاد واکنش‌های شیمیایی در هنگام برخورد با جو زمین شوند.

نظریه شکل‌گیری

بر اساس نظریه سحابی خورشیدی (solar nebula)، خورشید حدود 4.5 میلیارد سال پیش، از یک ابر عظیم گاز و غبار در فضا شکل گرفت [منبع: NASA]. ابر بزرگی را در فضا تصور کنید که به دلیل نیرو‌های خارجی منقبض می‌شود و می‌چرخد. این ابر به یک صفحه مسطح و در حال چرخش تبدیل می‌شود که به آن سحابی خورشیدی می‌گویند. در وسط این دیسک، یک ستاره نوزاد شکل می‌گیرد و مواد را دور خودش جمع می‌کند.

ذرات کوچک در دیسک به هم می‌چسبند و قطعات بزرگ‌تری مانند بلوک‌های ساختمانی می‌سازند که به سیاره‌های کوچک تبدیل می‌شوند. وقتی این ستاره کودک واقعاً داغ شد، با تبدیل هیدروژن به هلیوم شروع به درخشش می‌کند و در آن زمان است که به خورشید تبدیل می‌شود. سیارات کودک به دور خود می‌چرخند، آن‌ها قطعات بیشتری را از دیسک جمع می‌کنند و به سیاراتی تبدیل می‌شوند که ما می‌شناسیم.

با گذشت زمان، سیارات گرم می‌شوند و درون خود تغییر می‌کنند. انرژی خورشید نسیمی می‌سازد که گاز‌های باقی مانده را دور می‌کند و سیارات، قمر‌ها، سیارک‌ها و دنباله‌دار‌ها را به ما نشان می‌دهد.

خورشید نیز یک ستاره است

خورشید یک ستاره است، درست مانند ستارگان دیگری که در غروب آسمان می‌بینیم. تفاوت در فاصله است: ستارگان دیگری که ما می‌بینیم سال‌های نوری از ما فاصله دارند، در حالی که خورشید ما تنها حدود هشت دقیقه نوری از ما فاصله دارد – هزاران بار نزدیک‌تر از بقیه ستاره‌ها (میزان مسافتی که نور پس از گذشت یکسال طی می‌کند را سال نوری گویند – مترجم).

به طور رسمی، خورشید بر اساس دمای آن و طول موج یا طیف نوری که ساطع می‌کند، به عنوان یک ستاره از نوع G2 طبقه‌بندی می‌شود. تعداد زیادی G2 در فضا وجود دارد و خورشیدِ زمین تنها یکی از میلیارد‌ها ستاره‌ای است که به دور مرکز کهکشان ما می‌چرخد و از همان ماده و اجزا تشکیل شده است.

قسمت‌های مختلف خورشید

خورشید از گاز تشکیل شده است. سطح جامد ندارد. با این حال، همچنان یک ساختار معین دارد. سه ناحیه ساختاری اصلی خورشید در نیمه بالایی شکل 2 نشان داده شده است. آن‌ها عبارتند از:

  • هسته (Core): مرکز خورشید که ۲۵ درصد شعاع آن را تشکیل می‌دهد.
  • ناحیه تابشی (Radiative zone): بخشی که بلافاصله هسته را احاطه کرده و ۴۵ درصد شعاع آن را تشکیل می‌دهد.
  • ناحیه همرفتی (Convective zone): بیرونی‌ترین حلقه خورشید که ۳۰ درصد شعاع آن را تشکیل می‌دهد.

در بالای سطح خورشید، جو (Atmosphere) آن قرار دارد که از سه قسمت تشکیل شده است که در نیمه پایینی شکل ۱ نشان داده شده است:

  • فوتوسفر (Photosphere): درونی‌ترین قسمت جو خورشید و تنها بخشی که ما می‌توانیم ببینیم.
  • کروموسفر (Chromosphere): ناحیه بین فوتوسفر و تاج، گرمتر از فتوسفر.
  • تاج (Corona): بیرونی‌ترین لایه بسیار داغ خورشید است که چندین میلیون کیلومتر از کروموسفر به سمت بیرون امتداد دارد.

تمام ویژگی‌های اصلی خورشید را می‌توان با (1) واکنش‌های هسته‌ای که انرژی آن را تولید می‌کنند، (2) میدان‌های مغناطیسی ناشی از حرکات گاز و (3) گرانش بسیار زیاد آن توضیح داد. (خورشید به دلیل اندازه‌اش نیروی گرانشی کافی برای نگه داشتن تمام سیارات در مدارهایشان به دور خورشید را دارد.)

شکل 2- نمای کلی از بخش‌های خورشید. شراره‌ها، لکه‌های خورشیدی و برجستگی‌ها همه از تصاویر واقعی SOHO بریده شده‌اند. منبع: PHOTO COURTESY SOHO CONSORTIUM.
فضای داخلی خورشید: هسته

هسته خورشید از مرکز شروع می‌شود و به سمت بیرون امتداد می‌یابد و ۲۵ درصد شعاع ستاره را در بر می‌گیرد. دمای آن بیش از ۱۵ میلیون درجه کلوین است [منبع: Montana]. در هسته، گرانش، تمام جرم را به داخل می‌کشد و فشار شدیدی ایجاد می‌کند.

فشار آنقدر زیاد است که اتم‌های هیدروژن را مجبور می‌کند در واکنش‌های همجوشی هسته‌ای کنار هم قرار گیرند – چیزی که ما سعی می‌کنیم در اینجا روی زمین شبیه‌سازی کنیم. دو اتم هیدروژن برای ایجاد هلیوم-۴ و انرژی در چند مرحله با هم ترکیب می‌شوند:

1- دو پروتون با هم ترکیب می‌شوند و یک اتم دوتریوم (اتم هیدروژن با یک نوترون و یک پروتون)، یک پوزیترون (مشابه الکترون اما با بار مثبت) و یک نوترینو را تشکیل می‌دهند.

2- یک پروتون و یک اتم دوتریوم با هم ترکیب می‌شوند و یک اتم هلیوم-۳ (دو پروتون با یک نوترون) و یک پرتو گاما را تشکیل می‌دهند.
3- دو هلیوم-۳ با هم ترکیب می‌شوند و یک اتم هلیوم-۴ (دو پروتون و دو نوترون) و دو پروتون را تشکیل می‌دهند.

این واکنش‌ها ۸۵ درصد از انرژی خورشید را تشکیل می‌دهند. ۱۵ درصد باقی مانده از واکنش‌های زیر ناشی می‌شود:

1- یک اتم هلیوم-۳ و یک اتم هلیوم-۴ با هم ترکیب می‌شوند و بریلیوم-۷ (چهار پروتون و سه نوترون) و یک پرتو گاما را تشکیل می‌دهند.

2- یک اتم بریلیم-۷، یک الکترون را جذب می‌کند تا به اتم لیتیوم-۷ (سه پروتون و چهار نوترون) و یک نوترینو تبدیل شود.

3- لیتیوم-۷ با یک پروتون ترکیب می‌شود و دو اتم هلیوم-۴ را تشکیل می‌دهد.

اتم‌های هلیوم-۴ نسبت به دو اتم هیدروژن که این فرآیند را آغاز کردند جرم کمتری دارند، بنابراین تفاوت جرم به انرژی تبدیل می‌شود، همانطور که توسط نظریه نسبیت انیشتین توضیح داده شده است .(E = mc²) انرژی به اشکال مختلف نور ساطع می‌شود: نور ماوراء بنفش، اشعه ایکس، نور مرئی، مادون قرمز، امواج مایکروویو و امواج رادیویی (هر موج منتشرشده دارای یک طول موج خاصی است که بسته به اندازه آن، موج به انواع مختلف مرئی، رادیویی و … تقسیم می‌شود- مترجم) .

خورشید همچنین ذرات پرانرژی (نوترینو، پروتون) که باد خورشیدی (solar wind) را می‌سازند، ساطع می‌کند. این انرژی به زمین برخورد می‌کند، به طوری که سیاره را گرم می‌کند، آب و هوای ما را هدایت می‌کند و انرژی برای زندگی را فراهم می‌کند. بیشتر اشعه ماوراء بنفش یا باد خورشیدی به ما آسیب نمی‌زند زیرا جو زمین از ما محافظت می‌کند.

شکل3- یک شراره خورشیدی قدرتمند از لکه خورشیدی ۴۸۶ در ۲۸ اکتبر ۲۰۰۳ فوران کرد. این شعله، اشعه ایکس را با سرعت نور به سمت زمین فرستاد و باعث ایجاد طوفان رادیویی در یونوسفر (از محدوده 48 تا 965 کیلومتری زمین را لایه یونوسفر گویند- مترجم) شد. منبع: NASA/WIREIMAGE/GETTY IMAGES
فضای داخلی خورشید: مناطق تابشی و همرفتی

ناحیه تابشی، از هسته به سمت بیرون گسترش می‌یابد و ۴۵ درصد از شعاع خورشید را تشکیل می‌دهد. در این ناحیه، انرژی هسته توسط فوتون‌ها یا واحد‌های نوری به بیرون منتقل می‌شود. هنگامی که یک فوتون ساخته می‌شود، قبل از اینکه توسط یک مولکول گاز جذب شود، حدود ۱ میکرون (۱ میلیونیم متر) حرکت می‌کند.

در اثر جذب، مولکول گاز، گرم شده و فوتون دیگری با همان طول موج منتشر می‌کند. فوتون بازتابش شده قبل از اینکه توسط مولکول گاز دیگری جذب شود، یک میکرون دیگر را طی می‌کند و این چرخه مکرراً تکرار می‌شود. هر برهمکنش بین فوتون و مولکول گاز مقداری زمان می‌برد.

تقریباً ۱۰۲۵ جذب و انتشار مجدد در این ناحیه، قبل از رسیدن فوتون به سطح انجام می‌شود، بنابراین تأخیر زمانی قابل توجهی بین ساختن یک فوتون در هسته تا رسیدن فوتون به سطح وجود دارد.

منطقه همرفتی، که ۳۰ درصد نهایی شعاع خورشید است، تحت سلطه جریان‌های همرفتی است که انرژی را به بیرون به سطح می‌برند. این جریان‌های همرفتی، حرکت‌های بالارونده گاز داغ در کنار حرکت‌های سقوطی گاز خنک هستند.

جریان‌های همرفتی، فوتون‌ها را سریعتر از انتقال تابشی که در هسته و ناحیه تابشی رخ می‌دهد فوتون‌ها را به سمت بیرون به سطح می‌برند. با وجود واکنش‌های بسیار زیاد بین فوتون‌ها و مولکول‌های گاز در مناطق تابشی و همرفتی، حدود ۱۰۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ سال طول می‌کشد تا یک فوتون به سطح برسد.

جو خورشید

دقیقاً مانند زمین، خورشید دارای جو منحصر به فرد خود است که از فوتوسفر، کروموسفر و تاج تشکیل شده است.

فوتوسفر
این پایین‌ترین ناحیه جو خورشید و ناحیه‌ای است که می‌توانیم ببینیم. سطح خورشید معمولاً به فتوسفر اشاره دارد، حداقل در اصطلاحات عادی. ۱۸۰ تا ۲۴۰ مایل (حدود ۲۹۰ تا ۳۹۰ کیلومتر عرض) و بین ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ درجه کلوین (از بالا به پایین) است.

فوتوسفر تاول‌دار یا حباب‌دار، بسیار شبیه به سطح یک قابلمه آب در حال جوشیدن به نظر می‌رسد. برآمدگی‌ها یا تاول‌ها، سطوح بالایی سلول‌های جریان همرفتی در زیر آن هستند. هر تاول یا برآمدگی می‌تواند ۶۰۰ مایل (۱۰۰۰ کیلومتر) عرض داشته باشد.

وقتی از فوتوسفر بالا می‌رویم، دما کاهش می‌یابد و گاز‌ها به دلیل خنک‌تر بودن، انرژی نوری زیادی از خود ساطع نمی‌کنند. این باعث می‌شود که آن‌ها برای چشم انسان کمتر مات شوند. بنابراین، لبه بیرونی فتوسفر به دلیل اثری به نام تیره شدن اندام (Limb Darkening)، تیره به نظر می‌رسد که لبه شفاف سطح خورشید را تشکیل می‌دهد.

کروموسفر
این منطقه بالای فوتوسفر تا حدود ۱۲۰۰ مایل (۲۰۰۰ کیلومتر) امتداد دارد. دما در سراسر کروموسفر از ۴۵۰۰ درجه کلوین به حدود ۱۰۰۰۰ درجه کلوین افزایش می‌یابد. تصور می‌شود که کروموسفر با همرفت موجود در فوتوسفر زیرین گرم می‌شود.
همانطور که گاز‌ها در فوتوسفر می‌چرخند، امواج ضربه‌ای تولید می‌کند که گاز اطراف را گرم می‌کند و آن را به شکل میلیون‌ها خوشه کوچک گاز داغ به نام اسپیکول (spicules) به کروموسفر می‌فرستد.

هر اسپیکول تا ارتفاع تقریبی ۳۰۰۰ مایل (۵۰۰۰ کیلومتر) بالاتر از فوتوسفر بالا می‌رود و تنها چند دقیقه دوام می‌آورد. اسپیکول‌ها همچنین ممکن است در امتداد خطوط میدان مغناطیسی خورشید که توسط حرکت گاز‌های داخل خورشید ایجاد می‌شوند، حرکت کنند.

تاج
این لایه نهایی خورشید، چندین میلیون مایل یا کیلومتر به سمت خارج از کره‌های دیگر گسترش می‌یابد. تاج را می‌توان در هنگام خورشید گرفتگی و در تصاویر اشعه ایکس از خورشید مشاهده کرد. دمای تاج به طور متوسط ۲ میلیون درجه کلوین است.

اگرچه هیچ‌کس مطمئن نیست که چرا تاج اینقدر داغ است، تصور می‌شود که ناشی از مغناطیس خورشید است. تاج دارای نواحی روشن (گرم) و نواحی تاریکی است که به آن حفرات تاجی (coronal holes) می‌گویند. حفرات تاجی نسبتاً خنک هستند و تصور می‌شود مناطقی هستند که ذرات باد خورشیدی از آنجا به بیرون فرار می‌کنند.

شکل4- پس از چندین هفته خورشید خالی و بدون لکه خورشیدی، یک لکه کوچک جدید خورشیدی در ۲۳ سپتامبر ۲۰۰۸ ظاهر شد که چرخه خورشیدی جدیدی را نشان می‌دهد. منبع: PHOTO COURTESY OF NASA

ویژگی‌های خورشید: لکه‌های خورشیدی، زبانه‌های خورشیدی و شراره‌های خورشیدی

از طریق تصاویر تلسکوپ می‌توانیم چندین ویژگی جالب را روی خورشید ببینیم که می‌تواند تأثیراتی در اینجا روی زمین داشته باشد. بیایید به سه مورد از آن‌ها نگاهی بیندازیم: لکه‌های خورشیدی، برجستگی‌های خورشیدی و شراره‌های خورشیدی.

لکه‌های خورشیدی (Sunspots)

این نواحی سرد و تاریک روی فوتوسفر ظاهر می‌شوند – همیشه به صورت جفت هستند- و میدان‌های مغناطیسی شدیدی (حدود ۵۰۰۰ برابر بیشتر از میدان مغناطیسی زمین) هستند که از سطح خورشید جدا می‌شوند. خطوط میدان {مغناطیسی} از یک لکه خورشیدی خارج شده و از لکه دیگر دوباره وارد می‌شوند. میدان مغناطیسی، ناشی از حرکت گاز‌ها در درون خورشید است.

فعالیت لکه‌های خورشیدی به عنوان بخشی از چرخه خورشیدی (solar cycle) رخ می‌دهد؛ چرخه خورشیدی یک چرخه ۱۱ ساله با دوره‌های حداکثر و حداقل فعالیت است. علت این چرخه مشخص نیست، اما دو فرضیه اصلی وجود دارد:

  • چرخش ناهموار خورشید خطوط میدان مغناطیسی را در فضای داخلی منحرف کرده و می‌پیچاند. خطوط میدان پیچ خورده از سطح می‌شکند و جفت لکه‌های خورشیدی را تشکیل می‌دهند. در نهایت، خطوط میدان از هم جدا می‌شوند و فعالیت لکه‌های خورشیدی کاهش می‌یابد. سپس چرخه دوباره شروع می‌شود.
  • لوله‌های بزرگ دایره گاز در عرض‌های جغرافیایی بالا داخل خورشید را می‌چرخانند و شروع به حرکت به سمت استوا می‌کنند. هنگامی که آن‌ها در برابر یکدیگر می‌غلتند، لکه‌هایی را تشکیل می‌دهند. هنگامی که آن‌ها به خط استوا می‌رسند، شکسته می‌شوند و لکه‌های خورشیدی کاهش می‌یابد.


زبانه‌های خورشیدی (Solar Prominences)

گاهی اوقات، ابر‌های گاز‌های کروموسفر بالا می‌آیند و خود را در امتداد خطوط مغناطیسی خروجی از جفت لکه‌های خورشیدی به بیرون سوق می‌دهند. به این قوس‌های گازی، زبانه‌های خورشیدی می‌گویند.

زبانه‌ها می‌توانند دو تا سه ماه دوام بیاورند و ۳۰۰۰۰ مایل (۵۰۰۰۰ کیلومتر) یا بیشتر از سطح خورشید ارتفاع داشته باشند. پس از رسیدن به این ارتفاع، آن‌ها می‌توانند برای چند دقیقه تا چند ساعت فوران کنند و مقادیر زیادی از مواد را با سرعت ۶۰۰ مایل در ثانیه (۱۰۰۰ کیلومتر در ثانیه) از طریق تاج و به بیرون به فضا بفرستند. این فوران‌ها را خروج جرم از تاج خورشیدی (coronal mass ejections) می‌نامند.

 

شراره‌های خورشیدی (Solar Flares)

گاهی اوقات در گروه‌های پیچیده لکه‌های خورشیدی، انفجار‌های ناگهانی و شدیدی رخ می‌دهد که به آن‌ها شراره‌های خورشیدی می‌گویند. تصور می‌شود که آن‌ها به دلیل تغییرات ناگهانی میدان مغناطیسی در مناطقی که میدان مغناطیسی خورشید متمرکز است ایجاد می‌شوند. آن‌ها با انتشار گاز، الکترون، نور مرئی، نور فرابنفش و اشعه ایکس همراه هستند.

هنگامی که این تابش و این ذرات به میدان مغناطیسی زمین می‌رسند، در قطب‌ها با زمین برهم کنش می‌کنند و شفق‌های قطبی بورئالیس و استرالیس (borealis and australis) را تولید می‌کنند. شراره‌های خورشیدی همچنین می‌توانند ارتباطات، ماهواره‌ها، سیستم‌های ناوبری و حتی شبکه‌های برق را مختل کنند.

تشعشعات و ذرات، جو را یونیزه می‌کنند و از حرکت امواج رادیویی بین ماهواره‌ها و زمین (یا ارتباطات داخل خود زمین) جلوگیری می‌کنند. ذرات یونیزه شده در اتمسفر می‌توانند جریان‌های الکتریکی را در خطوط برق القاء کنند و باعث افزایش برق شوند. این نوسانات برق می‌تواند به یک شبکه برق، بار الکتریکی بیش‌تر از آستانه آن اضافه کند و باعث خاموشی شود.

همه این فعالیت‌ها نیاز به انرژی دارد که دارای ذخیره محدود است. در نهایت سوخت خورشید تمام خواهد شد.

شکل5- وقتی خورشید ما به یک غول سرخ تبدیل می‌شود، شعاع آن حدود ۱۰۰ برابر آنچه اکنون است خواهد بود. سحابی‌های سیاره‌ای بقایای ستارگان خورشیدی هستند که به پایان مرحله غول سرخ خود رسیده‌اند. منبع: PHOTO COURTESY OF NASA SUN-EARTH DAY 2010

سرنوشت خورشید

خورشید حدود 4.5 میلیارد سال است که می‌درخشد [منبع: NASA]. اندازه خورشید حاصل تعادل بین فشار بیرونی ناشی از آزاد شدن انرژی ناشی از همجوشی هسته‌ای و کشش گرانش به سمت داخل است.

خورشید، سوخت هیدروژنی کافی برای «سوختن» کمی بیش از ۵ میلیارد سال دیگر دارد، اما پس از اتمام آن سوخت، حداقل تا ۵ میلیارد سال دیگر به سوختن ادامه خواهد داد [منبع: National Geographic].

وقتی سوخت هیدروژنی هسته تمام می‌شود، خورشید تحت وزن گرانش، منقبض می‌شود. با این حال، مقداری همجوشی هیدروژن در لایه‌های بالایی رخ می‌دهد. همانطور که هسته منقبض می‌شود، گرم می‌شود و این باعث گرم شدن لایه‌های بالایی می‌شود و باعث انبساط آن‌ها می‌شود. با گسترش لایه‌های بیرونی، شعاع خورشید افزایش می‌یابد و به یک غول سرخ (red giant)، یعنی یک ستاره مسن تبدیل می‌شود.

شعاع خورشید غول سرخ ۱۰۰ برابر آن چیزی است که اکنون وجود دارد (درست تا فراتر از مدار زمین)، بنابراین زمین در هسته خورشید غول سرخ فرو می‌رود و تبخیر می‌شود. در نقطه‌ای پس از این، هسته آنقدر داغ می‌شود که هلیوم را به کربن تبدیل می‌کند.

وقتی سوخت هلیوم تمام شد، هسته منبسط و خنک می‌شود. لایه‌های بالایی منبسط می‌شوند و مواد را به بیرون خورشید خارج می‌کنند. در نهایت، هسته با تبدیل به یک کوتوله سفید (white dwarf)، خنک می‌شود. در نهایت، خورشید باز هم بیشتر سرد می‌شود و به یک کوتوله سیاه (black dwarf) تقریباً نامرئی تبدیل می‌شود. کل این فرآیند چند میلیارد سال طول خواهد کشید.

بنابراین برای چندین میلیارد سال آینده، بشریت ایمن است – حداقل از نظر وجود خورشید. ولی درباره خرابی‌های دیگر حدسی نداریم.

سؤالات متداول  درباره خورشید

خورشید چند ساله است؟

خورشید بیش از 4.5 میلیارد سال است که “در حال سوختن” است.

خورشید چقدر داغ است؟

خورشید در سطح خود ۵۸۰۰ درجه کلوین و در هسته آن 15.۵ میلیون درجه کلوین است.

خورشید چه سالی خواهد مرد؟

خورشید سوخت هیدروژن کافی برای «سوختن» تا حدود ۱۰ میلیارد سال دارد، یعنی کمی بیش از ۵ میلیارد سال باقی مانده است.

یک تعریف ساده از خورشید چیست؟

به بیان ساده، خورشید یک ستاره است.

آیا زندگی روی خورشید می‌تواند وجود داشته باشد؟

دمای بسیار بالای خورشید، بقای حیات در خورشید را تقریباً غیرممکن می‌کند.

نویسنده: Julia Layton & Craig Freudenrich, Ph.D.

مترجم: فؤاد پورفائز

منبع: howstuffworks.com

این مطلب را به اشتراک بگذارید:

اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها