خورشید چه ساختاری دارد؟

برای آن‌كه بهتر بتوانید اهمیت این رویداد و تاثیرات خورشید بر زمین را درك كنید، باید ساختار خورشید و تاثیر آن را بر محیط اطراف بهتر بشناسید.

ساختار خورشید

خورشید، ستاره‌ای معمولی است كه انرژی خود را از هم‌جوشی هسته‌ای اتم‌های هیدروژن و تبدیل آنها به هلیوم تامین می‌كند. در هسته خورشید، جایی كه دما بیش‌از 5/15 میلیون درجه‌سانتی‌گراد؛ فشار 340 میلیارد برابر فشار هوای زمین در سطح دریا و چگالی مواد 14 برابر چگالی سرب است؛ در هر لحظه بیش از شصت میلیارد كیلوگرم ماده به انرژی تبدیل می‌شود و كره‌ای مملو از هیدروژن و هلیوم را كه 1/4 میلیون كیلومتر قطر دارد، به شدت داغ می‌كند.

هرچه از هسته خورشید دور شویم، دما كاهش پیدا می‌كند. در ابتدا پرتوهای نور پرانرژی كه در هسته تولید شده‌اند، انرژی را تا شعاع 450هزار كیلومتری (تقریبا 70درصد شعاع خورشید) منتقل می‌كنند؛ پس‌از آن، انرژی به‌شكل همرفت یا جابجایی منتقل می‌شود؛ یعنی درست به همان روشی كه رادیاتور شوفاژ  اتاق را گرم می‌كند. گازها به‌تدریج خنك می‌شوند تا در سطح خورشید به دمای 5800 كلوین یا 5500 درجه سانتی‌گراد می‌رسند.

این‌جا نورسپهر است، همان جایی كه قرص ظاهری خورشید مشكل از زمین دیده می‌شود و نور خورشید به بیرون می‌تابد. نوری كه ما می‌بینیم، بر اثر داغ‌بودن سطح آن به بیرون تابیده می‌شود؛ مثل یك تكه فلز بسیار داغ كه هرقدر داغ‌تر باشد، نورش به سفیدی می‌گراید. خیلی‌ها تصور می‌كنند آن‌چه به چشم ما می‌رسد، همان انرژی آزاده شده درون هسته است، اما مسیر خروج از هسته و رسیدن به سطح بسیار شلوغ است، به‌طوری‌كه نزدیك به صد‌هزار سال طول می‌كشد تا پرتوهای نور بتوانند از فضای بسیار شلوغ درون خورشید عبور كنند و در فضا منتشر شوند.

برای آن‌كه مسیر حركت پرتوهای نور را درون خورشید بهتر تصور كنید، مگسی را در یك اتاق بسیار شلوغ در نظر بگیرید كه می‌خواهد از یك سو به سوی دیگر اتاق برود. كوتاه‌ترین مسیر یك خط صاف است، اما مگس در پرواز مدام به موانع اطراف برخورد می‌كند و مجبور است مسیر حركت را تغییر دهد. این فرآیند (شلوغی اتاق) را می‌توان تا آن‌جا تشدید كرد كه مگس هرگز نتواند از این اتاق خارج شود.

پس از نورسپهر، فام‌سپهر قرار دارد، لایه‌ای بسیار باریك با دمای ده‌هزار درجه سانتی‌گراد كه هرچند دمای بالاتری دارد، اما بسیار رقیق است و انرژی زیادی ندارد. بالاتر از آن نیز تاج خورشیدی قرار گرفته، جایی كه دما تا 2 میلیون درجه سانتی‌گراد نیز بالا می‌رود، اما از آن‌جا كه چگالی بسیار بسیار ناچیز است، تابش بسیار ضعیفی منتشر می‌شود.

میدان مغناطیسی خورشید

در دماهای فوق‌العاده بالا، گازهای هیدروژن و هلیوم به آن شكل معمولی كه در زمین می‌شناسیم، وجود ندارند؛ الكترون‌ها از هسته جدا می‌شوند و ملغمه‌ای از هسته‌های هیدروژن و هلیوم همراه با الكترون‌های آزاد تشكیل می‌شوند. انرژی جنبشی این ذرات بسیار زیاد است، به همین دلیل، شكل تازه‌ای از ماده را تشكیل می‌دهند كه پلاسما نام دارد و به‌دلیل جریان‌هایی قوی از ذرات باردار، دارای میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی است.

هرچند دلیل میدان مغناطیسی خورشیدی چیزی غیر از گردش پلاسمای درون آن نیست، اما مكانیسم دقیق تولید میدان مغناطیسی خورشید پس از گذشت یك قرن از كشف آن، هنوز ناشناخته است. دلیلش هم ساده است: امكان گردآوری اطلاعات كافی مرتبط با میدان مغناطیسی خورشید تاكنون وجود نداشته است. اما تازه‌ترین شواهد از این حكایت دارد كه میدان مغناطیسی خورشید در لایه‌ای نازك كه در مرز منطقه تابشی و همرفتی درون خورشید قرار دارد، تولید می‌شود.

برخی پدیده‌های خورشید را همیشه می‌توان در سطح آن دید، مانند دانه‌ها. ابردانه‌ها، زبانه‌ها و بادهای خورشیدی كه همیشه در اطراف خورشید دیده می‌شوند. این پدیده‌ها را ویژگی‌های خورشید آرام می‌نامند. اما ویژگی‌های چشم‌گیر دیگری مانند فوران‌های عظیم و نواحی دارای میدان مغناطیسی فشرده در خورشید دیده می‌شود كه به تناوب ظاهر می‌شوند. هنگامی كه این ویژگی‌ها ظاهر شوند، اخترشناسان می‌گویند خورشید فعال شده است.

طی یكصد سال گذشته، بررسی‌های فراوانی روی ویژگی‌های خورشید فعال انجام شده و جالب اینجاست كه همه آنها به تغییرات میدان مغناطیسی خورشید مرتبط می‌شود. ساده‌ترین ویژگی خورشید فعال كه با یك تلسكوپ ساده و بعضی وقت‌ها با چشم غیرمسلح، و البته با استفاده از فیلتر مناسب قابل مشاهده است، كلف یا لكه خورشیدی است.

 لكه خورشیدی

لكه خورشیدی به ناحیه‌ای نامنظم و تیره روی نورسپهر خورشید گفته می‌شود. بعضی وقت‌ها لكه خورشیدی به تنهایی ظاهر می‌شود و بعضی وقت‌ها گروهی. در حال حاضر، چند لكه منفرد در سطح خورشید دیده می‌شود؛ اما تا 2 ـ‌ 3 سال دیگر می‌توان شاهد حضور بیش از یكصد لكه خورشیدی بر سطح تنها ستاره منظومه شمسی بود.

ابعاد معمول یك لكه خورشیدی قابل مقایسه با زمین و از مرتبه ده‌هزار كیلومتر است و از این‌رو تیره دیده می‌شود كه نسبت به نواحی اطراف سردتر است. در نمای بزرگ، می‌بینید كه لكه خورشیدی از دو ناحیه متفاوت تشكیل شده است؛ ناحیه مركزی كه سایه نامیده می‌شود و اطراف آن كه نیم‌سایه خوانده می‌شود. دمای سایه 4300 كلوین (4000 درجه سانتی‌گراد) است كه تقریبا 1500 درجه از سطح خورشید خنك‌تر است، ولی دمای نیم‌سایه بالاتر و نزدیك به 5000 كلوین است.

درست است كه لكه خورشیدی به دلیل دمای پایین‌تر نسبت به دیگر نواحی خورشید تیره‌تر دیده می‌شود، اما اگر می‌شد یك لكه معمولی را از آن جدا كرد و به تنهایی به آن نگاه كرد، جسمی به رنگ نارنجی ـ‌ قرمز می‌دیدیم كه روشنایی آن یكصد بار بیشتر از روشنایی ماه بدر بود.

از اواسط قرن هجدهم (دهه 1750 میلادی) تاكنون، اخترشناسان خورشید را زیر نظر داشته‌اند و توانسته‌اند آمار دقیقی را از تعداد و موقعیت این لكه‌ها بر حسب زمان ثبت كنند. این نمودار كه به‌خاطر شكل آن، نمودار پروانه‌ای خوانده می‌شود، به وضوح نشان می‌دهد هرچند تعداد این لكه‌ها ثابت نیست، اما فعالیت آنها در دوره‌ای 11 ساله تكرار می‌شود. لكه‌ها از عرض‌های جغرافیایی بالا ظاهر می‌شوند و با گذشت زمان، هم تعدادشان بیشتر می‌شود و هم به سمت استوای خورشید متمایل می‌شوند.

اندازه‌گیری میدان مغناطیسی در سطح خورشید مشخص كرده كه شدت میدان مغناطیسی در لكه‌های خورشیدی بسیار بیشتر از دیگر نواحی سطح خورشید است. خورشیدشناسان معتقدند افزایش شدت میدان مغناطیسی در نواحی لكه‌ها سبب می‌شود پلاسمای داغی كه از ژرفای خورشید صعود می‌كند، از درون لكه به اطراف منحرف شود و درنتیجه، این منطقه خنك‌تر از دیگر بخش‌های خورشید باقی بماند.

ادامه دارد ...

منبع: دانستنی ها