ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรา มันปล่อยความร้อนและแสงสว่าง ซึ่งทำให้โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นอุ่นขึ้น แต่มันทำอย่างนั้นได้อย่างไร?
ในโพสต์นี้เราจะกล่าวถึง:
- 1 รังสีคอสมิก
- 2 การส่งพลังงานผ่านสุญญากาศและสื่อกายภาพ
- 3 การดูดซับรังสีดวงอาทิตย์โดยโลก
- 4 การแผ่รังสีความร้อน
- 5 ดวงอาทิตย์ถึงอุณหภูมิเท่าใด
- 6 ความร้อนและพลังงานของดวงอาทิตย์
- 7 อุณหภูมิที่ร้อนอบอ้าวของดวงอาทิตย์
- 8 แหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์: โซ่โปรตอน-โปรตอน
- 9 แสงเงาของดวงอาทิตย์
- 10 ดวงอาทิตย์เป็นดาวประเภท G
- 11 สรุป
รังสีคอสมิก
รังสีสุริยะคืออะไร?
รังสีสุริยะเป็นพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์และทำให้โลกร้อนขึ้น มันถูกสร้างขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในแกนกลางของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้มันปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาจำนวนมาก ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของแสงที่ตามองเห็น
รังสีสุริยะส่องมาถึงโลกมากน้อยเพียงใด?
พื้นผิวของดวงอาทิตย์ปล่อยพลังงานออกมาประมาณ 63 ล้านวัตต์ต่อตารางเมตร แต่เมื่อมันมาถึงเรา หลังจากเดินทางมาแล้ว 93 ล้านไมล์ มันกลับปล่อยพลังงานออกมาเพียง 1,370 วัตต์ต่อตารางเมตรที่ด้านบนของชั้นบรรยากาศ นั่นเป็นพลังงานจำนวนมาก แต่ก็ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้พวกเราเหงื่อแตก!
ข้อเท็จจริงสนุกๆ เกี่ยวกับการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์
- รังสีดวงอาทิตย์เป็นวิธีเดียวที่จะทำให้ผิวสีแทนโดยไม่ต้องไปที่ชายหาด!
- รังสีแสงอาทิตย์เป็นวิธีที่ดีในการจ่ายพลังงานให้กับแกดเจ็ตและ Gizmos ของคุณโดยไม่ต้องเสียบปลั๊ก
- แสงอาทิตย์สามารถใช้ทำสมอร์รสอร่อยได้โดยไม่ต้องก่อกองไฟ
การส่งพลังงานผ่านสุญญากาศและสื่อกายภาพ
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
- รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น แสงที่มองเห็นได้ รังสีอินฟราเรด แสงอัลตราไวโอเลต และรังสีเอกซ์ สามารถเดินทางผ่านสุญญากาศของอวกาศได้เหมือนผี
- พลังงานรูปแบบอื่นต้องการตัวกลางทางกายภาพเพื่อเคลื่อนที่ผ่าน เช่น พลังงานเสียงต้องการอากาศหรือสสารอื่นเพื่อส่งผ่าน และพลังงานคลื่นของมหาสมุทรต้องการน้ำ
- แต่พลังงานแสงอาทิตย์มีความพิเศษตรงที่มันสามารถเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกได้โดยไม่จำเป็นต้องมีสสารทางกายภาพในการส่งพลังงาน คุณลักษณะของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้านี้ทำให้โลกได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด รวมทั้งความร้อนตามที่โลกต้องการ
พลังงานเสียง
- พลังงานเสียงต้องการอากาศหรือสารอื่นที่จะส่งผ่าน เช่นเสียงกระซิบในสายลม
- พลังงานคลื่นของมหาสมุทรต้องการน้ำเพื่อเคลื่อนที่ผ่าน เหมือนระลอกคลื่นในสระน้ำ
- แต่พลังงานแสงอาทิตย์นั้นแตกต่างออกไป มันสามารถเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกได้โดยไม่จำเป็นต้องมีสสารทางกายภาพในการส่งพลังงาน คุณลักษณะของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้านี้ทำให้โลกได้รับพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมด รวมทั้งความร้อนตามที่โลกต้องการ
การดูดซับรังสีดวงอาทิตย์โดยโลก
ของขวัญจากดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์จึงพูดว่า “เฮ้ โลก ฉันมีอะไรจะให้คุณ!” และเอิร์ธก็แบบว่า “ว่าไง ซัน?” และดวงอาทิตย์ก็พูดว่า "มันเป็นพลังงานทั้งหมด! มันจะดีมาก!” ดวงอาทิตย์จึงส่งพลังงานทั้งหมดนี้ลงมาในรูปของความร้อน แสง และรังสียูวี และโลกก็แบบว่า “โอ้ ว้าว ขอบคุณดวงอาทิตย์!”
มันไปไหน?
พลังงานมีอยู่เต็มไปหมด และมันก็เหมือนกับว่า "ฉันจะไปที่ไหน? ฉันจะทำอย่างไร” และเอิร์ธก็พูดว่า “อย่ากังวล ฉันเข้าใจแล้ว!” ดังนั้น พลังงานจึงถูกดูดซับโดยอากาศ น้ำ หิน อาคาร ทางเท้า และสิ่งมีชีวิต และมันก็เหมือนกับว่า "โอ้ เจ๋ง ฉันเป็นส่วนหนึ่งของบางสิ่งแล้ว!"
ความร้อนไม่สม่ำเสมอ
บางส่วนของโลกจึงได้รับพลังงานมากกว่าส่วนอื่น และมันก็เหมือนกับว่า "เฮ้ ทำไมล่ะ" และเอิร์ธก็แบบว่า "ก็อย่างนี้แหละเพื่อน!" ความแตกต่างของพลังงานทำให้เกิดกระแสลมและกระแสน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนที่ไปทั่วโลก และแบบว่า "ว้าว เจ๋งมาก!"
การแผ่รังสีความร้อน
จะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีมัน
- ถ้าดวงอาทิตย์ยังคงส่องแสงลงมาที่เราโดยไม่มีวิธีกำจัดความร้อน เราคงมีความสุขมาก!
- โชคดีที่โลกมีหนทางในการทำให้เย็นลง นั่นคือการแผ่รังสีความร้อนกลับคืนสู่อวกาศ
- ปริมาณความร้อนที่ได้รับรังสีขึ้นอยู่กับประเภทของก๊าซในชั้นบรรยากาศ ก๊าซบางชนิดดูดซับความร้อนได้ดีกว่าก๊าซชนิดอื่น และอาจรบกวนกระบวนการฉายรังสีซ้ำได้
- หนึ่งในก๊าซเหล่านี้คือคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งทำให้เกิด 'ภาวะเรือนกระจก' เมื่อปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้น ความร้อนจะถูกกักเก็บไว้ในชั้นบรรยากาศมากขึ้น และความร้อนจะถูกแผ่รังสีออกมาน้อยลง
สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับเรา
- ถ้าเราไม่สังเกตปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ โลกจะร้อนขึ้นอีกมาก!
- เราจำเป็นต้องทำให้โลกเย็นลงด้วยการจัดการปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ
- นั่นหมายถึงการลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ปลูกต้นไม้ให้มากขึ้น และคำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปมากขึ้น
ดวงอาทิตย์ถึงอุณหภูมิเท่าใด
อุณหภูมิพื้นผิว
แล้วคุณล่ะสงสัยว่าแดดร้อนแค่ไหน? บอกเลยว่าฮอต! ร้อนกว่าหนึ่งวันที่ชายหาด ร้อนกว่าการปีนเขาในฤดูร้อน และร้อนกว่าบ้านของคุณในวันที่ร้อนที่สุดของปีเมื่อเครื่องปรับอากาศเสีย เรากำลังพูดถึงอุณหภูมิ 90°F ถึง 100°F (32°C ถึง 38°C) แต่นั่นไม่มีอะไรเทียบได้กับอุณหภูมิที่ร้อนที่สุดที่เคยบันทึกไว้บนโลก – 134°F (56.7°C) ใน Death Valley, California เมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม 1913
แก่นตะวัน
ดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะของเรานั้นร้อนเกินกว่าที่เราจะจินตนาการได้ พื้นผิวของดวงอาทิตย์แผดเผา แต่แกนกลาง? นั่นคือความร้อนอีกระดับหนึ่ง! ต่อไปนี้คือบางสิ่งที่คุณคาดว่าจะพบในแกนกลางของดวงอาทิตย์:
- อุณหภูมิสูงถึง 27 ล้านองศาฟาเรนไฮต์ (15 ล้านองศาเซลเซียส)
- แรงกดดันที่เข้มข้นกว่าแรงดันที่ระดับน้ำทะเลถึง 250 พันล้านเท่า
- ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันที่ผลิตพลังงานและแสง
สรุป
ดังนั้นคุณมีมัน แดดมันร้อน.. เหมือนร้อนจริงๆ ร้อนแรงเกินกว่าจะจินตนาการได้ ดังนั้น ครั้งต่อไปที่คุณออกแดด จำไว้ว่า มันร้อนกว่าที่คุณคิด!
ความร้อนและพลังงานของดวงอาทิตย์
อุณหภูมิ
- ในอวกาศ โมเลกุลที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์จะได้รับความอบอุ่นจากแสงที่เหลือจากบิกแบงเท่านั้น ศูนย์สัมบูรณ์คือ -273.15°C, -459.67°F หรือ 0K
- ก๊าซระหว่างดาวอาจมีอุณหภูมิประมาณ 3K เท่านั้น
- พื้นผิวของดวงอาทิตย์หรือโฟโตสเฟียร์มีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 6000K
- จุดบนดวงอาทิตย์เย็นกว่าที่ประมาณ 4500K
- น้ำจะแข็งตัวที่ 273K (0°C หรือ 32°F) และเดือดที่ 373K (100°C หรือ 212°F)
แหล่งพลังงาน
- ลึกเข้าไปในดวงอาทิตย์ซึ่งมีอุณหภูมิ 15 ล้านเคลวิน อะตอมของไฮโดรเจนจะพุ่งเข้าหากันและมักจะชนกัน
- พลังงานของพวกมันสูงมากจนการชนกันทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมหลุดออกไป
- ไฮโดรเจนซึ่งเป็นเพียงโปรตอนรวมกับโปรตอนอื่นเพื่อสร้างฮีเลียม
- กระบวนการนี้เรียกว่าโซ่โปรตอน-โปรตอน ปล่อยพลังงานในรูปของรังสีแกมมา
- รังสีแกมมาจะถูกแปลงเป็นความร้อนและแสงเมื่อเดินทางออกจากดวงอาทิตย์
เบา
- กล้องโทรทรรศน์พิเศษบนโลกและในอวกาศสามารถแสดงพื้นผิวของดวงอาทิตย์ได้อย่างละเอียดเป็นพิเศษ
- โครโมสเฟียร์ที่แทบมองไม่เห็นซึ่งอยู่เหนือโฟโตสเฟียร์นั้นร้อนกว่าพื้นผิวเพียงเล็กน้อย โดยมีอุณหภูมิถึงประมาณ 20,000 เคลวิน
- เหนือโครโมสเฟียร์ โคโรนาจะกลายเป็นลมของก๊าซบางๆ ที่ไหลออกไปผ่านระบบสุริยะ
- โคโรนานั้นร้อนกว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์อย่างมาก โดยมีอุณหภูมิสูงถึง 2,000,000 เคลวิน
- ในช่วงสุริยุปราคา เมื่อดวงจันทร์บดบังแสงของโฟโตสเฟียร์ ตาจะเห็นแสงสีขาวของโคโรนา
สเปกตรัม
- ดวงอาทิตย์เป็นดาวประเภท G ซึ่งหมายความว่ามันปล่อยสเปกตรัมของแสงที่ถูกครอบงำด้วยแสงสีเหลืองเขียว
- สเปกตรัมของดวงอาทิตย์เผยให้เห็นองค์ประกอบของดวงอาทิตย์ โดยองค์ประกอบต่างๆ เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม และออกซิเจนมีอยู่มากที่สุด
- เราสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้ฟรีในรูปของแสงแดด ซึ่งสามารถใช้เป็นพลังงานให้กับบ้านและธุรกิจต่างๆ
- การเดินเรือในอวกาศที่มีแสงอาทิตย์เป็นไปได้ เนื่องจากยานอวกาศสามารถใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ในการขับเคลื่อนตัวเองได้
- ลมสุริยะเป็นกระแสของอนุภาคมีประจุที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์และสามารถส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศของโลกได้
อุณหภูมิที่ร้อนอบอ้าวของดวงอาทิตย์
ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ
- ศูนย์สัมบูรณ์คืออุณหภูมิที่เย็นจัด -273.15°C, -459.67°F หรือ 0K
- โลกได้รับความร้อนจากพลังงานที่เหลือจากการก่อตัว พลังงานที่ปลดปล่อยจากการสลายกัมมันตภาพรังสี และพลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์
- พื้นผิวของดวงอาทิตย์หรือโฟโตสเฟียร์มีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 6000K
- จุดบนดวงอาทิตย์จะเย็นกว่าที่ประมาณ 4500K เนื่องจากสนามแม่เหล็กท้องถิ่นที่แข็งแกร่งปิดกั้นการไหลของพลังงาน
- น้ำจะแข็งตัวที่ 273K (0°C หรือ 32°F) และเดือดที่ 373K (100°C หรือ 212°F)
ชิ้นส่วนที่มองไม่เห็น
- โครโมสเฟียร์ที่แทบมองไม่เห็นซึ่งอยู่เหนือโฟโตสเฟียร์นั้นร้อนกว่าพื้นผิวเล็กน้อย โดยมีอุณหภูมิสูงถึง 20,000 เคลวิน
- เหนือโครโมสเฟียร์ โคโรนาคือลมของก๊าซบางๆ ที่ไหลออกไปผ่านระบบสุริยะ
- โคโรนานั้นร้อนกว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์มาก โดยมีอุณหภูมิสูงถึง 2,000,000K
สกู๊ปอินไซด์
- ความหนาแน่นเฉลี่ยของดวงอาทิตย์ประมาณ 1.4 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
- ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์คือ 15,000,000K และมีความหนาแน่น 150 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
- พลังงานจากใจกลางดวงอาทิตย์มาถึงพื้นผิวในเวลาประมาณ 1,000,000 ปี และใช้เวลา 8 นาทีจึงจะมาถึงโลก
แหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์: โซ่โปรตอน-โปรตอน
เกิดอะไรขึ้น?
- ภายในดวงอาทิตย์นั้นร้อนมาก (15 ล้านเคลวิน!) จนอะตอมของไฮโดรเจนกระดอนไปมาและชนกันเองบ่อยครั้ง
- การชนกันนี้จะดึงอิเล็กตรอนออก เหลือไว้เพียงโปรตอนและอิเล็กตรอน
- โปรตอนมีพลังงานมากพอที่จะเอาชนะแรงผลักและหลอมรวมเข้าด้วยกัน เกิดเป็นดิวเทอเรียม จากนั้นเป็นฮีเลียมเบา และสุดท้ายคือฮีเลียมที่เราพบบนโลก
- ทุกครั้งที่เกิดกระบวนการนี้ ไฮโดรเจน 4 อะตอมจะกลายเป็นฮีเลียม 1 อะตอม
ข้อตกลงใหญ่คืออะไร?
- เมื่อสร้างฮีเลียม มวลบางส่วนก็หายไป
- มวลที่หายไปนั้นได้เปลี่ยนเป็นพลังงานในรูปของรังสีแกมมา (มีพลังมากกว่าแสงที่ตามองเห็นถึง 100,000 เท่า!)
- ดวงอาทิตย์กำลังเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและพลังงาน!
แสงเงาของดวงอาทิตย์
รังสีแกมมาคืออะไร?
รังสีแกมมาเป็นเหมือนสัตว์เลี้ยงตัวเล็กๆ พวกมันถูกดูดซับโดยอะตอม จากนั้นพวกมันจะตื่นเต้นและเริ่มเต้นรำไปรอบๆ เปลี่ยนความยาวคลื่นตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอมและอุณหภูมิของอะตอม
ผลลัพธ์สุดท้ายคืออะไร?
เมื่อถึงเวลาที่สัตว์เลี้ยงตัวน้อยเหล่านี้มาถึงพื้นผิวดวงอาทิตย์ พวกมันส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็น:
- แสงที่มองเห็นได้ (ดาว Type G)
- แสงอัลตราไวโอเลต
- แสงอินฟราเรด
- รังสีเอกซ์จำนวนเล็กน้อย
- ไมโครเวฟ
- คลื่นวิทยุ
ทั้งหมดนี้เป็นรูปแบบของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นเพียงแสง ซึ่งประกอบด้วยโฟตอน
ดวงอาทิตย์เป็นดาวประเภท G
G-Type Star คืออะไร?
- ดาวประเภท G เป็นดาวขนาดกลางที่เปล่งแสงที่ตามองเห็นเป็นส่วนใหญ่ โดยมีรังสีเอกซ์ อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุเพียงเล็กน้อยเพื่อการวัดที่ดี
- พวกมันเหมือนดาวสีทอง – ไม่ร้อนเกินไป ไม่หนาวเกินไป แต่ก็พอดี!
- ดาวฤกษ์เหล่านี้จัดประเภทตามแสงที่เปล่งออกมา และดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์จะมีชื่อประเภทว่า "G"
สิ่งนี้หมายความว่าอย่างไรสำหรับเรา
- เราโชคดีที่ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ประเภท G เนื่องจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่เป็นแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งปลอดภัยสำหรับมนุษย์เรา
- ชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับรังสีเอกซ์ที่อันตรายกว่า และชั้นโอโซนจะปิดกั้นแสงอัลตราไวโอเลต
- แสงอินฟราเรดให้ความรู้สึกเหมือนเป็นความร้อน และไมโครเวฟและคลื่นวิทยุจะส่งเสียงเพลงผ่านอวกาศ
ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า?
- ดวงอาทิตย์เป็นดาว G2 ซึ่งหมายความว่ามีอุณหภูมิพื้นผิวเฉลี่ย 5,780 K ทำให้มีสีขาว
- ชั้นบรรยากาศของโลกกระจายแสงสีม่วงและแสงสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า ทำให้ท้องฟ้าปรากฏเป็นสีน้ำเงิน
- แสงที่เหลืออยู่ทำให้ดวงอาทิตย์ดูเป็นสีเหลือง
ดาวประเภทอื่นๆ
- ดาวประเภท O เป็นดาวฤกษ์ที่ใหญ่ที่สุดและร้อนที่สุด และพวกมันเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตเป็นส่วนใหญ่
- ดาวประเภท M เป็นดาวฤกษ์ที่เล็กที่สุดและเย็นที่สุด และพวกมันเปล่งแสงอินฟราเรดเป็นส่วนใหญ่
- Proxima Centauri เป็นดาวฤกษ์ประเภท M และเป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ซึ่งอยู่ห่างออกไป 4 ปีแสง
- ด้วยการวิเคราะห์แสงที่ปล่อยออกมาจากดาวฤกษ์ เราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับมันได้มากมาย
สรุป
สรุปได้ว่าดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานที่น่าทึ่งซึ่งให้ความอบอุ่นแก่เราและให้แสงสว่างแก่เรา เป็นเรื่องน่าทึ่งที่คิดว่าพลังงานชนิดเดียวกันที่ทำให้เดธวัลเลย์ร้อนขึ้นถึง 134°F (56.7°C) ก็สามารถให้ความอบอุ่นที่อ่อนโยนแก่เราได้เช่นกัน เพื่อให้ได้รับประโยชน์สูงสุดจากแสงแดด อย่าลืมสวมครีมกันแดด รักษาความชุ่มชื้น และเพลิดเพลินกับกิจกรรมกลางแจ้ง! และอย่าลืมกฎที่สำคัญที่สุดคือ ห้ามมองดวงอาทิตย์โดยตรง มิฉะนั้นคุณจะเห็นดวงดาว!
