กล้องโทรทรรศน์พิเศษเผยความลึกลับของดวงอาทิตย์
เราใช้เวลาทั้งวันไปปิกนิกที่อุทยานแห่งชาติลินคอล์นซึ่งเย็นสบายในนิวเม็กซิโกตอนใต้เนื่องจากต้องการหนีความร้อนจากทะเลทรายชั่วระยะหนึ่ง แล้วเราเห็นป้ายชี้ทางไปหอดูดาวซาคราเมนโตพีคที่ซันสปอต ใกล้เมืองคลาวด์ครอฟท์รัฐนิวเม็กซิโก. ด้วยความอยากรู้อยากเห็นเราจึงขับรถไปที่ซันสปอต.
ในกลุ่มเล็ก ๆ ของเราไม่มีใครคุ้นกับความสูงที่อยู่เหนือระดับน้ำทะเล 2,800 เมตร และพวกเราทุกคนถึงกับหอบขณะที่เดินขึ้นไปดูกล้องโทรทรรศน์บนยอดเขาในอาคารรูปทรงประหลาด. เราคาดหมายจะเห็นอาคารรูปทรงโดม ฉะนั้นเราไม่ผิดหวังเมื่อเห็นโดมที่ยอดเขา แต่ปรากฏว่าไม่อนุญาตให้ผู้มาเยือนเข้าไป. แล้วเราก็เห็นอาคารหนึ่งรูปทรงดูแปลก ๆ.
มันเป็นอาคารสูง ทรงสามเหลี่ยม มีฐานแคบ โผล่ขึ้นจากพื้นดิน และเปิดให้เข้าชมได้. (ดูภาพหน้าถัดไป.) ในไม่ช้าเราก็มาอยู่ในห้องปฏิบัติการซึ่งมีกล้องโทรทรรศน์ตัวยาวแขวนห้อยลงมาจากโครงสร้างของยอดหลังคาหอคอยที่อยู่เหนือเรา. มีป้ายเตือนไม่ให้ก้าวขึ้นไปบนแท่นและทำให้กล้องเสียดุล.
ทำให้ดวงอาทิตย์ “อยู่กับที่”
ในห้องรับแขกเล็ก ๆ มีแผนภาพสีอธิบายถึงสิ่งที่กำลังทำการค้นคว้า และน่าสนใจที่ทราบว่า กลุ่มอาคารซึ่งสลับซับซ้อนนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่ออุทิศสำหรับการศึกษาดวงอาทิตย์. เราถามนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งซึ่งทำงานที่นั่นว่า นี้เป็นโครงการหนึ่งเพื่อเรียนรู้วิธีที่จะได้พลังจากดวงอาทิตย์ใช่ไหม. เขาอธิบายว่า ไม่ใช่เป็นการศึกษาในลักษณะนั้น แต่โครงการค้นคว้าวิจัยหลักคือเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับดวงอาทิตย์และผลกระทบซึ่งมีต่อชั้นบรรยากาศของโลก และต่ออวกาศในระบบสุริยะของเรา. นอกจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ยังศึกษาโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์โดยการสังเกตพื้นผิวตลอดเวลา.
ผู้นำชมอธิบายว่า หอดูดาวตั้งอยู่ที่นี่ก็เพราะสภาพอากาศแถบภูเขาที่แห้งและการไร้มลภาวะจึงทำให้ที่นี่เป็นสถานที่เหมาะสม. หอดูดาวนี้ตั้งขึ้นในปี 1951 นับเป็นหอดูดาวแห่งแรกในบรรดาหอดูดาวที่สร้างในสหรัฐอเมริกาซึ่งใช้ศึกษาเรื่องดวงอาทิตย์. แผนภาพที่อยู่ใกล้ ๆ แสดงให้เราเห็นว่า หอใหญ่โตนี้ซึ่งสูงเหนือระดับพื้นดินถึง 136 ฟุต และความยาวอีก 193 ฟุตของกล้องโทรทรรศน์นี้ อยู่ลึกลงไปใต้ดิน. ฉะนั้น กล้องโทรทรรศน์มีความยาวรวมทั้งสิ้น 329 ฟุต ยาวขนาดสนามฟุตบอล! ภายในลำกล้องโทรทรรศน์เกือบจะเป็นสภาพสุญญากาศ ทั้งนี้เพื่อว่า เมื่อแสงแดดส่องเข้าไปในกล้อง ข้อมูลจะไม่คลาดเคลื่อนเนื่องด้วยอากาศที่ร้อนขึ้น. ด้วยเหตุนี้จึงเกิดการสะท้อนภาพซึ่งแจ่มชัดอย่างไม่เคยพบเห็นมาก่อน ช่วยให้นักวิจัยเห็นภาพอย่างดีเป็นพิเศษเกี่ยวกับพื้นผิวดวงอาทิตย์.
กล้องโทรทรรศน์ทั้งหมด (หนักกว่า 250 ตัน) แขวนจากตัวยึดที่เป็นปรอท (mercury-float bearing) ซึ่งทำให้กล้องหมุนได้อย่างอิสระโดยไม่ได้รับผลกระทบจากการหมุนรอบตัวเองของโลก. ด้วยเหตุนี้ จึงสามารถหันกล้องเล็งไปยังดวงอาทิตย์ได้เป็นระยะเวลายาวนาน ดังนั้นดวงอาทิตย์ดูเหมือน “หยุดนิ่งอยู่กับที่” เมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์. กล้องนี้ได้รับการออกแบบเพื่อการเฝ้าสังเกตและถ่ายภาพส่วนย่อยต่าง ๆ บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ ชั้นเปลือกนอก และบรรยากาศชั้นในของดวงอาทิตย์คือโครโมสเฟียร์.
เกรน บิน โดม
ขณะที่กลับไปยังรถของเรา ๆ ผ่านตึก ๆ หนึ่งรูปร่างพิเศษผิดธรรมดา ซึ่งสำหรับเราดูเหมือนยุ้งเก็บข้าวลักษณะกลม ๆ. แล้วก็เป็นอย่างที่คิดจริง ๆ! มีการเรียกตึกนี้ว่า เกรน บิน โดม และในระยะแรกหอดูดาวได้ซื้อยุ้งนี้จากบริษัทเซียร์ส โรบัค และปรับปรุงเพื่อ ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์แห่งแรกที่ซันสปอต. ในตอนนั้น มีการวางแผนสำหรับการเดินทางในอวกาศ และมีความจำเป็นจะต้องรู้ข้อมูลในเรื่องที่ว่า ดวงอาทิตย์มีผลกระทบต่อบรรยากาศของโลกอย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเรื่องก่อการรบกวนซึ่งอาจจะเนื่องมาจากความเคลื่อนไหวที่ผิดปกติในดวงอาทิตย์.
ต่อมาในปี 1957 AURA (สถาบันของมหาวิทยาลัยเพื่อการค้นคว้าวิจัยทางดาราศาสตร์) องค์การซึ่งไม่แสวงผลกำไร ถูกตั้งขึ้นเพื่อเชื่อมโยงกับข่ายงานต่าง ๆ เช่นหอดูดาวแห่งชาติบนยอดเขาคิทท์ ในเมืองทัคสัน รัฐแอริโซนา หอดูดาวเซอโร โทโลโล อินเตอร์-อเมริกันใน ลา เซเรนา ประเทศชิลี และสถาบันการค้นคว้าวิจัยกล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์ รัฐแมรีแลนด์. สถาบัน AURA นี้เห็นว่าการแลกเปลี่ยนข้อมูลและนักวิทยาศาสตร์ซึ่งกันและกัน ทุกสถาบันสามารถได้ความรู้เรื่องดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้น. เราเริ่มเข้าใจว่าหอดูดวงอาทิตย์ซึ่งตั้งอยู่โดด ๆ นี้มีการเชื่อมโยงไปถึงส่วนต่าง ๆ ของแผ่นดินโลก.
การสั่นไหวของดวงอาทิตย์
ดร. เบอร์นาร์ด เดอร์นี ผู้อำนวยการการค้นคว้าวิจัยเสนอตัวที่จะตอบคำถามบางข้อเกี่ยวกับดวงอาทิตย์. เขาอธิบายว่าตัวเขาทำงานในสาขาวิชาการเคลื่อนหรือสั่นสะเทือนของดวงอาทิตย์. เราอยากรู้จริง ๆ ว่าสิ่งนี้หมายถึงอะไร. ดูเหมือนว่าหอดูดาวซาคราเมนโตพีคเป็นสถาบันแรกที่ทำการศึกษาวิจัยในเรื่องนี้. เขาชี้แจงว่า “ดวงอาทิตย์ไม่เพียงแต่หมุนรอบแกนของมันเองแต่มันมีการเคลื่อนตัวในหลาย ๆ วิถีทาง ซึ่งเรื่องนี้สามารถศึกษาได้โดยสังเกตพื้นผิวดวงอาทิตย์อยู่ตลอดเวลาและดูการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น. จากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ เราสามารถตั้งข้อสันนิษฐานเกี่ยวกับสิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นในดวงอาทิตย์ และแล้ววางแผนการศึกษาเพื่อย้ำความมั่นใจหรือพิสูจน์หักล้างความคิดของเรา.”
เขากล่าวต่อไปว่า “ประมาณปี 1970 มีการทำนายการไหวหรือการสั่นสะเทือนของดวงอาทิตย์. เป็นเหมือนกับการสั่นหรือกระเทือนซึ่งเกิดขึ้นเมื่อตีระฆังใบใหญ่. อาจคิดได้เช่นกันถึงตัวอย่างเกี่ยวกับภาพตอนที่ขว้างก้อนหินลงไปในสระน้ำอันเป็นเหตุให้ผิวหน้าของน้ำในสระสะเทือนเป็นคลื่นวงกลมขยายจากจุดที่ถูกกระทบไปรอบ ๆ สระ. สิ่งที่ต่างกันก็คือคลื่นในดวงอาทิตย์กระจายไปรอบตัวทุกทิศทุกทาง.”
ปรากฏว่าคลื่นที่กระจายนี้เกิดจากการสั่นสะเทือนในระดับที่แตกต่างกัน บางคลื่นก็กระจายจากพื้นผิว คลื่นอื่น ๆ กระจายจากส่วนลึกภายในดวงอาทิตย์. เนื่องจากการศึกษาเรื่องเหล่านี้จึงได้เข้าใจว่า ดวงอาทิตย์ขยายตัวเล็กน้อยแล้วก็หดตัวอีก ประมาณชั่วโมงละครั้ง เหมือนกับว่าดวงอาทิตย์กำลังหายใจ. นักสำรวจมองเห็นการเคลื่อนไหวเช่นนี้ของดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรกในปี 1975. ในปี 1976 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียก็เช่นกันรายงานถึงการขยายและการหดตัวของพื้นผิวดวงอาทิตย์.a จนกระทั่งปี 1979-80 จึงได้มีการยืนยันการสั่นสะเทือนนี้ ส่วนหนึ่งได้จากหอดูดาวที่ซาคราเมนโตพีค.
ดร. เดอร์นี กล่าวต่อไปว่า “ตามจริงแล้ว ดวงอาทิตย์มีการเคลื่อนไหวผิดปกติหลายอย่าง. เนื่องจากทุกสิ่งบนดวงอาทิตย์เป็นก๊าซ บางส่วนของพื้นผิวดวงอาทิตย์จึงสามารถหมุนได้เร็วกว่าส่วนอื่น ๆ. . . โดยเฝ้าดูดวงอาทิตย์อยู่ตลอดเวลาดังเช่นที่เราทำอยู่ที่หอดูดาวซันสปอตนี้ เราสามารถรู้การหมุนภายในดวงอาทิตย์ได้ . . . ด้วยเหตุที่ดวงอาทิตย์หมุนตัวเร็วกว่าตรงบริเวณเส้นศูนย์สูตร จึงเกิดการผสมผสานกันมากมายบริเวณพื้นผิว และนี้เองเป็นสาเหตุให้เกิดปรากฏการณ์แปลก ๆ หลายประการ. การเคลื่อนไหวที่ผิดปกติเช่นนี้ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กที่ส่วนลึกภายในดวงอาทิตย์ และจะลอยขึ้นสู่พื้นผิวด้านหน้า. จุดดำบนดวงอาทิตย์เป็นปรากฏการณ์ของสนามแม่เหล็กดังกล่าว.”
เฝ้าดูดวงอาทิตย์ทั้งกลางวันและกลางคืน!
ดร. เดอร์นี อธิบายว่า “เราจำเป็นต้องเฝ้าดูดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องทีเดียว เพื่อจะสามารถเห็นการเคลื่อนไหวทุกอย่างรวมทั้งการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์. เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองทุกวัน จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะเฝ้าดูเช่นนี้ ณ ที่ ๆ เดียวบนพื้นโลก. ทั้งนี้หมายความว่า จำเป็นต้องมีหอดูดวงอาทิตย์ตลอดทั่วโลก.”
ปัจจุบันนี้ ยังทำดังกล่าวไม่ได้ แต่ดร. เดอร์นี บอกเราว่า ในปี 1980-81 นักวิทยาศาสตร์บางคนจากหอดูดาวที่ซาคราเมนโตพีคได้เดินทางไปยังขั้วโลกใต้เพื่อสังเกตดูดวงอาทิตย์ระหว่างช่วงเวลาสามเดือน. ดวงอาทิตย์ไม่ตกเลยตลอดเวลาสามเดือนในขั้วโลกใต้ ดังนั้น จึงสามารถเฝ้าดูอย่างต่อเนื่องทั้งกลางวันและกลางคืนโดยกล้องโทรทรรศน์กล้องเดียวได้. นับว่าน่าสนใจที่ทราบว่าการรวบรวมข้อมูลเหล่านี้เกี่ยวโยงกันกับที่ต่าง ๆ ทั่วโลก. นักวิทยาศาสตร์หวังว่า สักวันหนึ่งจะสามารถจำแนกการสั่นสะเทือนทั้งหมดและตีความได้เพื่อจะเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นภายในดวงอาทิตย์. ปัจจุบันคณะสำรวจมีแนวโน้มจะตั้งเครือข่ายของหอดูดาวทั่วโลกเพื่อจะบรรลุจุดประสงค์นี้.
การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ และคอโรน่า
พวกเราถามดร. เดอร์นี ต่อไปว่า “หอดูดาวที่ซาคราเมนโตพีคทำการศึกษาอะไรอื่นอีกบ้าง?” ท่านก็ได้บอกเราเรื่องการลุกจ้าของดวงอาทิตย์. “การลุกไหม้โชติช่วงมโหฬารเหล่านี้เป็นการระเบิดจากพื้นผิวดวงอาทิตย์กระจายออกไปสู่อวกาศภายนอกนับล้าน ๆ กิโลเมตร และเปลวไฟจะพ่นอนุภาคซึ่งรบกวนคลื่นวิทยุเมื่อมาถึงพื้นโลก. นอกจากนั้นยังมีอนุภาคที่ถูกพัดพาออกจากดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องเรียกว่า ลมสุริยะ. ลมชนิดนี้ทำให้การหมุนบริเวณพื้นผิวดวงอาทิตย์ช้าลง และเกิดปฏิกิริยาต่อการหมุนลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์. ผลที่ตามมาก็คือ ขณะที่ดวงอาทิตย์มีอายุมากขึ้น มันหมุนช้าลงช้าลง. บริเวณส่วนลึกของดวงอาทิตย์มีปฏิกิริยาอย่างไรต่อการหมุนที่ช้าลงของบริเวณพื้นผิวเป็นสิ่งหนึ่งที่เรากำลังศึกษาอยู่.”
การศึกษาอีกด้านหนึ่งซึ่งทำที่หอดูดาวนี้เกี่ยวข้องกับการเก็บภาพคอโรนาของดวงอาทิตย์ทุก ๆ วัน. ภาพเหล่านี้แสดงให้เห็นว่า ความร้อนรอบ ๆ ดวงอาทิตย์เปลี่ยนไปแต่ละวันอย่างไร. ได้มีการทำแผนภาพเพื่อแสดงระยะทางที่ความร้อนสูงจากดวงอาทิตย์กระจายออกมา. แผนภาพนี้เปลี่ยนแปลงทุกวันและให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์สำหรับนักบินอวกาศ.
บทบาทสำคัญของดวงอาทิตย์
พลังงานจากดวงอาทิตย์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของชีวิตบนแผ่นดินโลก. พลังนี้มีผลกระทบต่อเรา ต่อทัศนวิสัย และต่อพืชพันธุ์และสรรพสัตว์บนโลก. การวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในปี 1979 แสดงให้เห็นหลักฐานว่า รอบหนึ่งของความแห้งแล้งในภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกาซึ่งกินเวลา 22 ปี ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องไม่ทางใดก็ทางหนึ่งกับการครบรอบแห่งการเพิ่มและลดของกลุ่มจุดดำบนดวงอาทิตย์ซึ่งกินเวลานานราว 22 ปี. นี้เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้สนใจการเคลื่อนไหวในดวงอาทิตย์ ซึ่งอาจมีอิทธิพลต่อดินฟ้าอากาศ.
ในทศวรรษแห่งปี 1950 หอดูดาวที่ซาคราเมนโตเป็นหนึ่งในหอดูดาวแรก ๆ ซึ่งช่วยหาข้อสรุปที่แน่นอนเกี่ยวกับอัตราพลังคงที่ของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นอัตรารวมของพลังงานที่ส่องไปถึงวัตถุในอวกาศซึ่งอยู่ในระยะห่างเท่ากับระยะจากโลกถึงดวงอาทิตย์. บางทีสิ่งที่สำคัญกว่านั้นก็คืออัตราพลังคงที่ของดวงอาทิตย์อาจผันแปรมากน้อยเพียงใด.
จุดดำของดวงอาทิตย์เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากเรื่องหนึ่ง ทั้งเป็นปัจจัยที่มีผลกระทบพวกเราที่อยู่บนโลกด้วย. กาลิเลโอเป็นผู้แรกที่สังเกตเห็นจุดดำเหล่านี้ของดวงอาทิตย์. ต่อมาก็มีการตั้งข้อสรุปว่ารอบหนึ่งของกลุ่มจุดดำบนดวงอาทิตย์กินระยะเวลานาน 11 ปี และการครบรอบของกลุ่มจุดดำบนดวงอาทิตย์จะมี 2 ช่วงซึ่งกินเวลาช่วงละ 11 ปีของปรากฏการณ์กลุ่มจุดดำ. ดังที่ดร. เดอร์นี อธิบายไว้ว่า “จุดดำบนดวงอาทิตย์เป็นสนามแม่เหล็ก. สาเหตุที่ดำมืดเพราะมีการกั้นเส้นทางการถ่ายเทพลังงาน. คาดกันว่าการลุกจ้าของดวงอาทิตย์เป็นผลจากการสลายของสนามแม่เหล็กบนพื้นผิวดวงอาทิตย์ ซึ่งจะปล่อยพลังงานมากมายมหาศาลออกมา อันส่งผลกระทบต่อเราโดยรบกวนคลื่นวิทยุและทำให้เกิดประจุไฟฟ้า ในบางส่วนของบรรยากาศโลก. พลังจากการลุกจ้านี้ยังเป็นต้นเหตุของแสงขั้วโลกเหนือและแสงขั้วโลกใต้ หรือออโรราส์ ซึ่งเป็นสิ่งพิศวงสำหรับมนุษย์มาตลอดประวัติศาสตร์.”
การศึกษาดวงอาทิตย์อาจช่วยในการคาดการณ์ถึงพายุแม่เหล็กซึ่งอาจจะเกิดขึ้นในบรรยากาศของเราขณะที่เกิดปรากฏการณ์กลุ่มจุดดำบนดวงอาทิตย์. ปรากฏการณ์นี้ก่อผลกระทบต่อระบบการติดต่อสื่อสารบนโลก และด้วยเหตุนี้จึงมีผลต่อกิจกรรมที่อาศัยการสื่อสารแบบที่มีประสิทธิภาพสูงทางวิทยุ เช่น การเดินทางทางอากาศ. เนื่องจากเสียค่าใช้จ่ายสูงมากในการส่งผ่านดาวเทียม โดยมากจะติดต่อกันโดยอาศัยเครื่องส่งวิทยุทางภาคพื้นโลก. พลังงานที่ปล่อยออกมาโดยจุดดำบนดวงอาทิตย์นี้ไปรบกวนอนุภาคในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ที่เป็นเสมือนเปลือก บริเวณรอบโลก ซึ่งเปลือกนี้สะท้อนคลื่นวิทยุกลับมายังพื้นโลก. เมื่อเปลือกนี้บกพร่อง ข่าวสารที่ส่งผ่านคลื่นวิทยุก็จะขาดหายไป.
ที่จะต้องเรียนรู้เกี่ยวกับแสงอาทิตย์ยังมีอีกมาก. พืชซึ่งผลิตอาหารให้เราต้องอาศัยแสงจากดวงอาทิตย์เพื่อผลิตน้ำตาลและสารเคมีต่าง ๆ ซึ่งมีในอาหารของเรา. ปฏิกิริยาทางแสงเคมีซึ่งเกิดจากแสงอาทิตย์ยังผลให้เราถ่ายภาพได้ทั้งสีและขาวดำ. เพราะฉะนั้น นับเป็นแนวทางที่ฉลาดสำหรับหลายคนที่จะเรียนให้มากที่สุดเท่าที่เป็นได้เกี่ยวกับดาวฤกษ์ดวงนี้ซึ่งอยู่ใกล้โลกที่สุด.
จากการแวะเยือนสั้น ๆ ที่ซันสปอตและจากการสนทนากับผู้เชี่ยวชาญ เราจึงตระหนักว่า เรามีความรู้เพียงเล็กน้อยเรื่องดวงอาทิตย์. ส่วนมากมนุษย์เราหยั่งรู้ค่าดวงอาทิตย์ในยามฤดูหนาวและอยากให้ดวงอาทิตย์ไม่ร้อนจ้าเกินไปในเดือนแห่งฤดูร้อน และก็คงเพียงแค่นั้น. พวกเราชื่นชอบกับการเข้าใจถึงดวงอาทิตย์ทางด้านเทคนิคมากขึ้น. เราทุกคนต้องสรุปว่าแท้จริงแล้วมนุษย์เราเพิ่งจะเริ่มเข้าใจในความมหัศจรรย์ของดวงอาทิตย์ ดาวอันทรงคุณประโยชน์ต่อเรา.—เรื่องนี้มีผู้เอื้อเฟื้อส่งมา
[เชิงอรรถ]
a สหภาพโซเวียตมีสถาบันวิจัยตั้งอยู่ที่เมืองอิร์คุตสก์ ไซบีเรียตะวันออก. สถาบันนี้มีอุปกรณ์สำรวจดวงอาทิตย์แบบคลื่นวิทยุซึ่งมีประสิทธิภาพที่สุดในโลกประกอบด้วย 256 เสาอากาศ ทำงานประสานกันติดตามดวงอาทิตย์ตั้งแต่ขึ้นจนลับฟ้า.
[กรอบหน้า 24]
อุณหภูมิในดวงอาทิตย์แสดงถึงอะไร?
หนังสือชื่อ ไลฟ แอนด์ เดท ออฟ เดอะ ซัน เขียนโดย จอห์น รูโบลว์สกี อธิบายไว้ที่หน้า 59 และ 60 ว่า “เราควรจะเข้าใจบางสิ่งบางอย่างเกี่ยวกับความหมายของอุณหภูมิ. มีอุณหภูมิต่างกันสองชนิด. ชนิดแรกเรียกว่า ‘อุณหภูมิซึ่งเกิดจากการเคลื่อนไหว’ อีกชนิดหนึ่งคือ ‘อุณหภูมิซึ่งเกิดจากการแผ่รังสี.’ อุณหภูมิซึ่งเกิดจากการเคลื่อนไหวเป็นการวัดอัตราการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของอนุภาค. ยิ่งเคลื่อนที่เร็วเท่าไรอุณหภูมิก็สูงเท่านั้น. เมื่อพูดถึงอุณหภูมิแห่งบรรยากาศของดวงอาทิตย์ เราหมายถึงอุณหภูมิซึ่งเกิดจากการเคลื่อนไหว. ดังนั้น หมายความว่า อัตราเฉลี่ยการเคลื่อนที่ของอนุภาคในบรรยากาศของดวงอาทิตย์เพิ่มมากขึ้นขณะที่เราอยู่สูงขึ้นไปจากชั้นโฟโตสเฟียร์. แม้อนุภาคเหล่านี้มีอุณหภูมินับล้าน ๆ องศาก็จะไม่ทำให้ผิวของคุณพุพอง.
อีกด้านหนึ่ง อุณหภูมิซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีหมายถึงการวัดจำนวนและคุณภาพของการแผ่รังสีจากวัตถุ. เมื่อเรากล่าวถึงอุณหภูมิจากส่วนลึกภายในดวงอาทิตย์ เราจึงใช้คำอุณหภูมิในแง่นี้. อุณหภูมิของเปลวเพลิงก็เป็นอุณหภูมิซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีเช่นกัน.
“แต่เมื่อเอ่ยถึงชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ อุณหภูมิที่เราหมายถึงไม่ใช่เป็นในความหมายที่ว่าเกิดจากการแผ่รังสี. ถ้าหากว่าอุณหภูมิบริเวณคอโรนาของดวงอาทิตย์ ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 1,000,000 องศา [เซลเซียส] เป็นอุณหภูมิที่เกิดจากการแผ่รังสี บรรยากาศของดวงอาทิตย์จะเจิดจ้ามากจนกระทั่งมองไม่เห็นชั้นโฟโตสเฟียร์. ที่จริงแล้ว หากเป็นเช่นนั้น บรรยากาศของดวงอาทิตย์จะแผ่รังสีออกมามากกระทั่งดาวพลูโต ดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์ จะเปลี่ยนเป็นก๊าซเนื่องจากความร้อนแรงกล้า. นับเป็นสิ่งดีสำหรับเราที่อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศในดวงอาทิตย์เป็นอุณหภูมิชนิดที่เกิดจากการเคลื่อนไหวมากกว่าชนิดที่เกิดจากการแผ่รังสี.
“ทั้งนี้ไม่ได้หมายความว่า บรรยากาศของดวงอาทิตย์ไม่ได้แผ่รังสีออกมาเลย. ไม่เพียงแต่มีการแผ่รังสีออกมาอย่างมหาศาล แต่รังสีที่ดวงอาทิตย์แผ่ออกมาเป็นชนิดพิเศษ. ส่วนบนสุดของคอโรน่ากระจายรังสีเอ็กซ์ และแสงที่มองเห็นได้บ้าง และส่วนล่างสุดกระจายแสงอัลตราไวโอเลต. การแผ่รังสีชนิดนี้สำคัญมากต่อแผ่นดินโลก เพราะเป็นเหตุให้มีชั้นบรรยากาศต่าง ๆ ของแผ่นดินโลก.”
[กรอบ/แผนภูมิหน้า 25]
ดวงอาทิตย์ ดาวสำหรับโลก
ดวงอาทิตย์เป็นเตาปฏิกรณ์ขนาดใหญ่ซึ่งค้ำจุนชีวิตโดยให้ความร้อนและแสงสว่างแก่โลกของเรา. ลูกบอลยักษ์นี้ซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจนมีขนาดใหญ่มาก กระทั่งสามารถบรรจุลูกโลกได้กว่าล้านลูก! กระนั้น ถ้าพูดถึงดวงดาวทั่วไปแล้ว ดวงอาทิตย์ไม่ใช่หนึ่งในบรรดาดาวขนาดใหญ่ที่สุด. ดังที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ แหล่งของพลังงานนี้เต็มไปด้วยความละเอียดอ่อน. ตัวอย่างเช่น “แสงซึ่งมองเห็นได้ส่วนมากกระจายออกมาจากพื้นผิวของชั้นโฟโตสเฟียร์ซึ่งมีความหนาเพียง 100 กิโลเมตร.” กระนั้น เส้นรอบวงของดวงอาทิตย์มีการคำนวณว่ายาวถึง 692,242 กิโลเมตร.—เดอะ ซัน โดย เอียน นิโคลสัน.
รูปแบบของดวงอาทิตย์
คอร์—บริเวณใจกลางดวงอาทิตย์ที่เกิด “การเผาไหม้” ของนิวเคลียร์ซึ่งเป็นจุดที่อุณหภูมิสูงที่สุด.
เรเดียทีฟ โซน—พลังงานจากคอร์ ส่งผ่านชั้นนี้ออกมาในรูปของรังสีแกมมาและรังสีเอ็กซ์.
คอนเวคทีฟ โซน—เป็นอาณาบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าซึ่งพลังงานจากเรเดียทีฟ โซน ผ่านมาโดยการพาความร้อน.
โฟโตสเฟียร์—แสงจากดวงอาทิตย์เกือบทั้งหมดกระจายออกมาจากพื้นผิวภายนอกนี้ของดวงอาทิตย์. บริเวณนี้เกือบจะโปร่งแสงและ “สามารถมองทะลุไปไกลได้ถึงหลายร้อยกิโลเมตร.” (เดอะ ซัน) มีอุณหภูมิประมาณ 10,000 องศาฟาเรนไฮต์.
โครโมสเฟียร์—จะมองเห็นบรรยากาศชั้นนี้ เฉพาะเมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้น. ชั้นบาง ๆ ของก๊าซนี้มีความหนาไม่กี่พันกิโลเมตร แต่อุณหภูมิสูงกว่าชั้นโฟโตสเฟียร์ คือมีอุณหภูมิประมาณ 18,000 องศาฟาเรนไฮต์.
คอโรนา—จะเห็นได้เฉพาะขณะที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง เป็นปรากฏการณ์คล้ายการระเบิดเป็นรูปดอกเห็ดและเป็นเส้น พุ่งกระจายออกไกลและมีอุณหภูมิสูงมาก.
[แผนภูมิ] (รายละเอียดดูจากวารสาร)
โครโมสเฟียร์
โฟโตสเฟียร์
คอนเวคทีฟโซน
เรเดียทีฟโซน
คอร์
[ที่มาของภาพ]
From a sketch by National Optical Astronomy Observatories
[แผนภูมิ/ภาพหน้า23]
(รายละเอียดดูจากวารสาร)
กระจกเงา (136 ฟุตเหนือพื้นดิน)
ระดับพื้นดิน
กล้องสุญญากาศ-ที่หมุนได้ (250 ตัน)
193 ฟุต
221 ฟุตใต้พื้นดิน
[ที่มาของภาพ]
From a sketch by National Optical Astronomy Observatories
[รูปภาพหน้า 26]
พวยก๊าซของดวงอาทิตย์
[ที่มาของภาพ]
Holiday Films
[รูปภาพหน้า 26]
จุดดำในดวงอาทิตย์
[ที่มาของภาพ]
National Optical Astronomy Observatories