خورشید
خورشید (نامهای ادبی یا قدیمی: خور، هور، مهر، روز) یکی از ستارگان کهکشان راه شیری و تنها ستارهٔ سامانهٔ خورشیدی است که در مرکز آن جای دارد. میتوان گفت خورشید یک کُرهٔ کامل است که از پلاسمای داغ ساخته شدهاست و در میانهٔ آن میدان مغناطیسی برقرار است.این ستاره که قطری نزدیک به ۱٬۳۹۲٬۰۰۰ کیلومتر دارد سرچشمهٔ اصلی نور، انرژی، گرما و زندگی بر روی زمین است. قطر خورشید نزدیک به ۱۰۹ برابر قطر زمین و جرم آن ۳۳۰ هزار برابر جرم زمین برابر با ۲×۱۰۳۰ کیلوگرم است به این ترتیب ۹۹٫۸۶٪ جرم کل سامانهٔ خورشیدی از آن خورشید است.
انفجار نهایی یک ستارهٔ سنگین را ابرنواختر مینامند ولی خورشید ما هیچگاه انفجاری اینچنین را تجربه نخواهد کرد چرا که کمترین جرم مورد نیاز برای رخداد یک ابرنواختر، هشت برابر جرم خورشید ما است.از نظر شیمیایی سه-چهارم جرم خورشید را هیدروژن و باقیماندهٔ آن را بیشتر هلیم میسازد. پس از هیدروژن و هلیم، عنصرهای سنگین از سازندگان دیگر خورشید اند که عبارتند از: اکسیژن، کربن، نئون و آهن و... این عنصرها، سازندهٔ ۱٫۶۹٪ از جرم خورشید اند که خود این مقدار ۵٬۶۲۸ برابر جرم زمین است.
خورشید در ردهبندی ستارگان بر پایهٔ ردهبندی طیفی، در دستهٔ G27 جای دارد و به صورت غیر رسمی با نام کوتولهٔ زرد از آن یاد میشود چون پرتوهای پیدای آن در طیف زرد-سبز شدیدتر است. هر چند که رنگ آن از سطح زمین، سفید باید دیده شود ولی چون پراکندگی نور آبی در جو وجود دارد، به رنگ زرد دیده میشود (پراکندگی رایلی).[۱۴][۱۵] همچنین در برچسب ردهبندی طیفی، G2، گفته شده که دمای سطح خورشید نزدیک به ۵۷۷۸ کلوین (۵۵۰۵ سانتیگراد) است و در V گفته شدهاست که خورشید مانند بیشتر ستارگان، یک ستارهٔ رشتهٔ اصلی است و درنتیجه انرژی خود را از راه همجوشی هستهای هسته ی هیدروژن به هلیم فراهم میکند و در هر ثانیه، در هستهٔ خود، ۶۲۰ میلیون تُن هیدروژن را دچار همجوشی میکند. در دورهای کیهان شناسان میگفتند که خورشید نسبت به دیگر ستارگان، ستارهای کوچک و ناچیز است ولی امروزه بر این باور اند که خورشید از ۸۵٪ ستارگان کهکشان راه شیری درخشان تر است. چون بیشتر آنها کوتولههای سرخ اند.بزرگی قدر مطلق خورشید ۴٫۸۳+ است البته چون خورشید نزدیک ترین ستاره به زمین است، برای آن، خورشید درخشان ترین جرم در آسمان دانسته میشود و قدر ظاهری آن ۲۶٫۷۴- است.[تاج خورشیدی پیوسته در حال پراکندن بادهای خورشیدی در فضا است. این بادها، جریانهایی از ذرههای باردار اند که تا فاصلهای نزدیک به ۱۰۰ واحد نجومی توان دارند. حبابهای ساخته شده در محیط میانستارهای که در اثر بادهای خورشیدی ساخته شدهاند، بزرگترین سازهٔ پیوستهٔ پدید آمده در منظومهٔ خورشیدی اند.
هم اکنون خورشید در حال سفر از میان ابر میانستارهای محلی در ناحیهٔ حباب محلی در لبهٔ بازوی شکارچی از کهکشان راه شیری است. از میان ۵۰ ستارهای که تا شعاع ۱۷ سال نوری، در همسایگی زمین قرار دارند، (نزدیک ترین آنها یک کوتولهٔ سرخ به نام پروکسیما قنطورس است که ۴٫۲ سال نوری فاصله دارد) از دیدگاه جرم، خورشید رتبهٔ چهارم را در میان آنها دارد.اگر از قطب شمالی کهکشان نگاه کنیم، خورشید به صورت ساعتگرد به گرداگرد مرکز کهکشانی راه شیری در گردش است و از آن نقطه نزدیک به ۲۴٬۰۰۰ تا ۲۶٬۰۰۰ سال نوری فاصله دارد، امید آن میرود که این گردش را ۲۲۵ تا ۲۵۰ میلیون سال دیگر به پایان برساند و دور خود را کامل کند. از آنجایی که کهکشان ما نسبت به تابش زمینهٔ کیهانی (CMB) در راستای صورت فلکی مار باریک با سرعت ۵۵۰ کیلومتر بر ثانیه در حرکت است، درنتیجه سرعت بدست آمده برای خورشید نسبت به CMB در راستای صورتهای فلکی پیاله یا شیر، ۳۷۰ کیلومتر بر ثانیه میشود.
فاصلهٔ متوسط خورشید از زمین نزدیک به ۱۴۹٫۶ میلیون کیلومتر است (یک واحد نجومی) است البته این فاصله در هنگامههای گوناگون حرکت زمین به گرد خورشید (در نقطههای اوج و حضیض) در ماههای ژانویه تا ژوئیه فرق میکند. در این فاصلهٔ میانگین، برای نور ۸ دقیقه و ۱۹ ثانیه زمان برده میشود تا از خورشید تا زمین سفر کند. میتوان گفت انرژی آمده از نور سفید خورشید، باعث ادامهٔ فرایند نورساخت، بوجود آمدن اقلیم و آب و هوای زمین و درنتیجه، فراهم کنندهٔ زندگی برای همهٔ جانداران روی زمین است.نقش برجستهٔ خورشید بر وضعیت زمین از سالهای دور، از دوران پیشاتاریخ برای انسان شناخته شده بود به همین دلیل برای بسیاری از فرهنگها خورشید به عنوان یک خدا دانسته شده بود. همواره پیشرفت دانش از چیستی خورشید با کندی بسیار همراه بوده تا آنکه در سدهٔ ۱۹ میلادی آگاهی اندکی از مواد سازندهٔ خورشید و منبع انرژی آن بدست آمد. تلاش برای آگاهی بیشتر از خورشید همچنان ادامه دارد چون همچنان شماری از پدیدهها و رفتارهای بدون توضیح علمی در خورشید دیده میشود.
ویژگیها
خورشید ستارهای از گونهٔ کوتولهٔ زرد است که ۹۹٫۸۶٪ از مجموع جرم سامانهٔ خورشیدی را از آن خود کردهاست. هندسهٔ خورشید به یک کرهٔ کامل بسیار نزدیک است. پَخی بسیار کوچکی برابر با ۹×۱۰-۶ در هندسهٔ آن وجود دارددر نتیجه میان قطر خورشید در دو سوی قطبها نسبت به قطر آن در مدار استوایی ۱۰ کیلومتر اختلاف وجود دارد. از آنجایی که خورشید جامد نیست و از پلاسما ساخته شدهاست، در مدار استوایی نسبت به دو قطب، تُندتر میگردد. این رفتار که گردش اختلافی نام دارد، به دلیل وجود پدیدهٔ همرفت در خورشید و جابجایی ماده در اثر اختلاف دما است. آنچنان که از قطب شمال دائرةالبروج دیده میشود، این جرم به بخشی از جرم خورشید تکانهٔ زاویهای پادساعتگرد میدهد درنتیجه در سراسر خورشید یک سرعت زاویه را توزیع میکند. دورهٔ این گردش واقعی نزدیک به ۲۵٫۶ روز در مدار استوایی و ۳۳٫۵ روز در دو قطب است. از آنجایی که جایگاه زمین نسبت به خورشید همیشه در حال دگرگونی است و همیشه یک نقطه از زمین بهترین دید را نسبت به خورشید ندارد، گویا گردش این ستاره در مدار استوایی اش نزدیک به ۲۸ روز است.اثر جانب مرکز (گریز از مرکز) این گردش آرام، ۱۸ میلیون بار ضعیف تر از جاذبهٔ سطح خورشید در مدار استوایی آن است. اثر کشند سیارهها هم بسیار ضعیف است و نمیتواند تاثیر آشکاری بر شکل ظاهری خورشید بگذارد.
خورشید ستارهای با جمعیت (۱) است به عبارت دیگر ستارهای سرشار از عنصرهای سنگین است.گمان آن میرود که آغاز پدیداری خورشید به موجهای شوک تابیده شده از یک یا چند ابرنواختر آن همسایگی باز گردد.این تصور به دلیل انباشتگی عنصرهای سنگین مانند طلا و اورانیم در منظومهٔ خورشیدی نسبت به کمبود آنها در ستارههای با جمعیت نوع (۲) یا فقیر در عنصرهای سنگین، پدید آمدهاست. پذیرفتنی است اگر بگوییم این عنصرها در اثر انرژی بسیار بالای پدید آمده هنگام واکنشهای هستهای ابرنواختر یا هنگام جذب نوترون و تبدیل یک عنصر به عنصر دیگر درون یک ستارهٔ نسل دومی بزرگ بوجود آمدهاست.
هسته
نمای کلی از ساختار درونی خورشید:
۱. هسته
۲. ناحیهٔ تابشی
۳. ناحیهٔ همرفتی
۴. شیدسپهر
۵. فامسپهر
۶. تاج
۷. لکه خورشیدی
۸. جودانه
۹. زبانه
هسته تنها ناحیه در خورشید است که بخش بزرگی از انرژی گرمایی آن را از راه همجوشی هستهای فراهم میکند. به این ترتیب در ناحیهای درونی از مرکز تا ۲۴٪ شعاع، کارمایهٔ ۹۹٪ خورشید فراهم میشود و تا ۳۰٪ از شعاع، فرایند همجوشی هستهای به تمامی میایستد و دیگر ادامه نمییابد. دیگر جاهای ستاره از راه جابجایی انرژی از مرکز به لایههای بیرونی گرم میشود. کارمایهٔ پدید آمده در هسته پس از گذر از لایههای پی در پی وارد شیدسپهر میشود و از آنجا به صورت نور یا انرژی جنبشی ذرات به فضا میگریزد.[۴۶][۴۷]
در هستهٔ خورشید در هر ثانیه، زنجیرهٔ پروتون-پروتون ۹٫۲×۱۰۳۷ بار روی میدهد. از آنجایی که در این فرایند چهار پروتون آزاد (هستهٔ هیدروژن) همزمان درگیر است پس در هر ثانیه ۳٫۷×۱۰۳۸ پروتون به ذرهٔ آلفا (هستهٔ هلیوم) دگرگون میشود به زبان دیگر ۶٫۲×۱۰۱۱ کیلو در ثانیه. در مجموع میتوان گفت در سراسر خورشید نزدیک به ۸٫۹×۱۰۵۶ پروتون آزاد دگرگون میشود.[۴۷] میدانیم که در هر همجوشی و دگرگونی هیدروژن به هلیوم نزدیک به ۰٫۷٪ از حرم به انرژی دگرگون میشود.[۴۸] پس خورشید در هر ثانیه ۴٫۲۶ میلیون تن جرم را در دگرگونی ماده-انرژی درگیر میکند. یا میتوان گفت ۳۸۴٫۶ یوتا وات[۱] (۳٫۸۴۶×۱۰۲۶) یا ۹٫۱۹۲×۱۰۱۰ مگاتن TNT در هر ثانیه. این مقدار جرم از میان نمیرود بلکه بر پایهٔ همارزی جرم و انرژی به صورت انرژی تابشی در میآید.
توان تولید انرژی در هسته با کمک همجوشی، بسته به فاصله از مرکز خورشید تفاوت میکند. برپایهٔ شبیهسازیها چنین براورد شده که توان در مرکز خورشید ۲۷۶٫۵ watts/m۳ است.[۴۹] چگالی توان تولیدی خورشید بیشتر نزدیک به سوخت و ساز بدن یک خزندهاست تا یک بمب اتم. قلّهٔ توان تولیدی خورشید با انرژی گرمایی تولید شده در یک فرایند فعال کمپوست مقایسه میشود. انرژی بسیار بالای بیرون آمده از خورشید نه به این دلیل که خورشید در یکای حجم توان بسیار بالایی تولید میکند بلکه به این دلیل است که حجم بسیار بزرگی دارد.
نرخ فرایند همجوشی هسته که در هستهٔ خورشید رخ میدهد در تعادل بسیار ظریفی است که پیوسته خود را اصلاح میکند تا در تعادل بماند: اگر میزان همجوشی اندکی بیش از اندازهای باشد که اکنون است، آنگاه هسته به شدت گرم میشود، در برابر نیروی وزن لایههای بیرونی از هر سو گسترش مییابد، با این کار نرخ همجوشی کاهش مییابد و آشفتگی اصلاح میشود. اگر همجوشی اندکی کمتر از مقدار همیشگی آن باشد، هسته سرد و دچار جمع شدگی میشود، با این کار نرخ همجوشی افزایش مییابد و به تعادل باز میگردد.[۵۰][۵۱]
الف:
زمین (۴) > ناهید (۳) > مریخ (۲) > تیر (۱)
ب:
مشتری (۸) > زحل (۷) > اورانوس(۶) > نپتون (۵) > زمین (بدون شماره)
پ:
شباهنگ (۱۱) > خورشید (۱۰) > ولف ۳۵۹ (۹) > مشتری (بدون شماره)
ت:
دبران (۱۴) > نگهبان شمال (۱۳) > رأس پیکر پسین (۱۲) > شباهنگ (بدون شماره)
ث:
ابطالجوزا (۱۷) >قلب عقرب (۱۶) > پای شکارچی (۱۵) > دبران (بدون شماره)
ج:
ویوای سگ بزرگ (۲۰) >ویوی قیفاووس (۱۹) > مو قیفاووس (۱۸) > ابطالجوزا (بدون شماره)
سرعت نور
سرعت نور در خلا یک ثابت جهانی و دقیقاً برابر با ۲۹۹،۷۹۲،۴۵۸ متر بر ثانیه (در خلأ) است. علت دقت این است که تعریف متر بر اساس سرعت نور و تعریف ثانیه بنا شدهاست.
این کمیت را در فیزیک و دیگر علوم با حرف c نشان میدهند. در محاسبات عادی که دقت زیادی مورد نیاز نیست، سرعت نور را برابر با ۳۰۰٬۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه (۳×۱۰۸ متر بر ثانیه) در نظر میگیرند. مقدار آن تقریباً برابر با ۱۸۶٬۲۸۲ مایل بر ثانیه است. سرعت نور بیشینه سرعتی است که انرژی، ماده و اطلاعات در جهان میتواند مسافرت کند. این سرعت همچنان سرعت تمام ذرات بدون جرم و میدانهای فیزیکی — شامل تابش الکترومغناطیسی که نور نیز جزو آن میشود — نیز هست. ذراتی که ذکر شد سرعتشان مستقل چارچوب مرجع است که گسترش این اصل به نسبیت خاص میانجامد. همچنین این سرعت در فرمول مشهور همارزی جرم و انرژی یعنی E = mc2 ظاهر میشود.
سرعت نور در اجسام شفاف کمتر از سرعت نور در خلأ است. سرعت نور در خلأ تقسیم بر سرعت نور در آن ماده شفاف (مانند شیشه یا هوا) به عددی بزرگتر از یک میانجامد که به آن ضریب شکست (با نماد n نشان میدهند) میگویند و در فرمولهای نور هندسی کاربرد دارد. برای مثال ضریب شکست نور مرئی برای شیشه معمولی حدود ۱٫۵ است و بدین معنی است که سرعت نور در شیشه، c / ۱٫۵ ≈ ۲۰۰٬۰۰۰ km/s است. ضریب شکست نور برای هوا ۱٫۰۰۰۳ (1.0003) است که نشان میدهد نور در هوا حدود ۹۰ km/s کندتر از c حرکت میکند.
نخستین بار گالیلئو گالیله سرعت نور را اندازه گرفت. اما مقداری که او به دست آورد بسیار متفاوتتر از مقدار واقعی بود. بعدها ستارهشناس دانمارکی اوله رومر به کمک گرفتهای مشتری سرعت نور را تا حد دقیقی اندازه گرفت.
نظرات شما عزیزان:
:: برچسبها: سعید ساله مقدم,