علوم پایه، فیزیک، نجوم 2624 بازدید

خورشید در مرکز منظومه شمسی قرار دارد و زمین به فاصله  149,668,990٫130 کیلومتر (93 میلیون مایل) از آن می‌چرخد. خورشید گرچه عظیم است اما بزرگ‌ترین ستاره شناخته شده در کیهان شناسی نیست. این جسم یک ستاره کوتوله زرد و توپی داغ از گازهای درخشان است.

میدان مغناطیسی خورشید از طریق باد خورشیدی در سراسر منظومه شمسی گسترش می‌یابد. ارتباط و فعل و انفعالات بین خورشید و زمین باعث ایجاد فصول، جریان‌های اقیانوس، تغییرات آب و هوا، کمربندهای تابشی و شفق‌های قطبی می‌شود. گرچه خورشید برای زمین و منظومه شمسی خاص است اما میلیاردها ستاره مانند خورشید در کهکشان راه شیری پراکنده شده‌اند.

خورشید یک ستاره کوتوله زرد و یک توپ داغ از گازهای درخشان در قلب منظومه شمسی ما قرار دارد. نیروی گرانش موجود در منظومه شمسی اجزای خورشید و همه چیز از بزرگترین سیارات تا کوچکترین ذرات را در مدار خود نگه می‌دارد.

خورشید در بسیاری از فرهنگ‌ها نام‌های بسیاری دارد. کلمه لاتین خورشید sol است و لغت solar یا خورشیدی به عنوان صفتی برای تمام موضوعاتی که به خورشید مرتبط است استفاده می‌شود. در این مطلب به تمام سوالات شما در مورد خورشید پاسخ داده خواهد شد.

منظومه خورشیدی چیست؟

منظور از منظومه خورشیدی همان منظومه شمسی است که به عنوان مجموعه‌ای متشکل از ستاره‌ها، خورشید و هر چیزی که توسط گرانش به این سیستم متصل است تعریف می‌شود. اجزای این سیستم شامل سیاره‌های «عطارد» (Mercury)، «زهره» (Venus)، «زمین» (Earth)، «مریخ» (Mars)، «مشتری» (Jupiter)، «زحل» (Saturn)، «اورانوس» (Uranus) و «نپتون» (Neptune)، سیارات کوتوله‌ای مانند «پلوتون» (Pluto)، ده‌ها قمر و میلیون‌ها سیارک (Asteroids)، دنباله‌دارها و شهاب‌سنگ‌ها است. فراتر از منظومه شمسی هزاران سیستم سیاره‌ای دیگر که در کهکشان راه شیری در حال چرخش حول ستاره‌های دیگر هستند کشف و مشاهده شده‌اند. برای مطالعه بیشتر در این مورد مطلب منظومه شمسی چیست — هر آنچه باید بدانید را بخوانید.

منظومه خورشیدی
تصویر ۱: عکسی از منظومه خورشیدی

اندازه و فاصله خورشید تا زمین چه قدر است؟

خورشید با شعاع695,508 کیلومتر (432,168٫6 مایل) یک ستاره بزرگ نیست و ستاره‌های بسیاری در کهکشان راه شیری بزرگتر از خورشید وجود دارند اما این ستاره هنوز هم بسیار بزرگتر از سیاره ما یعنی زمین است. به صورت عددی می‌توان گفت 332,946 برابر جرم زمین برابر با جرم خورشید است. حجم خورشید را می‌توان با ۱٫۳ میلیون زمین پر کرد.

خورشید 150 میلیون کیلومتر (93 میلیون مایل) با زمین فاصله دارد. نزدیکترین همسایه ستاره‌ای خورشید سیستم سه ستاره آلفا قنطورس است. پروکسیما قنطورس 4٫24 سال نوری و آلفا قنطورس A و B (دو ستاره در حال چرخش دور یکدیگر) 4٫37 سال نوری با ما فاصله دارند. همان‌طور که می‌دانید سال نوری مسافتی است که نور در یک سال طی می‌کند که برابر با 9,460,528,400,000 کیلومتر یا 5,878,499,810,000 مایل است.

خورشید و زمین در یک قاب
تصویر ۲: خورشید و زمین در یک قاب

مقایسه پارامترهای خورشید و زمین

در جدول زیر تمام پارامترهای مهم زمین و خورشید را با یکدیگر مقایسه کرده‌ایم.

خورشید زمین
تاریخ کشف ناشناخته ناشناخته
کاشف مردم باستان مردم باستان
انحراف استوایی ۷٫۲۵ درجه نسبت به دایره‌البروج ۲۳٫۴۳۹۳ درجه
شعاع استوایی ۶۹۵,۵۰۸ کیلومتر ۶,۳۷۱ کیلومتر
محیط استوایی ۴۰,۰۳۰٫۲ کیلومتر ۴,370,005٫۶ کیلومتر
حجم 1,409,272,569,059,860,000 کیلومترمکعب 1,083,206,916,846 کیلومترمکعب
چگالی ۱٫۴۰۹ $$\frac{gr}{cm^{3}}$$ ۵٫۵۱۳ $$\frac{gr}{cm^{3}}$$
جرم $$1,989,100 \times 10^{24}$$ کیلوگرم $$5,972,190 \times 10^{18}$$ کیلوگرم
مساحت سطح ۶,۰۷۸,۷۴۷,۷۷۴,547 کیلومتر مربع ۵۱۰,۰۶۴,۴۷۲ کیلومتر مربع
گرانش سطح ۲۷۴ $$\frac{m}{s^{2}}$$ ۹٫۸ $$\frac{m}{s^{2}}$$
سرعت فرار 2,۲۲۳,720 $$\frac{km}{h}$$ ۴۰,۲۸۴ $$\frac{km}{h}$$

مدار و چرخش خورشید چگونه است؟

خورشید و هر چیزی که به دور آن می‌چرخد ​​در کهکشان راه شیری قرار دارد. به طور دقیق‌تر خورشید در یک بازوی مارپیچی به نام Orion Spur قرار دارد که از بازوی Sagittarius یا قوس خارج شده است. از آنجا که خورشید به دور مرکز کهکشان راه شیری می‌چرخد سیارات، سیارک ها، دنباله دارها و سایر اجسام را با خود همراه می‌کند.

محل خورشید در کهکشان راه شیری
تصویر ۳: مکان خورشید در کهکشان راه شیری

منظومه شمسی با سرعت متوسط 720,000 کیلومتر در ساعت (​​450,000 مایل در ساعت) حرکت می‌کند. اما حتی با این سرعت حدود 230 میلیون سال طول می‌کشد تا بتوانیم یک دور کامل حول کهکشان راه شیری بزنیم.

خورشید هنگام چرخش حول مرکز راه شیری می‌چرخد خودش نیز می‌چرخد. چرخش آن با توجه به صفحه مدارهای سیارات، شیب محوری ۷٫۲۵ درجه دارد. از آنجا که خورشید جسمی جامد نیست قسمتهای مختلف خورشید با سرعت‌های مختلف می‌چرخند. در خط استوا خورشید تقریباً هر 25 روز یک بار دور خود می‌چرخد ​​اما در قطب‌های خود خورشید هر 36 روز زمینی یک بار حول محور خود می‌چرخد.

تشکیل خورشید چگونه صورت گرفته است؟

حدود 4٫5 میلیارد سال پیش خورشید و بقیه اجزای منظومه شمسی از ابر غول‌پیکر و چرخان گاز و گرد و غبار به نام «سحابی خورشیدی» (solar nebula) تشکیل شدند. وقتی سحابی خورشیدی به دلیل گرانش بسیار زیاد فرو ریخت چرخش آن سریع‌تر شد و به سمت داخل دیسک به صورت مسطح در‌ آمد. در نتیجه بیشتر مواد به سمت مرکز کشیده شده و خورشید را تشکیل دادند که $$99.8\%$$ درصد از جرم کل منظومه شمسی را تشکیل می‌دهد.

روند تشکیل خورشید
تصویر ۴: چرخه و روند تشکیل خورشید

مانند همه ستارگان روزی خورشید نیز انرژی خود را تمام خواهد کرد. هنگامی که خورشید شروع به مرگ می‌کند آنقدر بزرگ و متورم می‌شود که عطارد، زهره و حتی شاید زمین را در بر می‌گیرد. دانشمندان پیش‌بینی می‌کنند که خورشید کمی از نیمه عمر خود فاصله داشته باشد و ۶٫۵ میلیارد سال دیگر زمان دارد تا اینکه یک کوتوله سفید شود.

برای آشنایی بیشتر با مبانی نجوم و کیهان‌شناسی، می‌توانید فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی را مشاهده کنید که توسط فرادرس ارائه شده، لینک این آموزش در ادامه آورده شده است.

  • برای دیدن فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی + کلیک کنید.

ساز و کار و ساختار خورشید چگونه است؟

خورشید مانند ستاره‌های دیگر یک توپ گاز است. این توپ گازی از نظر تعداد اتم از $$91\%$$ هیدروژن و $$8.9\%$$ هلیوم ساخته شده است. از نظر جرم خورشید حدود $$70.6\%$$ هیدروژن و $$27.4\%$$ هلیوم است.

خورشید شش منطقه دارد که عبارتند از: «هسته» (Core)، «منطقه تابشی» (Radiative zone) و «منطقه همرفت» (Convective zone) که در داخل خورشید قرار دارند؛ سطح قابل مشاهده خورشید که به نام فوتوسفر شناخته می‌شود، کروموسفر و دورترین منطقه خورشید یعنی تاج.

 قسمت‌های مختلف ساختار خورشید
تصویر ۵: قسمت‌های مختلف ساختار خورشید

جرم عظیم خورشید با نیروی گرانش در کنار هم نگه داشته می‌شود و فشار و درجه حرارت زیادی را در هسته خود ایجاد می‌کند.

در هسته دما حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد (27 میلیون درجه فارنهایت) است که برای حفظ همجوشی هسته ای کافی است. همجوشی هسته ای فرآیندی است که در آن اتم‌ها با هم ترکیب می‌شوند و اتم‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند و در این فرآیند مقادیر بسیار زیادی انرژی آزاد می‌شود. به طور خاص در هسته خورشید اتم‌های هیدروژن ذوب می‌شوند و هلیم می‌سازند.

انرژی خورشید از انرژی تولید شده در هسته خورشید تأمین می‌شود. در حقیقت تمام گرما و نور خورشید در این منطقه تولید می‌شود. انرژی هسته از طریق تابش به بیرون منتقل می‌شود و در اطراف منطقه تابشی پرش می‌کند. رسیدن گرما و نور از هسته خورشید به سطح منطقه همرفت حدود 170,000 سال طول می‌کشد.

دما در ناحیه همرفت به زیر 2 میلیون درجه سانتیگراد (3٫5 میلیون درجه فارنهایت) می‌رسد جایی که حباب‌های بزرگ پلاسمای داغ (سوپ اتم‌های یونیزه) به سمت بالا حرکت می‌کنند.

دمای سطح خورشید (بخشی که ما می‌توانیم ببینیم) در حدود 5500 درجه سانتیگراد (10,000 درجه فارنهایت) است. این دما بسیار خنک‌تر از هسته شعله‌ور و پرانرژی خورشید است اما هنوز آنقدر بالا است که می‌تواند کربن (مانند الماس و گرافیت) ایجاد کند. دمایی که نه تنها کربن ذوب می‌شود بلکه به جوش می‌آید.

عمر و دمای خورشید چه قدر است؟

بر اساس تحقیقات عمر خورشید ۴٫۶۰۳ میلیارد سال است و دمای آن با توجه به نقطه‌ای که دمای آن را اندازه‌گیری می‌کنیم متفاوت است. میانگین دمای سطح خورشید برابر با ۵۷۷۸ درجه کلوین است.

دمای هسته خورشید ۱۵ میلیون درجه سلسیوس است و این در حالی است که دمای فتوسفر خورشید ۵۵۰۰ درجه سلسیوس تخمین زده شده است. به این ترتیب محققان دمای کروموسفر را ۴۳۲۰ درجه سانتی‌گراد برآورد کرده‌اند.

در تاج خورشید همه چیز به طرز شگفت‌آوری تغییر می‌کند و در مقایسه با قسمت‌های دیگر خورشید درجه حرارت به شدت افزایش پیدا می‌کند و مقدار دما در این نقطه بین ۱ میلیون تا ۱۰ میلیون درجه سانتی‌گراد متغیر است.

سطح خورشید چگونه است؟

سطح خورشید
تصویر ۶: سطح خورشید

سطح خورشید یا فوتوسفر ناحیه‌ای به ضخامت 500 کیلومتر (300 مایل) است که بیشتر تابش خورشید از آن خارج می‌شود. این سطح مانند سطح سیارات جامد و سخت نیست بلکه سطحی شبیه به لایه بیرونی ستاره‌های گازی شکل دارد.

تابش حاصل از فوتوسفر تقریباً هشت دقیقه پس از ترک خورشید به زمین می‌رسد و آن را به عنوان نور خورشید مشاهده می‌کنیم. دمای فوتوسفر حدود 5500 درجه سانتیگراد (10 هزار درجه فارنهایت) است.

جو خورشید چگونه است؟

در بالای فوتوسفر خورشید، کروموسفر ضعیف و تاج قرار دارد که جو نازک خورشیدی را تشکیل می‌دهد. در حقیقت در این منطقه است که شاهد ویژگی‌هایی مانند لکه‌ها و شراره‌های خورشیدی هستیم.

نور مرئی از این نواحی بالایی معمولاً بسیار ضعیف است و در برابر فوتوسفر روشن دیده نمی‌شود اما در هنگام کسوف کامل خورشید هنگامی که ماه فوتوسفر را می‌پوشاند کروموسفر مانند حلقه‌ای قرمز دور خورشید به نظر می‌رسد در حالی که قسمت کرونا (تاج) شبیه به تاج سفید زیبایی مشاهده می‌شود که با توزیع پلاسما به سمت بیرون باریک می‌شود و اشکالی مانند گلبرگ‌های گل ایجاد می‌کند.

کسوف
تصویر ۷: کسوف خورشید

به طرز عجیبی دما در جو خورشید با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد و به 2 میلیون درجه سانتیگراد (3٫5 میلیون درجه فارنهایت) می‌رسد. منبع گرمایش قسمت تاج مانند خورشید بیش از 50 سال است که یک رمز و راز علمی است و دلیل آن هنوز مشخص نیست.

پتانسیل زندگی خورشید

خورشید با ترکیب گرم و پر انرژی گازها و پلاسما مکان مناسبی برای موجودات زنده نیست. اما خورشید زندگی در زمین را امکان‌پذیر می‌کند و گرما و همچنین انرژی مورد نیاز مجموعه‌های مختلف در زمین مانند انواع گیاه را برای تشکیل بسیاری از زنجیره‌های غذایی فراهم می‌کند.

قمرها و حلقه‌های خورشید

خورشید و سایر ستارگان قمر ندارند. در عوض این اجرام آسمانی مانند خورشید سیارات و قمرهایشان را به همراه سیارک‌ها، ستاره‌های دنباله دار و سایر اجسام دارند. همچنین باید بیان کرد که خورشید هیچ حلقه‌ای ندارد.

مگنتوسفر خورشید چیست؟

جریان‌های الکتریکی موجود در خورشید یک میدان مغناطیسی پیچیده ایجاد می‌کنند که به فضا گسترش می‌یابد و میدان مغناطیسی بین سیاره‌ای را تشکیل می‌دهد. حجم فضای کنترل شده توسط میدان مغناطیسی خورشید را هلیوسفر می‌نامند.

میدان مغناطیسی خورشید توسط باد خورشیدی در کل منظومه شمسی کشیده می‌شود. بادهای خورشیدی جریانی از بار الکتریکی هستند که از هر جهت به بیرون از خورشید می‌وزند. زمانی که خورشید می‌چرخد میدان مغناطیسی خورشید به یک مارپیچ چرخان بزرگ تبدیل می‌شود که به مارپیچ پارکر معروف است.

خورشید همواره یکسان رفتار نمی‌کند و در فازهای مختلفی از چرخه خورشیدی خود قرار می‌گیرد. تقریباً هر 11 سال یک بار قطب‌های جغرافیایی خورشید قطبیت مغناطیسی خود را تغییر می‌دهند.

مگنتوسفر خورشید
تصویر ۸: مگنتوسفر خورشید

وقتی این اتفاق می‌افتد فعالیت‌های فوتوسفر، کروموسفر و تاج خورشید از فعالیت‌های آرام و آهسته به فعالیت‌های به شدت فعال تغییر می‌کنند.

اوج فعالیت خورشیدی معروف به بیشینه خورشیدی یا ماکزیمم خورشیدی است. در این زمان طوفان‌های خورشیدی رخ می‌دهد که منجر به لکه‌های خورشیدی، شراره‌های خورشیدی و بیرون انداختن جرم قسمت تاج می‌شود.

این اتفاقات به دلیل بی‌نظمی در میدان مغناطیسی خورشید ایجاد می‌شوند و می‌توانند مقدار زیادی انرژی و ذره آزاد کنند که برخی از آن‌ها در اینجا روی زمین به ما می‌رسند.

این هوا و تغییرات فضایی می‌تواند به ماهواره‌ها آسیب برساند، موجب خوردگی خطوط لوله شود و یا شبکه‌های برق را تحت تأثیر قرار دهد.

نور خورشید چگونه به وجود می‌آید؟

این فرآیند یعنی تولید نور خورشید که از نظر فنی به عنوان همجوشی هسته ای شناخته می‌شود مقدار باورنکردنی از انرژی را به صورت نور و گرما آزاد می‌کند. اما دریافت این انرژی از مرکز خورشید تا سیاره زمین و فراتر از آن شامل چند مرحله مهم است. در حقیقت همه چیز به لایه‌های متفاوت خورشید مرتبط است و هر یک از این لایه‌ها نقش مهمی در رسیدن این انرژی و نور به زمین دارند.

تولد خورشید چگونه رخ داده است؟

طبق «نظریه سحابی» (Nebula Theory)، خورشید و تمام سیارات منظومه شمسی از یک ابر غول پیکر از گاز مولکولی و گرد و غبار آغاز شده‌اند و سپس حدود 4٫57 میلیارد سال پیش، اتفاقی باعث فروپاشی این ابر غول‌ پیکر شده است.

این اتفاق که سبب فروپاشی ابر گرد و غبار شد می‌تواند عبور یک ستاره یا امواج انفجار ناشی از یک ابرنواختر باشد اما در هر صورت نتیجه نهایی آن فروپاشی گرانشی در مرکز ابر بود.

از نتیجه این فروپاشی بسته‌هایی از گرد و غبار و گاز در مناطق چگال‌تر جمع شدند. همانطور که مناطق چگال مواد بیشتری جذب می‌کرد پایستگی تکانه حرکت باعث شروع چرخش این توده مواد شد و در همان حال افزایش فشار باعث گرم شدن آن می‌شد. بیشتر مواد ناشی از انفجار ابر گازی در انتها به جرم کره اضافه می‌شدند و این در حالی بود که بقیه مواد به دیسک مسطح اطراف آن می‌پیوستند.

تولد خورشید
تصویر ۹: تولد خورشید

توپ دارای جرم در مرکز در نهایت تبدیل به خورشید شد در حالی که دیسک مواد سیارات را تشکیل دادند. قبل از اینکه دما و فشار در داخل خورشید باعث همجوشی در هسته خورشید شود، خورشید حدود 100,000 سال از عمر خود را به عنوان یک ستاره اولیه در حال فروپاشی سپری کرد. در نهایت فعالیت خورشید به عنوان یک ستاره T Tauri آغاز شد، یک ستاره بی‌نظم و فعال که باد شدید خورشیدی را به بیرون منتشر می‌کرد و تنها چند میلیون سال بعد به شکل فعلی خود رسید و چرخه زندگی خورشید آغاز شد.

مرحله نهایی و مرگ خورشید چگونه است؟

هنگامی که خورشید به مرحله غول قرمز یا RGB می‌رسد تقریباً تنها 120 میلیون سال از زندگی فعال در خورشید باقی مانده است. اما در این مدت اتفاقات زیادی رخ خواهد داد. در ابتدا هسته (که پر از هلیوم رو به انحطاط است) در یک جرقه هلیوم به شدت شعله‌ور می‌شود و در حقیقت تقریباً $$6\%$$ هسته و $$40\%$$ جرم خورشید ظرف چند دقیقه به کربن تبدیل می‌شوند.

در این حالت جرم خورشید در حدود 10 برابر از اندازه فعلی آن کوچکتر می‌شود و 50 برابر از درخشندگی فعلی خود را از دست می‌دهد و دمای آن کمی پایین‌تر از دمای فعلی می‌شود. همچنین برای 100 میلیون سال باقیمانده از عمرش و تا زمانی که از بین نرود هلیوم را در هسته خود می‌سوزاند.

در این نقطه خورشید در مرحله AGB یا حالت مجانبی غول سرخ قرار خواهد گرفت این حالت در شکل زیر نمایش داده شده است. در این مرحله خورشید مجدداً گسترش می‌یابد (این بار بسیار سریعتر) و درخشان‌تر می‌شود.

مرحله مجانبی غول سرخ
تصویر ۱۰: مرحله مجانبی غول سرخ ستاره‌ای

در طی 20 میلیون سال از حالت AGB خورشید ناپایدار خواهد شد و شروع به از دست دادن جرم از طریق مجموعه‌ای از پالس‌های حرارتی می‌کند. این موارد هر 100,000 سال یک بار اتفاق می‌افتند و هر بار بزرگتر می‌شوند و درخشندگی خورشید را به 5000 برابر روشنایی فعلی و شعاع آن را به بیش از 1 واحد نجومی افزایش می‌دهند.

در این مرحله انبساط خورشید می‌تواند زمین را به صورت کامل ببلعد و یا آن را کاملاً غیر قابل زیستن کند. در این حالت سیارات موجود در منظومه شمسی ممکن است به طرز چشمگیری تغییر کنند زیرا انرژی بیشتری از خورشید جذب می‌کنند و این موضوع سبب می شود یخ های موجود در سیارت تصعید شود و در نتیجه جو آن‌ها متراکم و اقیانوس‌های سطحی تشکیل شوند. بعد از 500,000 سال یا کمی بیشتر فقط نیمی از جرم فعلی خورشید باقی می‌ماند و پوشش خارجی آن شروع به تشکیل یک سحابی سیاره‌ای می‌کند.

تغییرات پس از دوره AGB حتی سریع‌تر خواهد بود زیرا جرم خارج شده یونیزه می‌شود و یک سحابی سیاره‌ای را تشکیل می‌دهد و دمای هسته آن به 30,000 درجه کلوین می‌رسد. دمای هسته این سحابی سیاره‌ای در نهایت بیش از 100,000 درجه کلوین خواهد بود و پس از آن باقی مانده آن سرد می‌شود و تشکیل یک کوتوله سفید را می‌دهد. سحابی سیاره‌ای در بازه زمانی ۱۰ هزار سال پراکنده می‌شود اما کوتوله سفید قبل از محو و سیاه شدن، تریلیون‌ها سال زنده خواهد ماند.

سرنوشت نهایی خورشید چیست؟

وقتی مردم به مرگ ستاره‌ها فکر می‌کنند آنچه معمولاً به ذهن خطور می‌کند تشکیل ابرنواخترهای عظیم و سیاهچاله‌ها است. با این حال این واقعیت در مورد خورشید به همین دلیل ساده که تقریباً به اندازه کافی بزرگ نیست صدق نمی‌کند. گرچه به نظر می‌رسد خورشید بسیار عظیم باشد اما این ستاره در مقایسه با برخی از ستارگان عظیم که جرم زیادی دارند یک ستاره نسبتاً کم جرم است.

به همین دلیل وقتی سوخت هیدروژن خورشید تمام شود منبسط شده و به یک غول سرخ تبدیل می‌شود، لایه‌های بیرونی آن از بین می‌روند و سپس به عنوان یک ستاره کوتوله سفید جمع و جور در مکان خود مستقر می‌شود و برای تریلیون‌ها سال به آرامی سرد می‌شود. اگر جرم خورشید تقریباً 10 برابر جرم فعلی بود در مرحله نهایی عمر خود به طور قابل توجهی منفجر می‌شد.

وقتی هیدروژن این جرم فوق‌العاده عظیم یعنی خورشید در هسته‌اش تمام شود تبدیل به اتم‌های هلیوم و سپس اتم‌های کربن می‌شود (دقیقاً مانند تبدیلات انرژی روزمره ما). این روند در حالی ادامه خواهد داشت که خورشید در لایه‌های متحدالمرکز خود سوخت سنگین‌ و سنگین‌تری مصرف می‌کند. سوختن هر لایه نسبت به لایه آخر زمان کمتری نیاز دارد تا رسیدن به لایه نیکل که سوختن آن ممکن است فقط یک روز طول بکشد.

سپس آهن در هسته این ستاره یعنی خورشید شروع به جمع شدن می‌کند. از آنجایی که آهن وقتی تحت همجوشی هسته ای قرار می‌گیرد هیچ انرژی بیرون نمی‌دهد بنابراین ستاره دیگر فشار خارجی در هسته خود نخواهد داشت تا از فروپاشی آن به داخل جلوگیری کند. وقتی حدود ۱٫۳۸ برابر جرم خورشید در هسته آهن جمع شود به صورت عظیمی منفجر می‌شود و انرژی زیادی آزاد می‌کند.

چرخه زندگی خورشید
تصویر ۱۰: چرخه زندگی خورشید

بعد از این انفجار در عرض هشت دقیقه یعنی مدت زمانی که برای رسیدن نور از خورشید به زمین لازم است انرژی عظیمی به زمین می‌رسد و همه چیز را در منظومه شمسی از بین می‌برد. انرژی آزاد شده از این امر ممکن است برای درخشان کردن کوتاه مدت کهکشان کافی باشد و سحابی جدید (مانند سحابی خرچنگ) از منظومه‌های ستاره‌ای مجاور قابل مشاهده باشد که برای هزاران سال به سمت خارج گسترش می یابد.

تنها چیزی که از خورشید باقی خواهد ماند یک ستاره نوترونی در حال چرخش سریع یا حتی ممکن است یک سیاهچاله ستاره‌ای باشد اما مسلماً این سرنوشت نهایی خورشید نیست. در نهایت و با توجه به جرم خورشید تا زمانی که تمام محتویات این ستاره بسوزد و فرو بریزد، تبدیل به یک ستاره سفید می‌شود. البته این اتفاق تا ۶ میلیارد سال دیگر نخواهد افتاد و در آن زمان یا بشریت برای مدت زمان زیادی است که از بین رفته و یا به یک مکان دیگر تغییر مکان داده است. به هر حال تا آن روز مدت زمان زیادی مانده است که می‌توان به آن امیدوار بود و از روزهای آفتابی لذت برد.

انرژی خورشید از کجا تامین می‌شود؟

آیا شما زندگی روی زمین بدون خورشید را تصور می‌کنید؟ ممکن است نبود خورشید بتواند برای حدود یک ساعت سرگرم‌کننده باشد. این که با یک چراغ قوه با دوستان خود بازی کنید و یا حتی یک آتش درست کنید و دور آتش در مورد شبح و داستان‌های آن صحبت کنید.
اما این سرگرمی زیاد طول نخواهد کشید زیرا با نبود خورشید زمین بسیار سرد می‌شود و شما نیاز دارید آتش را به صورت مداوم روشن نگه دارید و یا حتی به مرور زمان ذخیره غذایی شما نیز کاهش می‌یابد زیرا گیاهان بدون نور خورشید و فتوسنتز از بین می‌روند.

انرژی خورشید همچنین آب و هوای زمین را تعدیل می‌کند و از طریق تبخیر چرخه آب را تأمین می‌کند. این فرضیه که بدون خورشید زمین به درستی کار نمی‌کند بسیار صحیح است و به راحتی می‌توان گفت که اگر خورشید خاموش شود زندگی روی زمین خیلی طولانی نخواهد بود.

دانشمندان مدت‌ها است که می‌دانند خورشید زندگی روی زمین را امکان پذیر می‌کند و ما از انرژی خورشید به روش‌های مختلف استفاده می‌کنیم اما خورشید چگونه انرژی تولید می‌کند؟ برای فهمیدن این موضوع باید به اصل موضوع پی ببریم و به هسته خورشید سفر کنیم.

خورشید برخلاف زمین که بیشتر از آهن، سنگ، آب و بسیاری از عناصر دیگر تشکیل شده است در درجه اول از گاز هیدروژن تشکیل شده است. خورشید از یک جهت شبیه زمین است و این شباهت این است که هسته آن تا حد زیادی گرمترین قسمت آن است.

علاوه بر گرمای شدید فشار قابل توجهی در هسته خورشید وجود دارد. در واقع مقادیر زیادی از اتم‌های هیدروژن در هسته خورشید آنقدر فشرده شده و گرم می‌شوند که به هم می‌پیوندند. این واکنش که معروف به همجوشی هسته‌ای است اتم‌های هیدروژن را به هلیوم تبدیل می‌کند.

محصول جانبی همجوشی هسته‌ای در هسته خورشید حجم عظیمی از انرژی است که آزاد می‌شود و به سمت خارج از سطح خورشید و سپس به منظومه شمسی و فراتر از آن تابش می‌کند.

واکنش همجوشی هسته ای که در هسته خورشید رخ می‌دهد مشابه واکنشی است که باعث انفجار شدید در بمب هیدروژنی می‌شود. البته واکنش‌های همجوشی که در هسته خورشید رخ می‌دهند تقریباً بی نهایت مرتبه از بمب هیدروژن قدرتمندتر هستند. پس چرا خورشید منفجر نمی‌شود؟

فشار بیرونی ایجاد شده توسط واکنش‌های همجوشی در هسته خورشید با فشار داخلی ایجاد شده توسط نیروی گرانشی تمام گازهایی که هسته را احاطه کرده‌اند در تعادل قرار دارند. اگر واکنش‌های همجوشی در هسته خورشید خیلی ضعیف یا خیلی شدید شود ستاره‌ها می‌توانند فروپاشی کرده یا منفجر شوند.

خوشبختانه برای ما که در زمین زندگی می‌کنیم فشارهای خارجی و داخلی خورشید به خوبی با یکدیگر در تعادل هستند و در نتیجه جریان مداوم و متعادلی از انرژی به ما می‌رسد. دانشمندان تخمین می‌زنند که از کل انرژی که خورشید تولید می‌کند زمین تنها در حدود دو میلیاردم آن را دریافت می‌کند.

از این مقدار حدود یک سوم توسط ابرها و برف به فضا برمی‌گردد. کمی بیش از $$40\%$$ از این انرژی زمین را گرم می‌کند در حالی که حدود $$25\%$$ توسط چرخه آب استفاده می‌شود. بادها و جریان‌های اقیانوس حدود $$1\%$$ را جذب می‌کنند در حالی که تمام گیاهان روی زمین فقط حدود $$0.023\%$$ را برای فتوسنتز استفاده می‌کنند.

زمین پس از مرگ خورشید چه می‌شود؟

زمین بدون خورشید

همان طور که در قسمت‌های قبل گفتیم بسیاری از فعالیت‌های تعریف شده بر زمین به نور و گرمای خورشید وابسته است و مرگ خورشید تداوم حیات در زمین را مختل کرده و آن را به کلی از بین می‌برد. گرمای زمین، چرخه آب و فتوسنتز گیاهان از مهمترین مواردی است که باید در صورت مرگ خورشید با آن‌ها خداحافظی کرد. با این حال طبق بررسی دانشمندان مرگ و اتمام خورشید به عنون یک ستاره گرما بخش به زمین ۶ میلیارد سال دیگر رخ می‌دهد و تا آن زمان بشر وقت دارد تا راه چاره‌ای برای غیبت خورشید بیابد.

معرفی فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی

آموزش نجوم

مجموعه فرادرس در تولید و تهیه محتوای آموزشی خود اقدام به تهیه فیلم  آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی کرده است. این مجموعه آموزشی از شش درس تشکیل شده و برای دانشجویان رشته فیزیک و افراد علاقه‌مند به نجوم و کیهان‌شناسی مفید است. پیش‌نیاز این درس آموزش فیزیک پایه ۱ و آموزش ریاضی پایه دانشگاهی است.

درس اول این مجموعه مروری بر نجوم باستان و درس دوم به روش های اخترشناسی می‌پردازد. درس سوم به تعریف و مطالعه ویژگی‌های منظومه شمسی و درس چهارم به بررسی اجزای دیگر منظومه شمسی غیر از ماه و سیارات اختصاص دارد. در درس پنجم اخترفیزیک و مفهوم‌های به کار برده در این موضوع را خواهید آموخت و در درس ششم ویژگی‌های سحابی‌ها و کهکشان‌ها بررسی می‌شود.

  • برای دیدن فیلم آموزش مقدماتی نجوم – نجوم باستان تا کیهان شناسی + اینجا کلیک کنید.

نتیجه‌گیری

در این مطلب در مورد خورشید، مهم‌ترین ستاره منظومه شمسی صحبت کردیم. فرآیندهای مهم و حیاتی در زمین به خورشید وابسته است که مهم‌ترین آن‌ها فتوسنتز، گرمای زمین و چرخه آب است.

همچنین در این مطلب در مورد ساختار خورشید، فاصله خورشید تا زمین، دمای قسمت‌های مختلف خورشید، مرگ و تولد خورشید صحبت کردیم. به علاوه در مورد فرآیندی که موجب تولید انرژی و نور می‌شود نیز توضیحاتی ارائه دادیم.

اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

«سارا داستان»، دکتری فیزیک نظری از دانشگاه گیلان دارد. او به فیزیک بسیار علاقه‌مند است و در زمینه‌ متون فیزیک در مجله فرادرس می‌نویسد.

بر اساس رای 12 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

یک نظر ثبت شده در “خورشید چیست ؟ — آنچه باید درباره ستاره منظومه شمسی بدانید

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *