สภาพภายในดวงอาทิตย์

"ดวงอาทิตย์" เป็นก้อนสสารใหญ่ร้อนจัด และรวมตัวเป็นสัณฐานทรงกลม อยู่ได้โดยแรงดึงดูดระหว่างอะตอมและโมเลกุล แรงดึงดูดหรือแรงโน้มถ่วง (gravitational force) นี้ มีทิศทางเข้าหาจุดศูนย์กลางเนื้อสารของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ที่ระดับใดระดับหนึ่ง ภายในตัวดวงจะถูกทับถมโดยเนื้อสารที่อยู่สูงขึ้นมา จึงเป็นธรรมดาที่จะต้องมีความดันและความหนาแน่นมากกว่าเนื้อสารในระดับสูงกว่า ตามหลักเกณฑ์อันนี้กล่าวได้ว่าความดันและความหนาแน่นของเนื้อสารเพิ่มขึ้นในระดับลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์ อนึ่ง ภายใต้ความกดดันสูงนั้น ก๊าซหรือไอจะถูกบีบให้ปริมาตรลดลงเรื่อย ถ้าอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซหรือไอนั้นไม่มีความเร็วในตัวพอที่จะผลักดันต่อสู้ไว้ ความเร็วที่กล่าวถึงนี้ได้จากการมีอุณหภูมิสูง ทั้งนี้เพราะอุณหภูมิของวัตถุก็คือพลังงานของการเคลื่อนที่ และการสั่นสะเทือนของโมเลกุลอะตอมในสสารนั้น ๆ โดยเหตุนี้เองเราถือได้ว่า เนื้อสารที่ระดับใดระดับหนึ่งภายในดวงอาทิตย์อยู่ในสภาพสมดุล เมื่อมีอุณหภูมิความกดดัน และความหนาแน่นพอเหมาะแก่กัน ซึ่งจะมีค่าสูงขึ้นเรื่อยสำหรับระดับที่ลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์

ในปัจจุบันไม่มีอุปกรณ์สำรวจใด ๆ ที่อาจใช้ในการวัด"สภาพทางฟิสิกส์ของภายในดวงอาทิตย์" ที่ระดับลึกลงไปได้ ความรู้ที่เรามีในเรื่องนี้จึงเป็นผลจากการคำนวณซึ่งอาศัยหลักเกณฑ์ทางวิชาฟิสิกส์ และปริมาณที่วัดได้จากภายนอก เช่น ขนาด มวล และอุณหภูมิของดวงอาทิตย์ในระดับที่ใช้กล้องโทรทรรศน์สำรวจดูได้

สภาพทางฟิสิกส์ของภายในดวงอาทิตย์

"แก่นกลางของดวงอาทิตย์" ในอาณาบริเวณรูปทรงกลมมีรัศมีประมาณ ๒ แสนกิโลเมตร ซึ่งมีอุณหภูมิสูงเพียงพอนั้น มีปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เกิดขึ้น และให้พลังงานในลักษณะของรังสีแกมมา ซึ่งมีขนาดคลื่นสั้น รังสีนี้แผ่กระจายโดยการถ่ายทอดผ่านเนื้อสารของดวงอาทิตย์ ออกมาจนถึงระดับลึกประมาณ ๑๔๐,๐๐๐ กิโลเมตร จากพื้นผิวดวง การถ่ายเทพลังงานก็จะแปรวิธีการจากการแผ่รังสี (radiation) มาเป็นการนำความร้อน (convection) โดยก๊าซที่ร้อนจะลอยตัวขึ้นมาสู่ระดับสูง จนถึงระดับผิวดวงอาทิตย์ก็จะแผ่รังสีแสงสว่างและความร้อนออกสู่อวกาศ ครั้นแล้วเมื่ออุณหภูมิของมันลดลงก็จะกลับจมลง กรรมวิธีอันนี้คล้ายคลึงกับการเดือดของของเหลว เช่น น้ำหรือน้ำมันที่ใส่ภาชนะต้มบนเตาไฟให้ร้อนนั่นเอง

(ก) ทรงกลมอยู่ที่ใจกลางของดวงอาทิตย์ เป็นบริเวณที่มีปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เกิดขึ้น พลังงานที่เกิดขึ้นในรูปรังสีแกมมาแผ่กระจายออก และถ่ายทอดผ่านบริเวณออกมา

(ข) ดยวิธีการดูดและกลับแผ่รังสีต่อช่วงกัน ตั้งแต่ระดับลึก๕๐๐,๐๐๐ กิโลเมตร ถึงระดับลึก ๑๔๐,๐๐๐ กิโลเมตร จากผิวดวงอาทิตย์ ในการถ่ายเทพลังงานโดยการแผ่รังสีเช่นนี้ พลังงานของรังสีแต่ละหน่วยจะลดลงเรื่อย และแปรสภาพจากรังสีแกมมาเป็นรังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต แสงสว่าง และคลื่นความร้อนเมื่อถึงระดับ

(ค) ลักษณะของการถ่ายเทพลังงานเปลี่ยนเป็นการเดือด หรือการพาความร้อน โดยการเคลื่อนที่ของกลุ่มก้อนก๊าซร้อน กล่าวคือ กลุ่มก๊าซที่ร้อนในส่วนลึกของดวงอาทิตย์จะพาตัวลอยขึ้นมาสู่ระดับพื้นผิว คายพลังงานโดยการแผ่รังสีออกมาในอวกาศ ตัวเองลดอุณหภูมิลง จึงหดตัว และมีความหนาแน่นสูงขึ้น กลับจมลงสู่ระดับลึกอีก ส่วนบนของระดับ (ค) เป็นโฟโตสเฟียร์ (พ) มีความลึกประมาณ ๒๕๐ กิโลเมตร ก๊าซที่อยู่ในชั้นนี้เท่านั้น ที่จะแผ่รังสีออกสู่อวกาศได้

(ง) โดยตรงระดับที่อยู่เหนือโฟโตสเฟียร์ขึ้นไป คือ โครโมสเฟียร์ เป็นระดับที่เฉลี่ยแล้วมีความหนาเพียง ๕,๐๐๐ กิโลเมตร เหนือโครโมสเฟียร์ขึ้นไป คือระดับ คอโรนา

(ฉ) สามารถแผ่ไกลออกไปจากดวงอาทิตย์กว่าสิบล้านกิโลเมตร

(จ) พวยก๊าซ หรือโปรมิเนนซ์ (prominence) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารในคอโรนากลั่นตัวไหลกลับสู่โครโมสเฟียร์ตามเส้นสนามแม่เหล็ก ณ จุดต่าง ๆ