طرز کار خورشید چگونه است؟ (قسمت اول)

نور خورشید، منبع تامین کننده ی روشنایی و حرارت و گرمای مورد نیاز کره زمین در طول روز می باشد و اکثر بخش های کره زمین روزانه مدت زمان زیادی را از این نور بهره می گیرند. جالب است بدانید که موجودات کره ی زمین، امکان بهره گیری از نور خورشید را به لایه اوزون مدیون هستند؛ چرا که ساختار خورشید به گونه ای پیچیده و خطرناک است که خیره شدن به آن حتی برای مدت زمان کوتاه و در حد چند ثانیه ممکن است منجر به آسیب های جدی به چشم انسان و حتی نابینایی شود. دلیل این امر می تواند انرژی های آزاد شده در طرز کار خورشید باشد.

داخل این ستاره ی درخشان، در مدت یک ثانیه به اندازه ای غالب بر یک تریلیون مگاتون انرژی آزاد می شود که حقیقتا رقم قابل توجه و هولناکی است. در نظر داشته باشید که زمین چندان هم از خورشید دور نیست، پس اگر لایه ی اوزون نبود اکنون نور خورشید نیز به هیچ عنوان کارایی و بهره وری فعلی را نداشت.

 

خورشید ابعادی بسیار بزرگتر از کره زمین دارد و نورخورشید فاصله بسیار زیادی را تا زمین طی می کند.

خورشیدی که شما از این فاصله مشاهده می کنید بزرگتر از حد تصور است. این ستاره ی درخشان و عظیم الجثه ظرفیت جای دادن تقریبا 1.3 میلیون کره زمین را در خود دارد. البته با توجه به نظر ستاره شناسان و منجمین و بنا به استانداردهای گیتی، ستاره ی خورشید، ستاره ای کاملا معمولی است و شاید بتوان گفت کوچک می باشد و ارزش و اهمیت ویژه ی آن به دلیل نزدیکی اش به کره ی زمین می باشد. نور خورشید از آن جهت از جایگاه ویژه ای برخوردار است که انسان و سایر موجودات زنده، اعم از همه ی گونه های جانوری و گیاهی بدون دریافت نور خورشید و گرما و انرژی حاصل از آن توان زیست در این کره ی خاکی را نخواهند داشت.

لذا همواره باید قدردان این موهبت بزرگ الهی باشیم. آخرین باری که شما به آسمان نگاه کرده و نور خورشید و گرمای حاصل از آن را با تمام وجود لمس کرده اید کی بوده است؟ ستاره ی خورشید، نزدیک ترین فاصله را نسبت به سایر ستاره ها به کره زمین دارد و اگر نباشد احتمالا حیات ما نیز به پایان می رسد.

در ادامه به بررسی مباحثی نظیر ساختار خورشید و طرز کار خورشید می پردازیم و بررسی می کنیم که در نهایت چه اتفاقی بر سر آن خواهد آمد و آینده ی این ستاره ی غول پیکر چه خواهد شد. در سلسله مقالات طرز کار خورشید، با شرکت نورپردازی نورنگار همراه باشید.

 

ساختار خورشید

شاید شما نیز همواره با ابهاماتی در مورد ساختار خورشید در ذهن خود روبرو بوده اید؛ مثلا اینکه خورشید چگونه میسوزد، در حالی که در خلا کامل است؟ چه چیزی مانع از ورود حجم زیادی از گازهای موجود در خورشید به فضا می شود؟ یا اینکه آیا نور خورشید روزی پایان خواهد یافت؟ و نهایتا آینده ی خورشید، کره ی زمین و محیط زیست آن چه خواهد شد؟

بیایید برگردیم به آغاز کار؛ خورشید بیش از 4.5 میلیارد سال است که می درخشد و نور خود را همه روزه بر کره ی زمین و ساکنان آن ارزانی می دارد. این ستاره ی غول پیکر هنوز هم مقدار فراوان و قابل توجهی از گاز هیدروژن و هلیم را در وجود خود نهفته دارد که اکنون نیز در حال سوختن و انرژی پراکنی هستند. خورشید به دلیل بزرگی و حجمِ بیش از حد خود از گرانش فوق العاده عجیب و قدرتمندی نیز برخوردار است. بدون شک دلیل کنارِ هم قرار گرفتن گازها هم همین نیروی گرانشی بوده است.

ما در ابتدا اشاره کردیم به اینکه خورشید چگونه می سوزد، اما حقیقت این است که خورشید نمی سوزد. این ستاره ی غول پیکر همچون یک راکتور هسته ای بزرگ عمل می کند که در کسری از ثانیه میلیون ها واکنش شیمیایی در آن به وقوع می پیوندند. نور خورشید تابیده شده بر زمین را می توان بازتابی از این واکنش ها دانست.

بخش های مختلف خورشید

خورشید نیز همانند سایر ستاره هایی که شب هنگام در آسمان می درخشند، یک ستاره است. تنها تفاوت خورشید با سایر ستارگان را می توان فاصله اش از زمین دانست که موجب می شود ما نور خورشید را اینچنین روشن و درخشان ببینیم. فاصله ی خورشید با ما حدود هشت دقیقه ی نوری است، در حالی که سایر ستارگان ممکن است هزاران سال نوری از کره ی زمین دور باشند.

البته همه ی این ستاره ها از نظر ساختاری بسیار شبیه به یکدیگر هستند؛ اما به طور کلی می توان گفت که ستاره ی خورشید بر طبق طیف نوری یا طول موج ساطع شده از آن، در دسته ی ستارگان G2 طبقه بندی می شود. جالب است بدانید که بیشمار ستاره G2 در فضا وجود دارد و خورشید نیز یکی از این میلیاردها ستاره ای است که در حال چرخش به دور کهکشان هستند.

در ساختار خورشید از گازهای گوناگونی وجود دارند و برعکس تصور بسیاری از افراد، سطح جامد و محکم و سختی ندارد. البته بنا به عوامل مختلفی نظیر نیروی گرانشی فوق العاده بالا، این گازها، فرم و حالت خاصی به خود گرفته اند و همچون یک کره به دور هم جمع شده اند.

ساختار خورشید به سه قسمت اصلی تقسیم می شود.

اولین قسمت، هسته است که مرکز خورشید بوده و قریب به 25 درصد از شعاع خورشید را شامل می شود. قسمت دوم، ناحیه ی تابشی است که به طور کامل هسته ی خورشید را در بر گرفته است و حدود 45 درصد از شعاع آن را تشکیل می دهد.

در آخر بالاتر از سطح خورشید، اتمسفر خورشید قرار دارد که قسمت سوم است. اتمسفر به سه ناحیه ی مختلف به نام های فوتوسفر، کروموسفر و کرونا تقسیم می گردد.

ناحیه ی فوتوسفر درونی ترین قسمت اتمسفر خورشید را تشکیل می دهد و دقیقا همان قسمتی است که ما به عنوان نور خورشید قادر به مشاهده ی آن هستیم. لایه ی کروموسفر که ناحیه ای میان فوتوسفر و کرونا را شامل می شود، بسیار گرم بوده و حتی از لایه ی فوتوسفر نیز داغ تر است؛ و سرانجام کرونا، ناحیه ی بسیار داغ و پرحرارت بیرونی که در فاصله ی بسیار دوری، نزدیک به میلیون ها مایل از کروموسفر قرار می گیرد.

نکته ی قابل توجه این است که کلیه ی خصوصیات ویژه و منحصر به فرد خورشید از طریق واکنش های هسته ای که منجر به تولید انرژی، حرکت و اتحاد گازها می شوند، انجام می پذیرد. از این رو می توان گفت روند طرز کار خورشید اول از همه به هسته ی آن برمی گردد. لذا در این بخش از مقاله به معرفی و بررسی تخصصی هسته ی خورشید می پردازیم.

 

بررسی اولین قسمت اصلی خورشید؛ هسته خورشید

همانطور که قبلا اشاره کردیم هسته خورشید از مرکز خورشید شروع شده و حدود 25 درصد از شعاع خورشید را تحت سلطه ی خود دارد. جالب است بدانید که این قسمت از خورشید بسیار حرارت دارد و دمای آن به بالاتر از 15 میلیون درجه کلوین می رسد. نیروی گرانشی در هسته کل اجزای تشکیل دهنده ی خورشید را به داخل می کشد و فشار شدیدی را بر آن وارد می نماید.

فشاری که منجر به واکنش های مختلف اتم های هیدروژن (در طی یک عملیات همجوشی) می شود. طی این واکنشها، دو اتم هیدروژن با یکدیگر ترکیب شده و یک اتم هلیم-4 تشکیل می شود. به این صورت که با ترکیب یک پروتون و یک دوتریوم، اتم هلیم-3 ساخته می شود و طی این واکنش اشعه گاما آزاد می شود. در مرحله ی بعد دو اتم هلیم-3 ترکیب شده و یک اتم هلیم-4 به همراه دو پروتون آزاد می کنند.

واکنش هایی که در هسته خورشید انجام می گیرند، هشتاد و پنج درصد از کل انرژی خورشید را تامین می کنند.

واکنش های مذکور، حدود 85 درصد از انرژی خورشید را تامین می کنند. 15 درصد باقی نیز طی واکنش های دیگری تولید می گردد. در نظریه نسبیت اینشتین بیان شده است که این انرژی به شکل های مختلف اشعه های نوری نظیر ماوراء بنفش، اشعه ایکس، نور مرئی، مادون قرمز، مایکروویو و امواج رادیویی آزاد می گردد.

در طی واکنش های انجام شده علاوه بر نور خورشید، ذراتی پر انرژی نظیر نوترون و پروتون هم به بیرون پرتاب می شوند. بادهای خورشیدی به همین دلیل پدید آمده اند. همین انرژی ساطع شده از خورشید به زمین برخورد کرده و موجب گرم شدن هوای کره ی زمین می شود. جالب اینجاست که جَوّ زمین هم به گونه ای است که در مقابل این امواج بادی و پرانرژی مقاوم بوده و از آسیب رسیدن به انسان ها و سایر موجودات زنده جلوگیری می کند.

در اینجا اولین قسمت از “مقاله طرز کار خورشید” پایان می یابد. این مقاله برای شما ترجمه شده است. اگر به دنبال منبع انگلیسی این مقاله هستید، می توانید اینجا کلیک کنید. در قسمت بعدی به بررسی دیگر قسمت های خورشید می پردازیم و کمی در مورد آینده هیجان انگیز این ستاره برایتان خواهیم گفت. با شرکت نورنگار اسپادانا همراه باشید.

برای مطالعه قسمت دوم این مقاله، اینجا کلیک کنید.

 

مطالبی که مطالعه آنها برایتان جذاب است:

طرز کار خورشید؛ نور خورشید چطور تولید می شود؟ (قسمت دوم)
اینفوگرافیک؛ تاریخچه چراغ و روشنایی
روانشناسی نور و رنگ 1
پروژکتور ال ای دی و طریقه دفع حرارت

.

.

.