خورشید؛ عجایب، ویژگی‌ها و هر آنچه باید بدانید

خورشید ستاره‌ای معمولی و یکی از ۱۰۰ میلیارد ستاره در کهکشان راه شیری است که تقریبا ۲۵ هزار سال نوری با مرکز کهکشان فاصله دارد. خورشید ستاره‌ی نسبتا جوانی است و بخشی از نسل ستاره‌های موسوم به جمعیت ۱ به شمار می‌رود که عمدتا از عنصرهای سنگین‌تر از هلیوم تشکیل شده‌اند. نسل قدیمی‌تر ستاره‌ها جمعیت ۲ و قدیمی‌ترین نسل ستاره‌ها جمعیت ۳ نامیده می‌شوند. البته هنوز هیچ ستاره‌ای از نسل ستاره‌های جمعیت ۳ به صورت قطعی شناسایی نشده‌اند.

چشم‌انداز خورشید از نگاه رصدخانه پویایی‌شناسی خورشید (Solar Dynamics)

خورشید در دوره‌ای از عمر ستاره‌ای خود است که با سوزاندن هیدروژن، هلیوم تولید می‌کند. اختلاف جرم بین اتم‌های هیدروژن و اتم‌ فرزند آن هلیوم، به شکل انرژی آزاد می‌شود. این انرژی همان گرما و نوری است که سیاره‌مان را حفظ می‌کند. به این مرحله از عمر خوشید، رشته اصلی گفته می‌شود.

در ابتدا ستاره‌های رشته اصلی مانند خورشید به شکل جرمی موسوم به پیش‌ستاره درمی‌آیند. سپس به‌مرور جرم را از محیط اطراف خود جمع‌آوری می‌کنند و به جرم لازم برای آغاز همجوشی هسته‌ای می‌رسند؛ مانند تمام ستاره‌های رشته اصلی، بخش زیادی از جرم خورشید از هیدروژن تشکیل شده است و با مقداری هلیوم و ردهایی از عنصرهای سنگین‌تر همراه است. به میزان عنصرهای سنگین‌تر، خاصیت فلزینگی ستاره گفته می‌شود (بر اساس تعریف نجومی، فلز به هر عنصری سنگین‌تر از هلیوم گفته می‌شود).

ساختار داخلی خورشید

۷۳ درصد از جرم خورشید را هیدروژن، ۲۵ درصد هلیوم و ۲ درصد باقی‌مانده را فلزهای دیگر تشکیل می‌دهند. نسل ستاره‌های پیش از خورشید احتمالا نسبت‌های فلزی کمتری داشتند و پس از مرگ خود کهکشان‌ها را با مقدار زیادی فلز پر کردند.

هر چقدر ستاره‌ای بزرگ‌تر باشد، با سرعت بیشتری محتوای هیدروژنی خود را می‌سوزاند. برخی از بزرگ‌ترین ستاره‌ها مثل ستاره‌هایی با ۴۰ برابر جرم خورشید دارای طول عمری به کوتاهی یک میلیون سال هستند. درحالی‌که طول عمر ستاره‌های رشته اصلی مانند خورشید می‌تواند به ۱۰ میلیارد سال برسد.

خورشید و جو آن به چند منطقه‌ و لایه‌ی متعدد تقسیم می‌شوند. فضای داخلی خورشیدی از هسته، ناحیه تابشی و ناحیه‌ همرفتی تشکیل شده است. جو خورشید شامل بخش‌های فوتوسفر، کروموسفر، منطقه‌ی گذار و تاج خورشیدی است. فراتر از این منطقه، باد خورشیدی یا جریان خروجی گاز از تاج خورشیدی قرار دارد.

تلسکوپ خورشیدی دنیل کی اینوی این تصویر را از سطح خورشید به ثبت رسانده است.

هسته‌ خورشید تنها ۲ درصد از حجم آن را اشغال کرده است؛ با این‌حال چگالی آن ۱۵ برابر چگالی سرب‌ است و تقریبا نیمی از جرم خورشید را دارد. سپس به منطقه‌ تابشی می‌رسیم که ۳۲ درصد از حجم خورشید و ۴۸ درصد از جرم آن را تشکیل می‌دهد. نور هسته در این منطقه پراکنده می‌شود، به گونه‌ای که یک فوتون برای عبور از آن تقریبا به یک میلیون سال زمان نیاز دارد.4

سپس به بخش کروموسفر می‌رسیم که دمای آن می‌تواند به ۱۹٬۷۲۵ درجه‌ی سانتی‌گراد هم برسد و از ساختارهای تیغه مانند موسوم به سنبله تشکیل شده است که دارای ۱۰۰۰ کیلومتر قطر و نزدیک به ۱۰ هزار کیلومتر ارتفاع هستند.

میدان مغناطیسی خورشید بر اساس ترکیبی از سه مکانیزم پیچیده تعریف می‌شود: یک جریان الکتریکی مرکزی که از میان خورشید عبور می‌کند، لایه‌هایی از خورشید که با سرعت‌های مختلف می‌چرخند و توانایی خورشید برای عبور جریان برق. در نزدیکی استوای خورشید، خطوط میدان مغناطیسی، حلقه‌های کوچکی را در نزدیکی سطح شکل می‌دهند. خطوط میدان مغناطیسی که از میان قطب‌ها جریان پیدا می‌کنند هزاران کیلومتر را می‌پیمایند تا به قطب مخالف برسند.

این تصویر خورشید را در مرکز منظومه شمسی نمایش می‌دهد.

میدان مغناطیسی خورشید تقریبا دو برابر میدان مغناطیسی زمین قدرت دارد. با این‌حال در برخی مناطق کوچک به‌شدت متمرکز می‌شود، به‌طوری‌که قدرت آن به ۳۰۰۰ برابر حد معمول می‌رسد. این تغییرات به ایجاد شاخصه‌هایی مثل لکه خورشیدی تا فوران‌های چشمگیر موسوم به شراره‌ها و خروج جرم از تاج خورشیدی منجر می‌شود.

خورشید درست مانند زمین به دور محور خود می‌چرخد. این چرخش برخلاف عقربه‌های ساعت است و بین ۲۵ تا ۵۳ روز کامل شدن یک چرخش به طول می‌انجامد. خورشید همچنین در جهت عقربه‌های ساعت به دور مرکز راه شیری می‌چرخد. مدار خورشید بین ۲۴ هزار تا ۲۶ هزار سال نوری از مرکز کهکشان فاصله دارد. ۲۲۵ میلیون تا ۲۵۰ میلیون سال طول می‌کشد تا خورشید یک دور کامل به مرکز کهکشان را طی کند.

اندازه و فاصله خورشید تا زمین چقدر است؟

خورشید تقریبا ۱۵۰ میلیون کیلومتر از زمین فاصله دارد. این فاصله که یک واحد نجومی (AU) نامیده می‌شود، به مقیاس استانداردی برای اندازه‌گیری فاصله‌ بین ستاره‌ها و سیاره‌ها تبدیل شده است. یک واحد نجومی را می‌توان بر اساس سرعت نور یا زمان لازم برای عبور یک فوتون نور از خورشید به زمین اندازه‌گیری کرد.

تقریبا هشت دقیقه و نوزده ثانیه طول می‌کشد تا نور خورشید به زمین برسد. شعاع خورشید یا فاصله‌ی آن از مرکز تقریبا ۷۰۰ هزار کیلومتر است. این فاصله درحدود ۱۰۹ برابر اندازه‌ی شعاع زمین است. خورشید نه‌تنها از نظر شعاعی از زمین بزرگ‌تر است، بلکه جرم آن ۳۳۳ هزار برابر جرم زمین است. همچنین ۹۹٫۸ درصد از جرم کل منظومه‌ی شمسی متعلق به خورشید است.

مقایسه ابعاد خورشید نسبت به سیاره‌های گازی و سنگی منظومه شمسی.

تأثیر خورشید بر زمین بسیار چشمگیر است. خورشید عامل شکل‌گیری حیات روی سیاره‌مان است و بدون آن ما وجود نداشتیم. گیاهان و جانوران برای رشد به خورشید وابسته‌اند. گیاهان از طریق فرآیندی به نام فتوسنتز غذای خود را تأمین می‌کنند. علاوه بر آب و کربن‌دی‌اکسید، خورشید به گیاهان در تولید گلوکز کمک می‌کند. گلوکز نوعی قند است که به عنوان غذای گیاهان عمل می‌کند.

به علاوه، فرآورده‌ی دیگر فتوسنتز اکسیژن است که گیاهان از خود منتشر می‌کنند. از طرفی ما انسان‌ها برای زندگی خود به اکسیژن نیاز داریم. به همین دلیل اغلب اوقات گیاهان را ریه‌های زمین می‌نامند. گیاهان داخل اقیانوس‌ها مثل فیتوپلانکتون‌ها و خزه‌های دریایی، از نور خورشید برای فتوسنتز استفاده می‌کنند. از این طریق، اقیانوس نیمی از اکسیژن موجود در جهان را تولید می‌کند. از طرفی اقیانوس‌ها بخش زیادی از کربن‌دی‌اکسید موجود روی زمین را جذب می‌کنند.

از انرژی خورشید می‌توان برای تأمین برق استفاده کرد.

خورشید محرک اصلی تنظیم آب و هوای روی زمین و جریان‌های اقیانوسی است. گرمای خورشید به صورت نابرابر روی زمین توزیع می‌شود. مناطق اطراف استوا نور خورشید را به صورت مستقیم دریافت می‌کنند و به همین دلیل گرم‌تر از مناطق نزدیک به قطب‌ها هستند. گرمای استوا به سمت قطب‌ها حرکت کرده و جریان‌ها را ایجاد می‌کند. این حرکت باعث انتقال مواد مغذی داخل اقیانوس‌ها و کمک به تنظیم اقلیم می‌شود.

از سویی، برای انسا‌ن‌ها، چرخه‌ روزی و شب مبنایی برای فعالیت‌های روزمره است. انسان‌ها اغلب در طول روز فعالیت می‌کنند. سیگنال‌های طلوع خورشید نشان‌دهنده‌ی آغاز روز و غروب خورشید نشان‌گر زمان استراحت است.

خورشید علاوه بر تنظیم ساعت بدن، منافع مستقیمی بر سلامت کلی ما دارد. نور خورشید برای استخوان‌ها مفید است و به بهبود سلامتمان کمک می‌کند. بدن ما از طریق قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید ویتامین دی تولید می‌کند. همچنین به تولید سروتونین، هورمون بهبود‌دهنده‌ی حال کمک می‌کند و احساس انرژی ما را بالا می‌برد. با این‌حال، اعتدال اهمیت زیادی دارد، زیرا قرار گرفتن در معرض نور بیش‌ازحد خورشید می‌تواند به آفتاب‌سوختگی منجر شود.

لکه‌های خورشیدی نقاط تیره و نسبتا سرد روی سطح خورشید هستند که اغلب اوقات ظاهری مدور دارند. این لکه‌ها زمانی ظهور می‌کنند که بخش‌های متراکم خطوط میدان مغناطیسی خورشید از فضای داخل به سطح خورشید راه پیدا کنند.

تعداد لکه‌های خورشیدی به فعالیت مغناطیسی خورشیدی وابسته است. تغییر در تعداد لکه‌ها از حداقل به حداکثر ۲۵۰ لکه و سپس بازگشت به مقدار حداقل، چرخه‌ی خورشیدی نامیده می‌شود. این چرخه تقریبا هر ۱۱ سال تکرار می‌شود.

تصویری از منطقه گذار خورشید.

اکتشافات خورشید

حقایق جالب درباره خورشید

جمع‌بندی