تنها ستاره در مرکز منظومه شمسی خورشید است که بدون وجود آن گرما، نور، انرژی و در نهایت زندگی وجود نخواهد داشت. میلیاردها ستاره دیگر در کهکشان راه شیری به غیر از این ستاره مهم وجود دارد. در کتاب های علوم پایه ششم و نهم به معرفی این ستاره حیات بخش پرداخته شده است. برای آشنایی با این ستاره این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک را دنبال کنید.
فهرست مطالب :
۱- منظومه شمسی چیست؟
۲- چگونگی تشکیل خورشید
۳- ویژگی ها و چرخش مدار خورشید
۴- ساختار
۴-۱- هسته
۴-۲- ناحیه تابشی
۴-۳- ناحیه همرفتی
۵- سطح و جو خورشید
۶- میدان مغناطیسی
۶-۱- لکه ها
۶-۲- زبانه
۶-۳- شراره
۷- تماشای خورشید
۸- مرگ خورشید
۹- سرنوشت نهایی
۱- منظومه شمسی چیست؟
یکی از سیستم های سیاره ای در کهکشان راه شیری منظومه شمسی می باشد که در مرکز آن ستاره خورشید قرار دارد و ستاره ها، سیارات و تمام ذرات دیگر در آن با نیروی گرانش در این منظومه قرار می گیرند. سیارات این منظومه شامل عطارد، زهره، زمین، مریخ، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است. در این منظومه سیارک پلوتو و سیارک های دیگر، ستاره های دنباله دار، شهاب سنگ ها و ده ها قمر و ماه وجود دارد.
۲- چگونگی تشکیل خورشید :
بعد از فروپاشی سحابی خورشیدی به دلیل گرانش زیاد که متشکل از ابر بزرگ و در حال چرخش گاز و گرد و غبار بود، با زیاد کردن چرخش آن، سحابی به صورت مسطح در آمد. مواد حاصل از فروپاشی، همان اجزای سیارات و ستاره های موجود در منظومه شمسی است که بیشترین آن ها به سمت مرکز روانه شده و خورشید را ساخته اند. اما روزی خواهد رسید که این ستاره حیات بخش بمیرد و تمام انرژی آن تمام شده و به یک کوتوله سفید تبدیل می شود. ۶,۵ میلیارد سال دیگر این اتفاق می افتد. یعنی این ستاره عمری نزدیک به ۱۰ میلیارد سال دارد.
۳- ویژگی ها و چرخش مدار خورشید :
این ستاره از گونه کوتوله زرد بوده و ۹۹,۹۸ درصد از جرم منظومه شمسی را دارد. از زمان پیدایش خورشید تا حالا ۴,۶۰۳ میلیارد سال می گذرد. فاصله این ستاره تا زمین ۱۵۰ میلیون کیلومتر و شعاع این ستاره درخشان ۶۹۵,۵۰۸ کیلومتر است. وزن مخصوص این ستاره ۴۱,۱ گرم بر سانتی متر مکعب است. این ستاره قطری به ۱۰۹ برابری قطر زمین و اندازه ای به ۱۰ برابری سیاره مشتری دارد. هیچ کدام از ستارگان قمر و ماه ندارند. نام های قدیمی این ستاره خور، هور، مهر و روز بوده است.
توجه :
خورشید همراه با سیارات، سیارک ها و سایر اجرامی که در آن وجود دارد (منظومه شمسی) به دور مرکز کهکشان راه شیری می چرخد و با داشتن سرعت حرکت ۷۲۰,۰۰۰ کیلومتری در ساعت، در زمان ۲۳۰ میلیون سال، کهکشان راه شیری را یک دور کامل می زند. این ستاره با انحراف شیب ۷,۲۵ درجه ای نسبت مدار سیارات، به دور خود نیز می چرخد. چرخش آن در استوا ۲۵ روز یکبار و در قطب های آن هر ۳۶ روز یکبار به دور خود خواهد بود.
۴- ساختار :
حدود سه چهارم یعنی ۷۲ درصد از جرم خورشید از هلیم و ۲۶ درصد از هلیم تشکیل شده است. عناصر سنگینی چون اکسیژن، کربن، نئون، نیتروژن، منیزیم، آهن و سیلیکون درصد کمی از جرم آن را تشکیل داده و این ستاره را در زمره جمعیت (۱) قرار می دهد. هلیم و هیدروژن این ستاره از هسته زایی مه بانگ و عناصر سنگین تشکیل دهنده آن از هسته زایی ستارگان قبل خورشید حاصل شده اند. این ستاره جامد نیست و از پلاسمای داغ از ذرات باردار تشکیل شده است. شش منطقه در این ستاره قابل شناسایی است که سه منطقه در داخل آن هستند وعبارتند از هسته، منطقه تابشی، منطقه همرفتی و سه منطقه دیگر فوتوسفر که سطح قابل روئیت است و کروموسفر و منطقه تاج (دورترین منطقه) است.
۴-۱- هسته :
فاصله از مرکز تا شعاع ۲۰ تا ۲۵ کیلومتری را هسته تشکیل می دهد که دمایی در حدود ۱۵ میلیون درجه سانتی گراد دارد. در هسته همجوشی هسته ای (ترکیب اتم های کوچک و تشکیل اتم های بزرگتر با آزاد شدن انرژی) اتفاق می افتد و با ذوب شدن اتم های هیدروژن، هلیم تشکیل می شود. انرژی فراوانی که در این منطقه تولید می شود تمام انرژی گرمایی و تابشی خورشید را فراهم می آورد و در مدت ۱۷۰۰۰۰سال به منطقه همرفتی وارد می شود. میزان چگالی قدرت تولیدی خورشید قابل مقایسه با سوخت وساز بدن یک خزنده است اما علت میزان انرژی بالایی که از این ستاره خارج می شود به دلیل حجم بسیار بزرگ آن است.
نکته :
واکنش های همجوشی که د رهسته اتفاق می افتد در هر ثانیه چهار میلیون تن ماده را به انرژی تبدیل کرده و نور سفید را بر جای می گذارند. نزدیک به ۱۰۰ برابر جرم زمین این تبدیل انرژی تا الان اتفاق افتاده است.
۴-۲- ناحیه تابشی :
منطقه تابشی در شعاع ۰,۷ کیلومتری و حاوی موادی با چگالی و گرمای زیاد است که تابش گرمای تولید شده از هسته خورشید را بر عهده دارد. در این منطقه یون های هیدروژن و هلیم با تابش فوتون ها، انرژی را منتقل می کنند. مسیر تابشی این یون ها کوتاه بوده و یون های دیگر آن ها را جذب می کنند.
۴-۳- ناحیه همرفتی :
در بیرونی ترین لایه این ستاره تا عمق ۲۰۰ کیلومتر، انرژی گرمایی نه از طریق تابش بلکه از راه همرفت و از طریق ستون های داغ منتقل می شود. این جریان به دلیل داغ و سنگین نبودن پلاسما در این ناحیه است. این ناحیه مات بوده و مواد خنک شده در سطح، دوباره به محل شروع جریان های همرفتی در عمق برگشته و از بالای منطقه تابشی گرما کسب می کنند. دمای ناحیه همرفتی در مکان حرکت حباب های بزرگ پلاسما به بالا، به زیر ۲ میلیون درجه سانتی گراد و اما دما در سطح این ستاره ۵۵۰۰ درجه سانتی گراد است. دمای سطح از دمای هسته بسیار پایین تر است ولی این دما کربن را ذوب و می جوشاند.
۵- سطح و جو خورشید :
سه منطقه دیگر خورشید فوتوسفر، کروموسفر و تاج است. فوتوسفر (رنگین کره) یا سطح این ستاره که شبیه لایه خارجی ستاره های گازی بوده، جامد نمی باشد و با ضخامت ۵۰۰ کیلومتری تابش های خورشیدی از آن عبور کرده و خارج می شوند که در مدت زمان ۸ دقیقه ای به زمین می رسد. لایه های بعدی که جو این ستاره محسوب می شود، کروموسفر و تاج هستند که بالای فوتوسفر قرار دارد. کروموسفر دمای ۴۳۲۰ درجه سانتی گراد و فوتوسفر دمای ۵۵۰۰ درجه سانتی گراد را دارد. در هنگام کسوف این لایه ها به این شکل اند که فوتوسفر با ماه پوشیده می شود، کروموسفر به صورت حلقه ای قرمز دور خورشید دیده شده و تاج به شکل گلبرگ گل دیده می شود.
۶- میدان مغناطیسی :
میدان مغناطیسی قدرتمندی در این ستاره وجود دارد که هر ۱۱ سال یکبار جهت آن عوض می شود و باعث فعالیت های خورشیدی (شراره، زبانه و لکه های خورشیدی و…) می شود. منطقه فعالیت های خورشیدی هلیوسفر (کره خورشیدی) نام دارد. این فعالیت ها تاثیرات زیادی در زمین می گذارد، تغییر ساختار بیرونی جو زمین، مشاهده شفق قطبی در قطب ها، خرابی موج های رادیویی و … نمونه هایی از این موارد است. بادهای خورشیدی (بار الکتریکی در جریان) میدان مغناطیسی را به کل منظومه شمسی می کشاند. بادهای خورشیدی هر یک ثانیه به اندازه یک میلیون تن هیدروژن را از بین می برد. خروج میدان مغناطیسی این ستاره توسط بادهای خورشیدی، باعث پدیده ای به نام مگنتوسفر میان سیاره ای می شود.
۶-۱- لکه ها :
با ایجاد میدان مغناطیسی توسط حرکت این ستاره و سرعت بالای این حرکت در استوا نسبت به قطب ها، درون این ستاره حلقه ای از میدان مغناطیسی ایجاد می شود. خارج شدن این خطوط مغناطیسی از این ستاره، لکه های خورشیدی را ایجاد می کند.
۶-۲- زبانه :
ماده ی قرمز و درخشان پلاسمایی که به صورت حلقه ها و کمان هایی از گاز بوده و دارای ذرات باردار هیدروژن و هلیم است و امتدادی تا صدها کیلومتر در فضا دارد. حرکت پلاسمای زبانه ها در ساختار پیچیده میدان مغناطیسی خارج شده از دیناموی داخلی خورشید، انجام می شود. بعضی از زبانه ها ناپایدار بوده و با انفجار خود ماده ی زیادی در فضا آزاد می کنند. اما زبانه هایی هستند که ماه ها پایدار بوده و در منطقه تاج امتداد می یابند. سه نوع زبانه آرام، حلقوی و فورانی وجود دارد. نوع آرام پایدار است و تا ۳۲۰۰۰۰ کیلومتر در جو امتداد دارند. نوع حلقوی به شکل کمان یا حلقه بوده و دارای میدان مغناطیسی است. نوع فورانی یه سری مواد را تا سرعت ۶۴۰ کیلومتر در ثانیه به تاج می فرستد.
۶-۳- شراره :
طرز تشکیل شراره از لکه ها به این شکل است که لکه ها با از دست دادن انرژی مغناطیسی خود به صورت شراره منفجر شده و باعث آزادسازی پلاسما در فضا می شوند. شراره ها ماه ها می توانند توسط میدان های قوی مغناطیسی در بالای خورشید حفظ شوند. شراره ها با تابش پرتو X می توانند زندگی را در زمین در قسمت های غیر حفاظت شده با جو، از بین ببرند. ۲۴ ساعت بعد از هر شراره، عقربه ی قطب نما واکنش های عجیبی دارد چون خواص مغناطیسی زمین تحت تاثیر این شراره ها قرار می گیرد.
۷- تماشای خورشید :
نگاه کردن مستقیم با چشم غیر مسلح به این ستاره، منجر به آزاد کردن ۴ میلی وات توان از نور آن در شبکیه چشم می شود. با گرم شدن چشم توسط این انرژی، سلول های آن دچار آسیب می شود. کوری جزئی کوتاه مدت از دسته بیماری های خیره شدن به این ستاره درخشان است. با گذشت زمان تابش فرابنفش نیز باعث زردی عدسی و بیماری آب مروارید می شود.
۸- مرگ خورشید :
پایان این ستاره درخشان به این شکل خواهد بود که بعد از تبدیل تمام هیدروژن به هلیم، هسته به دلیل جاذبه منقبض شده و به دلیل فشار، دمایش بالا می رود. با تمام شدن سوخت هیدروژنی و سوختن هلیم در پوسته هسته، انرژی زیادی آزاد می شود که لایه های بیرونی را منبسط و متورم می کند و سیارات نزدیک به خود مثل عطارد و زهره را در بر می گیرد. با منبسط شدن این ستاره تا نزدیکی های زمین، حرارت و گرمای آن موجودات را در زمین از بین می برد. در این تغییرات هسته به یک کوتوله سفید تبدیل شده و لایه های خارجی با پخش شدن در فضا به یک سحابی سیاره ای تبدیل می شود.
نکته :
در هنگام مرگ این ستاره درخشان، جرم آن یک دهم جرم فعلی شده و درخشندگی آن تا ۵۰ برابر کم می شود و تا ۱۰۰ میلیون سال هلیم آن می سوزد.
۹- سرنوشت نهایی :
با تمام شدن هیدروژن و سوختن هلیم و تبدیل این ستاره در خشان به یک غول سرخ، یک کوتوله سفید تشکیل می شود. با متورم شدن این ستاره به اندازه ۱۰ برابر جرم فعلی، آن منفجر می شود. با تبدیل شدن تمام هیدروژن به هلیم و سپس کربن، تمام لایه های آن به ترتیب با زمان های کمتر خواهند سوخت، طوری که نیکل در مدت یک روز می سوزد. با جمع شدن آهن در هسته و نبود انرژی در اثر این همجوشی هسته ای آهن، دیگر هیچ فشار خارجی در هسته نیست و این ستاره منفجر می شود. در مدت ۸ دقیقه چنان انرژی از این ستاره منفجر شده، به زمین می رسد که تمام جانداران را از بین می برد.
نکته :
همان طور که گفته شد این ستاره حیات بخش تا ۶ میلیارد سال دیگر خاموش نخواهد شد. پس در این مدت زمان طولانی ممکن است انسان ها با پیدا کردن محیط زیستی مناسب برای حیات، به آن جا رفته باشند و یا زندگی موجودات کلا تمام شده باشد.
