ค้นพบว่าดวงอาทิตย์และดาวดวงอื่นทำมาจากอะไร?

ทุกๆ วัน เนื่องจากโลกคือโลก ดวงอาทิตย์ขึ้นผ่านขอบฟ้าด้านตะวันออกของโลกและตกทางทิศตะวันตก มันอาจจะอยู่ห่างออกไปหลายปีแสง แต่ดาวของเราสว่างมากจนเราไม่สามารถมองโดยตรงได้โดยไม่เกิดความเสียหาย แล้ว พระอาทิตย์ทำมาจากอะไร?

ดวงอาทิตย์คืออะไร?

บนพื้นผิวของมัน ดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิที่สามารถสูงถึง 5.500º C ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่สามารถละลายโพรบใด ๆ ที่พยายามเข้าใกล้และลงจอดได้อย่างสมบูรณ์ แม้จะอยู่ในระยะไกลก็ตาม อากาศร้อนเกินไปที่จะไปถึง แต่ไม่ได้หมายความว่าจะเรียนไม่ได้

มีเทคนิคบางอย่างที่เราสามารถเริ่มค้นพบความลับของดวงดาวที่อยู่ในท้องฟ้ายามค่ำคืน รวมทั้งดวงอาทิตย์ของเรา และเพื่อที่จะอธิบายเรื่องนี้ เราจะสร้างประวัติศาสตร์เล็กน้อย

กระจายแสง

ในปี พ.ศ. 1802 ได้สังเกต ที่พระอาทิตย์ขึ้นนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ William Hyde Wollaston สามารถแยกแสงแดดโดยใช้ปริซึมและสังเกตบางสิ่งที่เขาไม่ได้คาดหวังซึ่งเป็นเส้นสีดำในสเปกตรัม หลายปีต่อมา ช่างแว่นตาชาวเยอรมัน โจเซฟ ฟอน ฟราน์โฮเฟอร์ ได้สร้างอุปกรณ์พิเศษที่เรียกว่า สเปกโตรมิเตอร์ ซึ่งแสงจะกระจายตัวได้ดีกว่า และเขายังสามารถสังเกตได้ว่ามีเส้นสีดำที่โดดเด่นเหล่านี้อยู่มาก

นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตทันทีว่าเส้นสีดำปรากฏขึ้นในสเปกตรัมที่ไม่มีสี เพราะมีองค์ประกอบในและรอบดวงอาทิตย์ที่ดูดกลืนคลื่นแสงเฉพาะเหล่านั้น ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าเส้นสีดำเหล่านี้แสดงให้เห็นองค์ประกอบบางอย่าง เช่น แคลเซียม โซเดียม และไฮโดรเจน

เป็นการค้นพบที่ลึกซึ้ง สวยงาม และเรียบง่าย แต่ยังสอนองค์ประกอบสำคัญหลายประการของดาวที่อยู่ใกล้เราที่สุดด้วย อย่างไรก็ตาม ตามที่นักฟิสิกส์ Philipp Podsiadlowski ได้กล่าวไว้ การวิเคราะห์นี้มีข้อจำกัดบางประการ มันทำให้ข้อบ่งชี้นี้เพราะทฤษฎีอธิบายให้เราทราบเกี่ยวกับองค์ประกอบของพื้นผิวดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ไม่ได้ระบุ ดวงอาทิตย์ทำมาจากอะไร?

การสังเกตและข้อสรุปเหล่านี้ทำให้เราสงสัยว่ามีอะไรอยู่ภายในดวงอาทิตย์และได้มาซึ่งพลังงานทั้งหมดจากดวงอาทิตย์อย่างไร

ใต้ดิน

ในตอนต้นของศตวรรษที่ XNUMX ได้มีการเสนอวิทยานิพนธ์ว่าหากอะตอมของไฮโดรเจนสามารถหลอมรวมได้ ก็มีความเป็นไปได้ที่จะสร้างธาตุที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง ซึ่งก็คือฮีเลียม และพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการนั้น ดวงอาทิตย์จึงอุดมไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม และเป็นหนี้พลังงานมหาศาลจากการก่อตัวขององค์ประกอบหลังจากอดีต แต่ทฤษฎีนี้ยังต้องได้รับการพิสูจน์

ในปี 1930 มีการค้นพบว่าพลังงานแสงอาทิตย์เกิดจากการหลอมรวมนี้ แต่นั่นก็เป็นเพียงทฤษฎีตามที่นักวิทยาศาสตร์ Podsiadlowski กล่าว เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวฤกษ์ซึ่งชีวิตของโลกของเราขึ้นอยู่กับ จำเป็นต้องเข้าไปในส่วนภายในของโลก

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกเขาต้องฝังการทดลองที่ปล่อยอยู่ใต้ภูเขา นั่นคือวิธีการออกแบบเครื่องตรวจจับ Super-Kamiokande (Super-K) ของญี่ปุ่น ดังนั้นใต้ผิวน้ำประมาณ 1.000 เมตรจึงมีห้องที่มีลักษณะน่าเศร้าและแปลกตา ประกอบด้วยทะเลสาบตื้น ๆ ที่มีน้ำบริสุทธิ์และวัตถุทรงกลม 13.000 ชิ้นปกคลุมผนัง เพดาน และพื้นใต้น้ำ

ดูเหมือนอุปกรณ์ในนิยายวิทยาศาสตร์ แต่หน้าที่ของ Super-K คือการพยายามทำความเข้าใจวิธีการทำงานของดวงอาทิตย์ให้มากขึ้น โดยใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าแต่ละองค์ประกอบมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่ไม่ซ้ำกัน

เมื่ออยู่ภายในโลก เป็นที่เข้าใจกันว่า Super-K ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อตรวจจับแสง สิ่งที่คาดหวังคืออนุภาคพิเศษจะถูกสร้างขึ้นจากจุดศูนย์กลางของดาวของเรา และสามารถบินผ่านสสารได้ มีหลายล้านล้านสิ่งเหล่านี้ผ่านไปทุกวินาที และถ้าไม่มีเครื่องตรวจจับพิเศษเหล่านี้ เราก็ไม่รู้ว่ามันอยู่ที่นั่น

แต่ Super-K สามารถทำให้พวกมันเป็นที่รู้จักได้หลายตัว ประมาณ 40 ครั้งต่อวัน เพราะมีเครื่องตรวจจับแสงพิเศษที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่อจับภาพช่วงเวลาที่อนุภาคเหล่านี้ เรียกว่านิวตริโน มาทำปฏิกิริยากับทะเลสาบน้ำบริสุทธิ์ของพวกมัน แสงที่สร้างขึ้นนั้นอ่อนมาก แต่สร้างรัศมีชนิดหนึ่งที่เครื่องตรวจจับแสงที่ละเอียดอ่อนอย่างไม่น่าเชื่อสามารถหยิบขึ้นมาได้

การรวมตัวของอะตอมภายในดวงดาวอธิบายการก่อตัวของนิวตริโน นิวตริโนชนิดพิเศษหลายชนิดที่ได้รับการระบุด้วยวิธีนี้ถือเป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่านิวเคลียร์ฟิวชันของไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมที่เกิดขึ้นภายในดวงอาทิตย์ และไม่มีคำอธิบายอื่นใดว่านิวตริโนเกิดขึ้นได้อย่างไร แต่ความสามารถในการศึกษาสิ่งเหล่านี้จะทำให้เราสามารถสังเกตสิ่งที่เกิดขึ้นภายในดวงอาทิตย์ได้แทบจะในแบบเรียลไทม์

Sunspots

เป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าดวงอาทิตย์เป็นองค์ประกอบถาวร แต่ที่ไม่เป็นเช่นนั้น เนื่องจากดาวฤกษ์มีวัฏจักรและอายุขัย ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามขนาดและสัดส่วนของดาว ในช่วงทศวรรษ 1980 นักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับ Solar Maximum Mission ตั้งข้อสังเกตว่าในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา พลังงานของดวงอาทิตย์ได้จางหายไปและสามารถฟื้นพลังงานที่สูญเสียไปกลับคืนมาได้

ยังนึกไม่ถึงว่าจะมีจุดบอดบนดวงอาทิตย์กี่ดวงซึ่งเป็นพื้นที่ของดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าซึ่งสัมพันธ์กับกิจกรรมนี้ ยิ่งมีจุดมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งถูกปลดปล่อยออกมามากขึ้นเท่านั้น ดูเหมือนว่าจะขัดแย้งกัน แต่ยิ่งมีจุดดับบนดวงอาทิตย์มากขึ้น นั่นคือ ยิ่งมีองค์ประกอบที่เย็นมากขึ้น ดวงอาทิตย์ก็จะยิ่งร้อนขึ้น และสิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดย Simon Foester จาก Imperial College London สหราชอาณาจักร

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอะไร?

พวกเขาพบว่ามีพื้นที่สว่างเป็นพิเศษบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ซึ่งเรียกว่าคบไฟซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับจุดดับบนดวงอาทิตย์แต่มองเห็นได้ทั้งสองด้านและเป็นคบไฟเหล่านี้ที่ปล่อยพลังงานเพิ่มเติมผ่านรังสี X และวิทยุ คลื่น

อีกประเด็นหนึ่งคือมันเป็นไปได้ที่จะตรวจจับเปลวสุริยะซึ่งเป็นแสงวาบขนาดใหญ่ของสสารที่มีต้นกำเนิดจากการสะสมของพลังงานแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ กล่าวคือ ดาวฤกษ์นั้นสามารถเปล่งรังสีผ่านสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า , และการปะทุเหล่านี้สามารถสังเกตได้โดยใช้เครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์และช่วยให้เราทราบ พระอาทิตย์ทำมาจากอะไร สิ่งนี้ทำให้เราสามารถสังเกต ลักษณะของการแผ่รังสีแสงอาทิตย์.

แม้ว่าจะมีวิธีอื่นๆ ในการตรวจจับพวกมัน วิธีหนึ่งที่ใช้คือผ่านคลื่นวิทยุ และอีกวิธีหนึ่งคือผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กล้องโทรทรรศน์วิทยุ Jodrell Bank ขนาดใหญ่ในอังกฤษเป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทนี้แห่งแรกในโลก และสามารถตรวจจับเปลวสุริยะ ซึ่งได้รับการยืนยันโดยนักวิทยาศาสตร์ Tim O'Brien จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ ซึ่งทำงานในลักษณะเดียวกัน

ในกรณีที่ดาวมีพฤติกรรมปกติ กล่าวคือ มีกิจกรรมไม่มาก จะไม่ปล่อยคลื่นวิทยุมากเกินไป อย่างไรก็ตาม เมื่อดาวเกิดหรือตาย พวกมันสามารถปล่อยก๊าซเรือนกระจกออกมาได้อย่างมหาศาล สิ่งที่คุณเห็นคือองค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ เราสังเกตการระเบิดของดวงดาว คลื่นกระแทก และลมของดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้น

กล้องโทรทรรศน์วิทยุยังถูกใช้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวไอริช Jocelyn Bell Burnell เพื่อค้นหาพัลซาร์ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนชนิดพิเศษ ดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้นหลังจากการระเบิดขนาดมหึมา ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อดาวยุบตัวลงจนกลายเป็นมวลหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ

พัลซาร์เป็นตัวอย่างของกลุ่มดาวที่ปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถดึงขึ้นมาได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ เป็นสัญญาณที่ไม่ปกตินัก ซึ่งสามารถเปล่งออกมาได้ทุกๆ สองสามมิลลิวินาที และนั่นทำให้ในตอนแรก นักวิจัยหลายคนสงสัยว่ามันเป็นวิธีการสื่อสารของสายพันธุ์อัจฉริยะที่อยู่ในส่วนอื่นของจักรวาลหรือไม่

การปล่อยพัลซาร์

จากการค้นพบพัลซาร์อื่นๆ อีกจำนวนมาก ปัจจุบันจึงเป็นที่ยอมรับว่าการปล่อยพัลส์ปกตินี้เกิดจากการหมุนของดาวฤกษ์เอง หากคุณมองขึ้นไปบนท้องฟ้าในแนวสายตานั้น คุณอาจเห็นแสงวาบผ่านเป็นประจำ ซึ่งคล้ายกับประภาคาร

ดาวบางดวงมีไว้เพื่อเป็นพัลซาร์

โชคดีที่ดวงอาทิตย์ของเราไม่ใช่หนึ่งในนั้น เพราะมันเล็กเกินกว่าจะระเบิดในปฏิกิริยาซูเปอร์โนวาเมื่อถึงจุดสิ้นสุดอายุขัย อันที่จริง เมื่อเกิดการระเบิดของดาวฤกษ์ พบว่ามีการสร้างซุปเปอร์โนวาที่สว่างกว่าดวงอาทิตย์ถึง 570.000 เท่า

โชคชะตาของคุณคืออะไรจากดวงอาทิตย์?

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากการสังเกตดาวดวงอื่นในดาราจักรของเราว่ามีตัวเลือกมากมาย แต่จากสิ่งที่ทราบเกี่ยวกับมวลของดวงอาทิตย์ของเราและการเปรียบเทียบกับดาวดวงอื่น อนาคตของดวงอาทิตย์ดูจะชัดเจนมากและนั่นก็คือมันจะค่อยๆ ขยายตัวไปจนสิ้นอายุขัย ซึ่งจะเกิดขึ้นใน อีก 5.000 พันล้านปี จนกระทั่งมันกลายเป็นยักษ์แดง

จากนั้น หลังจากการระเบิดหลายครั้ง จะเหลือเพียงแกนคาร์บอนด้านในเท่านั้น ซึ่งคาดว่าจะมีขนาดเท่ากับโลก และจะค่อยๆ เย็นลงเป็นระยะเวลามากกว่าหนึ่งพันล้านปี สิ่งที่น่าสนใจคือมีความลึกลับมากมายที่ซ่อนเร้นเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ และโครงการที่เกี่ยวข้องมากมายที่ต้องการช่วยเปิดเผย

ตัวอย่างของการริเริ่มเหล่านี้คือภารกิจ Solar Probe Plus ของ NASA ซึ่งจะพยายามเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นกว่าเดิม เพื่อค้นหาว่าดวงอาทิตย์ทำมาจากอะไร, เพื่อพยายามค้นหาที่มาของลมสุริยะและหาสาเหตุที่โคโรนาของดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นออร่าพลาสม่ารอบดาวฤกษ์นั้นร้อนกว่าพื้นผิวของมัน จนถึงตอนนี้ เรารู้เพียงบางส่วนของความลึกลับที่สำคัญของดวงอาทิตย์เท่านั้น

อำนาจ

นักฟิสิกส์ใช้คำว่าพลังงานเพื่ออ้างถึงความสามารถในการเปลี่ยนสถานะหรือผลิตอย่างอื่นเนื่องจากการเคลื่อนไหวหรือที่สร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งสามารถเป็นแสงหรือความร้อนซึ่งเป็นสาเหตุที่คำนี้มาจากภาษากรีกและหมายถึงแรงในการกระทำ

ในระบบสากล พลังงานวัดเป็นจูล แต่ในคำศัพท์ทั่วไป พลังงานส่วนใหญ่แสดงเป็นกิโลวัตต์-ชั่วโมง แต่เราต้องจำไว้ว่า ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ พลังงานจะถูกอนุรักษ์ไว้ภายในระบบปิด

อุณหพลศาสตร์

สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับหลักการที่หนึ่งและสอง กล่าวคือ พลังงานได้รับการอนุรักษ์และเพิ่มเอนโทรปี หลักการเหล่านี้กำหนดข้อ จำกัด อย่างมากในแบบจำลองใดๆ ของจักรวาล นอกจากนี้ คุณสมบัติหลายประการของอวกาศและเวลาถือกำเนิดขึ้นในความหมายทางอุณหพลศาสตร์ .

ดังนั้น ความรู้นี้ไม่ควรพิจารณาว่าเป็นโครงสร้างพื้นฐานของปฏิสัมพันธ์ที่สำคัญ ในแง่นี้ เวลากาลอวกาศเป็นอุณหพลศาสตร์ นอกจากนี้ หากเป็นที่ยอมรับในการรวมข้อโต้แย้งทางสถิติ จำเป็นต้องถามว่าขนาดของจักรวาล น่าจะเป็นอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นจักรวาลของเราจะถูกควบคุมโดยขนาดเอนโทรปิก มากกว่าที่จะควบคุมด้วยแรงสัมบูรณ์

แม่เหล็กไฟฟ้า

แรงนี้มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีคลื่นของแมกซ์เวลล์และสมการของมัน แต่ทฤษฎีเหล่านี้ไม่ค่อยเข้าใจนัก แต่ทฤษฎีเหล่านี้ไม่ได้อิงจากการตีความดั้งเดิมของเขาเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสนาม E และ B แต่อาศัยทฤษฎีของลุดวิก ลอเรนซ์ ซึ่งแม็กซ์เวลล์ไม่เคยทำ ตกลง

แมกซ์เวลล์คิดว่าสนามทั้งสองนี้จะต้องถูกเหนี่ยวนำแบบวัฏจักรเพื่อให้รักษาความเร็วของแสงไว้ ไม่เหมือนกับลอเรนซ์ เขาคิดว่าในทั้งสองสนามจะสะดวกที่จะได้รับความเข้มสูงสุดในลักษณะที่ซิงโครไนซ์พร้อม ๆ กันเพื่อรักษา ความเร็วนั้น

ดังนั้นเขา พระอาทิตย์ทำมาจากอะไรเนื่องจากไฮโดรเจนและฮีเลียมมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถผลิตพลังงาน แสง ความร้อน และแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีอิทธิพลอย่างยิ่งต่อการอนุรักษ์สิ่งมีชีวิตบนโลกของเรา