سایت نجوم ایران ( مرکز اطلاع رسانی اخبار رسمی نجومی، ستاره شناسی، هوافضا، آسمان شب و اخترفیزیک ایران و جهان) ؛

نيروي گريز از مرکز حاصل از اين حرکت چرخشي خورشيد، 18 ميليون بار ضعيف‌تر از نيروي جاذبه در سطح خورشيد در ناحيه استواي آن است. همچنين نيروي جاذبه سياراتي که به دور خورشيد مي‌گردند، قادر نيست بر جاذبه بسيار قوي خورشيد تاثير محسوسي بگذارد و در شکل ظاهري آن تغييري ايجاد نمايد.

خورشيد به دليل داشتن ساختار پلاسمايي مانند سيارات سنگي داراي مرز و محدوده مشخص و معيني نيست و در بخش‌هاي خارجي‌تر، چگالي گازهاي آن کمتر مي‌شود که مي‌توان اين‌طور نتيجه گرفت که رابطه‌اي نمايي بين فاصله گازها از هسته خورشيد و ميزان چگالي آن‌ها وجود دارد. شعاع خورشيد به صورت خطي مستقيم از هسته آن تا لبه شيدسپهر در نظر گرفته مي‌شود. شيدسپهر يا فوتوسفر لايه‌اي از سطح خارجي خورشيد است که به آساني با چشم غيرمسلح قابل رويت بوده و به عنوان لبه خورشيد در نظر گرفته مي‌شود. گازها در اين منطقه بسيار سردتر از آن هستند که بتوانند به خوبي بدرخشند و پرتوافشاني نمايند. هسته خورشيد، ده درصد از کل حجم خورشيد را شامل مي‌شود که 40% از کل جرم خورشيد را در خود جاي داده است. بخش داخلي خورشيد به طور مستقيم قابل مشاهده نيست و خود خورشيد نيز به علت داشتن تشعشعات شديد الکترومغناطيسي به طور شفاف و واضح قابل مشاهده نيست.

گذار يا انتقال حرارتي در ارتفاع دقيق و معيني از سطح خورشيد رخ نمي‌دهد، بلکه به صورت هاله‌اي لايه فام‌سپهر را احاطه کرده است که اين ‌هاله از روي زمين قابل مشاهده نيست و تنها مي‌توان از فضا و با استفاده از تلسکوپ‌‌هاي حساس به طيف‌سنجي اشعه فرابنفش آن را رصد نمود.

نور خورشيد منبع اصلي تأمين انرژي در زمين است. [ثابت خورشيدي]، مقدار انرژي‌اي است که هر منطقه‌اي که مستقيماً تحت تاثير تابش نور خورشيد قرار مي‌گيرد، دريافت مي‌کند. ثابت خورشيدي براي منطقه‌اي در فاصله يك واحد نجومي ‌از خورشيد، که زمين نيز در همين فاصله قرار گرفته، تقريباً برابر با 1370 وات به ازاي هر مترمربع است.

نوري که از خورشيد به سطح کره زمين مي‌رسد، بسيار ضعيف‌تر از آن چيزي است که بايد به زمين برسد که البته علت اين امر برخورد نور خورشيد با جوّ زمين است. بنابراين ميزان ثابت خورشيدي براي هر نقطه‌اي که در شرايط هوايي مطلوب و غيرابري تحت تاثير تابش مستقيم نور خورشيد قرار گيرد (زماني که خورشيد در [سمت الرأس]  -که همان نقطه اوج خورشيد است- قرار داشته باشد) حدود 1000 وات به ازاي هر يك متر مربع است.

اين انرژي مي‌تواند با روش‌هاي طبيعي و مصنوعي گوناگوني تحت کنترل درآمده و به خدمت گرفته شود. به عنوان مثال، گياهان در فرايند فوتوسنتز نور خورشيد را جذب کرده و با تغيير اين انرژي به ترکيبات شيميايي اکسيژن توليد مي‌كنند و ترکيبات کربن‌داري چون دي‌اکسيدکربن را كاهش مي‌دهند. همچنين گرما و يا انرژي الکتريکي توليد شده توسط باتري‌هاي خورشيدي نيز نقش بزرگي در تامين نيازهاي بشر امروزي ايفا مي‌کند. انرژي نهفته در نفت خام و ساير سوخت‌هاي فسيلي نيز در اصل ميليون‌ها سال پيش در اثر تابش نور خورشيد به گياهان و تشکيل مواد آلي در آن‌ها به وجود آمده است.

[اشعه فرابنفش] خورشيد داراي خاصيت گندزدايي و ضدعفوني‌کنندگي است که مي‌توان از آن براي ضدعفوني کردن آب و تجهيزات گوناگون (مانند تجهيزات پزشکي) بهره گرفت. اين اشعه داراي فوايد پزشکي گوناگوني است که در اين ميان، مي‌توان به توليد "ويتامين د" در بدن در اثر تابش آن به پوست اشاره کرد.

هنگامي که بادهاي خورشيدي به زمين مي‌رسند باعث به وجود آمدن پديده‌هاي گوناگوني از جمله شکل‌گيري شفق‌هاي قطبي در عرض‌هاي جغرافيايي مياني و بالاتر و ايجاد اختلال در ارتباطات راديويي و همچنين قطع جريان برق مي‌شوند.

با وجود آنکه خورشيد نزديک‌ترين ستاره به زمين است و طي ساليان متمادي دانشمندان بسياري به دقت آن را مورد بررسي و مطالعه قرار داده‌اند، اما هنوز سوالات بي‌پاسخ بي‌شماري در رابطه با خورشيد باقي مانده است؛ از جمله آنکه چرا جوّ خارجي خورشيد داراي درجه حرارتي معادل با يك ميليون کلوين است، در حالي که درجه حرارت سطح خورشيد که شيدسپهر ناميده مي‌شود تنها 6000 کلوين است.

مشاهدات از روي زمين نشان داده است که مسير حرکت خورشيد در آسمان در طي يک سال دائماً در حال تغيير است، به صورتي که اگر در طي يک سال هر روز در ساعت و دقيقه معيني از خورشيد عکسي گرفته شود و سپس نتايج تمام عکس‌ها در قالب يک عکس کنار هم قرار داده شود، مشاهده خواهد شد که مسير حرکت خورشيد شبيه به عدد 8 انگليسي است. آشکارترين تغيير در مسير حرکت خورشيد در آسمان در طي يک سال، تغيير زاويه 47 درجه‌اي آن بين شمال و جنوب (به دليل کج بودن 5/23 درجه‌اي محور زمين نسبت به خورشيد) است که همين امر، اصلي‌ترين عامل پيدايش فصول در زمين محسوب مي‌شود. همچنين، طبق قانون دوم كپلر به دليل بيضوي بودن مدار حرکت زمين به دور خورشيد، هنگامي که زمين در مدار خود به خورشيد نزديک مي‌شود، بر شتاب حرکت آن افزوده شده و با دور شدن از خورشيد از سرعت آن کاسته مي‌شود.

خورشيد از نظر ميدان مغناطيسي يک ستاره فعال محسوب مي‌شود و داراي قطب‌هاي مغناطيسي بسيار قوي و متغيري است که هر سال تغيير مي‌کنند و هر 11 سال جاي آنها به کلي عکس مي‌شود. با استفاده از مدل‌هاي شبيه‌سازي‌شده رايانه‌اي و با در نظر گرفتن سير تکامل و نابودي ستارگان تخمين زده مي‌شود که تا به حال در حدود 57/4 ميليارد سال از عمر خورشيد سپري شده است و تقريباً مي‌توان گفت خورشيد در نيمه عمر خود قرار دارد.

تخمين زده مي‌شود که حدود 59/4 ميليارد سال پيش، از همپاشي سريع يک ابر مولکولي هيدروژني عظيم باعث پيدايش خورشيد يعني پيدايش يک ستاره نسل سوم شد که اين ستاره جوان در يک مدار تقريباً دايره‌اي‌شکل گردشش را به دور مرکز کهکشان راه شيري آغاز کرد؛ گردشي که هر يک دور آن 26000 سال نوري است.

خورشيد در حال حاضر تقريباً در دوران ميانسالي خود به سر مي‌برد و نيمي ‌از عمر خود را سپري کرده است. اين ستاره با سرعتي باور نکردني جرم را در هسته خود به انرژي تبديل مي‌کند؛ يعني در هر ثانيه بيش از 26/4 ميليون تن ماده در هسته خورشيد به انرژي تبديل مي‌شود که اين امر موجب درخشندگي و پرتوافشاني شديد خورشيد مي‌شود. با توجه به سرعت تبديل جرم به ماده در خورشيد، مي‌توان اين‌گونه نتيجه گرفت که تا به امروز خورشيد جرمي ‌معادل با 100 برابر جرم زمين را به انرژي تبديل کرده است. خورشيد از آغاز شکل‌گيري چيزي در حدود 10 ميليارد سال تحت عنوان يک ستاره رشته اصلي به سوختن ادامه خواهد داد.

خورشيد از جرم کافي برخوردار نيست تا بتواند در پايان عمرش به عنوان يک ابرنواختر منفجر شود. اما 5 الي 6 ميليارد سال ديگر خورشيد وارد مرحله‌اي مي‌شود که به آن مرحله غول سرخ گفته مي‌شود. همچنان که سوخت هيدروژني خورشيد مصرف مي‌شود و هسته آن منقبض و هر لحظه گرم‌تر مي‌شود، لايه خارجي خورشيد شروع به بزرگ شدن مي‌کند. پيش از شروع همجوشي هليوم در هسته خورشيد، همجوشي هيدروژن در لايه‌اي اطراف هسته آغاز مي‌شود. سپس در اثر بالا رفتن دماي هسته مرکزي خورشيد همجوشي هسته‌اي هليوم آغاز مي‌شود که منجر به توليد کربن و اکسيژن درون هسته مي‌شود.

ناپايداري دماي داخلي خورشيد منجر به از دست رفتن جرم از سطح خورشيد مي‌شود. از طرفي بزرگ شدن لايه خارجي خورشيد تا جايي ادامه مي‌يابد که اين لايه به نزديكي مدار کنوني کره زمين خواهد رسيد. البته تحقيقات و مطالعات اخير حاکي از آن است که جرمي كه خورشيد قبل از آن که به مدار زمين برسد از سطح خود از دست داده است، منجر به كاهش تاثير گرانشي آن و در نتيجه عقب راندن مدار زمين مي‌شود. به‌طوري‌که زمين در فاصله دورتري از خورشيد قرار خواهد گرفت و هنگامي که لايه خارجي خورشيد به مدار کنوني زمين مي‌رسد، زمين احتمالاً از غرق شدن در دل خورشيد محفوظ خواهد بود.

چرخه حيات خورشيد از آغاز پيدايش تا تبديل شدن به يک کوتوله سفيد و خاموش (منبع: ناسا)

هنگامي‌که خورشيد در مرحله آخر عمر خود منبسط مي‌شود تا به يک [غول سرخ] تبديل شود، قطرش حدود 150 برابر بزرگ‌تر خواهد شد. گازهاي منبسط‌ شده و داغ خورشيد، رنگ زرد و حرارت خود را از دست مي‌دهند و قرمزرنگ و سرد خواهند شد، اما به دليل بزرگ‌تر شدن سطح خورشيد، درخشندگي آن تا 1000 برابر افزايش مي‌يابد و نور بيشتري از خود ساطع خواهد کرد.

لکه‌هاي خورشيدي حوزه‌هايي هستند که به علت وجود فعاليت‌هاي بسيار شديد مغناطيسي در اين نقاط، انتقال حرارت در آنها متوقف شده و هيچ‌گونه جريان همرفتي در اين نقاط وجود ندارد که اين امر مانع از انتقال دماي بسيار بالاي سطح داخلي و بسيار داغ خورشيد به اين نواحي و در نتيجه، سردتر بودن اين نقاط نسبت به ساير مناطق خورشيد مي‌شود. اين مناطق مغناطيسي منجر به گرمايش شديد تاج و شکل‌گيري مناطق فعال در خورشيد مي‌شود و خود، منبع شکل‌گيري [شراره‌هاي عظيم خورشيدي] و [فوران انبوه تاج خورشيدي] به خارج هستند. لکه‌هاي خورشيدي بسيار عظيم، مي‌توانند وسعتي معادل با ده‌‌ها هزار کيلومتر داشته باشند.

تعداد لکه‌هاي خورشيدي قابل رويت ثابت نيستند و در طول يک دوره يازده ساله چرخه خورشيدي تعداد آن‌ها تغيير مي‌کند. در ابتداي هر دوره از چرخه خورشيدي لکه‌هاي خورشيدي کمي قابل رويت هستند و گاهي نيز هيچ لکه خورشيدي مشاهده نمي‌شود. با گذشت زمان و ادامه چرخه خورشيدي بر تعداد لکه‌هاي خورشيدي افزوده مي‌شود. اين لکه‌ها به مرور حرکت کرده و به خط استواي خورشيد نزديک مي‌شوند. لکه‌هاي خورشيدي معمولاً به صورت يک جفت و با قطب‌هاي مغناطيسي مخالف وجود دارند. در هر جفت لکه خورشيدي، قطب مغناطيسي لکه‌ها به طور تناوبي در هر چرخه خورشيدي عوض مي‌شود. بنابراين لکه‌اي که در يک چرخه خورشيدي قطب شمال محسوب مي‌شود در چرخه بعدي قطب جنوبي خواهد بود.

چرخه‌‌هاي خورشيدي تاثير فراواني بر فضاي منظومه شمسي دارد که تاثير آن بر شرايط جوي و آب و هواي زمين نيز کاملاً محسوس و آشکار است. كاهش فعاليت چرخه خورشيد و ظاهر شدن تعداد لکه‌هاي خورشيدي کم، منجر به سرد شدن زمين و بالعكس، فعاليت بالاتر از حد متوسط خورشيد در طي يک چرخه خورشيدي، منجر به گرم‌تر شدن زمين مي‌شود.

نوترينو ذره‌اي بنيادي و خنثي است که در ضمن واپاشي بتاي هسته‌هاي اتمي ‌همراه با الکترون يا پوزيترون گسيل مي‌شود. همانند نوترون، نوترينو نيز بار الکتريکي ندارد؛ نوترينو با الکترون‌ها عملاً اندرکنش نمي‌کند و باعث يونش قابل‌توجه محيط نمي‌شود. نوترينو ذره بنيادي ناپايدار و سبکي است که جرمش در حدود 200/1 جرم الکترون است. افزون بر اين، برهمکنش نوترينو با هسته‌ها خيلي ضعيف است.

انرژي الکترون حاصل از واپاشي ذره بتا مي‌تواند مقادير مختلف، از صفر تا مقدار ماکزيمم معين W را داشته باشد. مهم است بدانيم که اين مقدار ماکزيمم درست برابر با انرژي دروني آزاد شده در ضمن واکنش مذكور است. براي سازگاري با قانون بقاي انرژي بايد فرض کرد که در جريان واپاشي ذره بتا همراه با الکترون يک ذره ديگر نيز (يعني نوترينو) تشکيل مي‌شود.

اين ذره انرژي اي را با خود حمل مي‌کند که مکمل انرژي الکترون تا W است. اگر نوترينو انرژي‌اي نزديک به W با خود حمل کند، انرژي الکترون نزديک به صفر است. اگر انرژي نوترينو کم باشد، برعکس، انرژي الکترون نزديک به W است. تحليل تفضيلي از واپاشي به دلايل متقاعدکننده ديگري بر گسيل نوترينو در اين فرايند دلالت دارد.

در هر ثانيه 10¹² عدد نوترينو از بدن ما عبور مي‌كند، اما از آنجا كه نوترينوها تقريباً هيچ‌گاه بر ماده تاثيري نمي‌گذارند، ما متوجه عبور آنها نمي‌شويم و درست به همين دليل است كه مي‌توانند به آساني از مركز خورشيد، جايي كه حركت فوتون‌ها به دليل چگالي بالا قرن‌ها طول مي‌كشد، به بيرون گسيل شوند.

هرچند نوترينوها را نمي‌توان به راحتي به كمك آشكارسازها شكار كرد، اما برخي فعل و انفعالات هسته‌اي را مي‌توان به كمك نوترينوها تسريع كرد و از اين طريق به وجود آن‌ها پي‌برد. با اين وجود، باز هم تعداد نوترينوهايي كه در اين آزمايش‌ها به دست مي‌آمد، يك‌سوم تعداد كل نوترينوهايي بود كه بر اساس مدل‌هاي رايانه‌اي پيش‌بيني مي‌شد.

براي توجيه مسأله نوترينوي خورشيدي، فرضيه‌هاي مختلفي بيان شد که در آنها سعي شده بود با بيان اين موضوع که دماي داخلي خورشيد کمتر از آنچه که تخمين زده مي‌شود است، مسأله کم بودن شار نوترينوهاي دريافتي روي زمين توجيه شود. همچنين به اين موضوع نيز اشاره شده بود که نوترينوها هنگامي‌که فاصله بين خورشيد تا زمين را طي مي‌کنند، داراي نوساناتي مي‌شوند که ممکن است همه آنها توسط آشکارسازهاي روي زمين شناسايي و دريافت نشوند.

به همين جهت در دهه 1980، چندين رصدخانه آشکارساز نوترينوي بسيار دقيق مانند [رصدخانه نوترينوي سادبري] در كانادا و [رصدخانه کميوکنده] در ژاپن ساخته شد تا دانشمندان بتوانند با دقت هرچه بيشتري تعداد نوترينوهاي دريافتي را اندازه بگيرند. نتايج اين تحقيقات در نهايت منجر به کشف اين موضوع شد که نوترينوها داراي [جرم ساکن]  بسيار کوچکي هستند که به‌راستي مي‌توانند دچار نوسان شوند.

 افزون بر اين، در سال 2001 دانشمندان رصدخانه سادبري موفق شدند هر سه نوع نوترينوي دريافتي (نوترينوي الكتروني، [موئون]، و [تائو]) را به طور مستقيم شناسايي و آشکار کنند و به اين ترتيب انتشار نوترينوي خورشيد به طور کلي با نتايج حاصل از شبيه‌سازي استاندارد خورشيد مطابقت داشت، هرچند که با توجه به ميزان انرژي نوترينوها، تنها يک سوم نوترينوهاي ديده شده روي زمين از نوع الکتروني هستند.

خورشيد به عنوان يک پديده مافوق طبيعه و به عنوان يکي از خدايان توسط بسياري از انسان‌هاي دوران باستان مورد پرستش و ستايش قرار مي‌گرفته است که از آن ميان، مي‌توان به ساکنان امريکاي جنوبي و همچنين ساکنان مکزيک امروزي اشاره کرد.

احتمالاً [اراتوستنس] اولين فردي بود که موفق شد به طور دقيق فاصله بين زمين و خورشيد را معادل 149 ميليون کيلومتر محاسبه کند که اين رقم تقريباً با اندازه‌گيري‌هاي امروزي مطابقت دارد. اين فرضيه که خورشيد در مرکز فضايي قرار دارد که ساير سيارات به گرد آن مي‌چرخند، توسط يکي از يونانيان باستان به نام  [آريستارکوس] و همچنين مردم هندوستان مطرح شد که اين فرضيه بعدها توسط [نيکلاس کوپرنيک] دوباره جان تازه‌اي به خود گرفت و رواج يافت. در اوايل قرن هفدهم، اختراع تلسکوپ به دانشمندان و اخترشناساني چون [توماس هريوت] و [گاليلو گاليله] کمک کرد تا بتوانند در مورد جزئيات بيشتري چون لکه‌‌هاي خورشيدي تحقيق کنند.

گاليله اولين کسي بود که بررسي‌ها و تحقيق‌هايي روي لکه‌هاي خورشيدي انجام داد و سرانجام موفق به کشف اين موضوع شد که اين لکه‌ها بر روي سطح خورشيد قرار دارند، نه آنکه اجرام کوچکي باشند که مابين زمين و خورشيد قرار گرفته باشند. ايزاک نيوتن اولين بار با استفاده از يک منشور به بررسي نور خورشيد پرداخت و متوجه شد نور خورشيد از طيف وسيعي از نور با طول موج‌هاي مختلف و در نتيجه از رنگ‌هاي مختلف تشکيل شده است.

در دهه 1970، [هليوس1] و ايستگاه فضايي [اسکاي‌لب] با کمک تلسکوپ آپولو که داخل اين ايستگاه تعبيه شده بود، موفق شدند اطلاعات بسيار ارزشمندي درباره بادهاي خورشيدي و مشخصات تاج خورشيدي در اختيار دانشمندان قرار دهند. هليوس1 ساخت مشترک ايالات متحده آمريکا و آلمان بود که در مداري نزديک‌تر از مدار سياره تير به دور خورشيد گردش کرد و اطلاعاتي در مورد بادهاي خورشيدي به زمين ارسال نمود.

تاج خورشيدي در اين تصوير كه توسط فضاپيماي سوهو گرفته شده‌ است، به وضوح مشاهده مي‌شود (عكس از ناسا)

در سال 1980 [ماموريت فضايي سولار ماکسيمم] توسط ناسا انجام شد که هدف از آن، مطالعه امواج گاما، اشعه ايکس و اشعه فرابنفش ساطع شده از خورشيد در طي يک دوره از فعاليت شديد خورشيدي بود.اما چند ماه پس از پرتاب اين فضاپيما، نقص الکتريکي در يکي از بخش‌ها باعث توقف فعاليت آن شد و تا 3 سال بعد، يعني تا زماني‌که خدمه شاتل چلنجر موفق به تعمير اين فضاپيما شدند، همچنان بدون آنکه اطلاعات يا عکسي به زمين ارسال کند به گردش خود در مدارش به دور خورشيد ادامه داد. سولار ماكسيمم  پس از تعمير و قبل از بازگشت به زمين در سال 1989 توانست نقش مهمي در ارسال طلاعات و عکس‌هاي موردنياز دانشمندان به زمين ايفا کند.  فضاپيماي ژاپني [يوهکو] (به معناي پرتوي خورشيد) در سال 1991 به فضا پرتاب شد و به بررسي شعله‌هاي خورشيدي با استفاده از اشعه ايکس پرداخت و به دانشمندان کمک کرد تا بتوانند فرق‌هايي بين شعله‌هاي خورشيدي قائل شوند و به تقسيم‌بندي آنها بپردازند. خورشيدگرفتگي حلقوي سال 2001 منجر به اختلال در رديابي خورشيد توسط  اين فضاپيما شد و در پي آن،  کليه فعاليت‌هاي يوهكو متوقف شد. اين فضاپيما در سال 2005 با ورود به جوّ زمين سوخت و نابود شد.   يکي از مهم‌ترين ماموريت‌هاي فضايي انجام شده تا به امروز در رابطه با خورشيد، [فضاپيماي سوهو] بوده است که در دوم دسامبر سال 1995 به فضا پرتاب شد که مدت ماموريت آن 2 سال در نظر گرفته شده بود. در حال حاضر، سوهو بيش از 10 سال است که همچنان در حال ارسال اطلاعات و عکس‌هاي بسيار مفيد به زمين است.