منو
 کاربر Online
343 کاربر online
 : نجوم
برای پاسخ دادن به این ارسال باید از صفحه قبلی اقدام کنید.   کاربر offline دبیر گروه نجوم 3 ستاره ها ارسال ها: 1615   در :  پنج شنبه 24 دی 1388 [17:53 ]
  ساختار خورشيد - لايه‌هاي بخش‌ دروني خورشيد
 

گر بخواهيم كل ساختار خورشيد را به سادگی طبقه تشریح كنيم، دو لایه اصلی خواهیم داشت: بخش دروني و بخش بيروني دو قسمت اصلي هستند كه هر كدام از آنها نیز خود به چندين زير لايه تقسيم مي شوند. ما در اينجا بررسي ساختار خورشيد را ابتدا از هسته كه دروني‌ترين بخش لايه دروني خورشيد است، شروع و سپس به ترتيب لايه‌ها را از درون به بيرون بررسي خواهيم كرد.
لايه‌هاي بخش‌ دروني خورشيد:
هر آن چه ما از سطح خورشيد مي بينيم، فقط مربوط به لايه‌هاي بيروني خورشيد است. برخلاف لايه‌هاي بيروني و جو آن كه هنگام كسوف (يا به طور مصنوعي و با استفاده از تاج نگار) مي‌توان آنها را ديد، لايه‌هاي دروني را به هيچ وجه نمي‌توانيم ببينيم. اما براساس مشاهدات همين سطح و يافته‌هاي فيزيكي به دست آمده، اخترفيزيكدان‌ها براساس قوانين فيزيكي و روابط رياضي و با استفاده از شبيه سازي‌هاي رايانه‌اي،‌ مدلي را براي درون خورشيد ارائه كرده‌اند كه به مدل استاندارد خورشيد مشهور است.
بر مبناي مدل استاندارد خورشيد، درون خورشيد به سه ناحيه تقسيم مي‌شود: ناحيه مركزي (يا هسته خورشيد)، لايه تابش و لايه همرفتي.
1-هسته خورشيد (Core)
ناحيه مركزي يا هسته خورشيد درواقع كوره خورشيد است. در اين ناحيه، انرژي اصلي خورشيد توليد مي‌شود. با توجه به ميزان عظيم انرژي خارج شده از خورشيد و نیز با در نظر گرفتن این امر که تا به امروز تولید انرژي مذکور حدود 5/4 ميليارد سال ادامه داشته است، اختر فيزيكدان‌ها به اين نتيجه رسيده‌اند كه منشأ اين انرژي چيزي جز واكنش‌هاي هسته‌اي نيست. خورشيد ما در مرحله هيدروژن‌سوزي است؛ يعني چهار پروتون (هسته اتم هيدروژن) طي مراحل مختلف با هم تركيب مي‌شوند و هسته اتم هليوم (دو پروتون و دو نوترون) را مي‌سازند. اگر جرم هليوم را با مجموع جرم چهار پروتون مقايسه كنيم، در می¬یابیم كه مقداري كسري جرم وجود دارد. همين كسري جرم است كه به انرژي و نور تبديل مي‌شود و منشأ انرژي خورشيد و ستاره‌هاست.
مبناي انرژي هسته‌اي همان چيزي است كه در رابطه معروف اينيشتين E=mc2 نهفته است. بنا به اين رابطه هر جسمي به جرم m انرژي معادل E در خود نهفته دارد. در اينجا C سرعت نور است. به عنوان مثال اگر جسمي به جرم يك گرم را بتوانيم به انرژي تبديل كنيم، به اندازه 90000000000000 (1013×9) ژول انرژي توليد مي‌شود. اين مقدار انرژي معادل انرژيي است كه از سدي معمولی، در مدت يك سال به دست مي‌آيد.
مدل‌هاي رايانه‌اي نشان مي‌دهند كه دماي مركز خورشيد حدود 15000000درجه كلوين است. اين با حداقل دماي 10000000درجه كلوين كه براي شروع واكنش همجوشي هسته‌اي لازم است، مطابقت دارد. هرچه به لبه هسته مركزي نزديك‌تر شويم از اين دما كاسته مي‌شود.
2-منطقه تابش (Radiation)
بعد از هسته مركزي ناحيه تابش قرار دارد. حال ببينيم چرا به اين لايه ناحيه تابش مي‌گويند. همان طور كه گفته شد،‌ در مركز خورشيد دما آن چنان بالاست كه اتمها با سرعت‌هاي بسيار زیادی حركت مي‌كنند. چون چگالي اين ناحيه خيلي زياد است (حدود 150000كيلوگرم بر مترمكعب) اين اتمها به شدت با هم برخورد مي‌كنند. طي اين برخوردها، اتمها همه الكترون‌هاي خود را از دست ميدهند. و چون الكترون‌هاي هر اتمي، فوتون‌ها (ذرات نور و ديگر امواج الكترومغناطيسي) را جذب و سپس گسيل مي‌كنند، اين ناحيه نسبت به نور شفاف است. در نتيجه نور توليد مي كنند. فوتون‌هايي كه در نتيجه انرژي توليد شده در واكنش‌هاي هسته‌اي توليد مي‌شوند، چون مانعي در مسير حركتشان نيست اكثراً بدون برخورد با پروتون‌ها يا الكترون‌ها،‌ به طرف بالا حركت مي‌كند. با دور شدن از مركز خورشيد، از مقدار دما هم كاسته مي‌شود. در مرز هسته مركزي، دما آن‌قدر پايين مي‌آيد كه فرآيند همجوشي قطع مي‌شود و از ميزان برخوردها کاسته مي‌شود. چگالي هم كاهش چشمگیری پيدا مي‌كند (به حدود 15000 كيلوگرم بر مترمكعب مي‌رسد)، در نتيجه، الكترون‌ها فرصت پيدا مي‌كنند كه دوباره به هسته‌ها بپيوندند. اين اتفاق باعث خواهد شد كه از تعداد فوتون‌هايي كه به سمت سطح خورشيد در حركت‌اند، كاسته ‌شود و هر چه از سطح هسته مركزي بالاتر مي‌رويم، از شفافيت لايه كاسته مي‌شود و بر كدر بودن آن افزوده مي‌شود. سرانجام در ناحيه‌اي كه 200000 كيلومتر پايين‌تر از نورسپهر است تمامي فوتون‌ها جذب مي‌شوند و ديگر نوري به بالا نمي‌رسد.
حالا سؤال مهمي پيش مي‌آيد: با جذب فوتون‌ها،‌ انرژي فوتون‌ها چه مي‌شود؟ در پاسخ بايستي گفت: انرژي فوتون‌‌ها بايد از خورشيد خارج شود. در غير اين صورت، تجمع انرژي آن قدر زياد مي‌شود كه موجب انفجار خورشيد مي‌شود. اين واقعيت كه ما نور آفتاب ـ نور مرئي ـ را مي‌توانيم ببينيم حكايت از آن دارد كه اين انرژي به نحوي از خورشيد خارج مي‌شود. در اين مرحله و لایه بعدی آن، انرژي بدست آمده در ناحيه‌هاي دروني به صورت جريان همرفتي به سطح خورشيد مي‌رسد و از سطح خورشید دوباره به صورت نور و ديگر پرتو‌هاي الكترومغناطيسي (براي مثال پرتو ايكس و فرابنفش) به خارج گسيل مي‌شود.
3-لايه همرفتي (Convection)
مدل‌هايي كه براي توصيف ساختار دروني خورشيد ارائه مي‌شوند وجود لايه‌اي را پيش‌بيني مي‌كنند كه در آن انرژي به صورت جريان همرفتي به سطح خورشيد منتقل مي‌شود. لايه همرفتي، خارجي‌ترين بخش دروني خورشيد است كه ضخامتي حدود 200000كيلومتر دارد و زير نورسپهر و بالاي لايه تابش قرار دارد. پديده همرفتي براي همه ما آشناست. در جو زمين نيز چنين اتفاقي رخ مي‌هد؛ هواي گرمتر در سطح زمين به بالا مي‌رود و هواي سرد جایگزین آن می شود. به اين ترتيب تعادل گرمايي در محيط به وجود مي‌آيد. اين پديده اهميت فراواني در انتقال انرژي از لايه‌هاي دروني به سطح خورشيد دارد. اتفاقي كه در خورشيد مي‌افتد، به بیان خيلي ساده شبيه اتفاقي است كه در كتري پر از آب در حال جوش رخ مي‌دهد. در آب در حال جوش انرژي درون كتري به صورت حبابي از بخار به سطح مي‌آيد و در سطح پس از گسيل ملكول‌هاي داغ به بيرون (به صورت بخار آب)، آب سرد شده دوباره به درون كتري برمي‌گردد. در خورشيد نيز مواد داغ نزديك لايه همرفتي با رفتن به سمت بالا، انرژي را به سطح مي‌رسانند. سپس سرد مي‌شوند و دوباره به درون بر مي گردند. شايد يادآوري اين نكته خالی از لطف نباشد كه تابش و همرفتي دو طریقه كاملاٌ متفاوت انتقال انرژي از نقطه‌اي به نقطه ديگر است.

  امتیاز: 0.00