یک دلیل وجود دارد که زمین تنها جایی در سیستم خورشیدی (منظومه ی شمسی) هست که زندگی و توانایی زنده بودن و رشد در آن وجود دارد. با این فرض، دانشمندان باور دارند که ممکن است اشکالی از زندگی میکروبی یا حتی آبی در زیر سطوح یخی اروپا و انسیلادوس، یا در برکه های موجود بر روی تیتان وجود داشته باشند. اما در حال حاضر، زمین تنها مکانی است که می دانیم دارای تمام شرایط مناسب زندگی می باشد.
یکی از دلایل آن قرار گرفتن زمین بین ناحیه ی قابل سکونت خورشید ماست. به این معنی که زمین در نقطه ای مناسب و درست (نه خیلی نزدیک و نه خیلی دور) برای دریافت انرژی فراوان خورشید که شامل نور و گرمای مورد نیاز برای انجام واکنش های شیمیایی است قرار دارد. اما خورشید ما به طور دقیق برای تولید این انرژی چطور عمل می کند؟ چه مراحلی در تولید این انرژی درگیر هستند، و چطور این انرژی بر روی سیاره ی زمین و به ما می رسد؟
به ادامه ی مطلب بروید.

ساده ترین پاسخ به این پرسش ها این است که خورشید (مانند تمام ستاره ها) قادر به خلق انرژی است زیرا به طور ذاتی شامل یک واکنش عظیم گداخت است. دانشمندان باور دارند که این واکنش هنگامی شروع شده است که ابر بسیار بزرگی از گازها و ذرات (یعنی یک سحابی) تحت نیروی گرانش خود تخریب شده است (که به عنوان نظریه ی سحابی شناخته شده است). این سحابی نه تنها توپ عظیمی از نور را در مرکز سیستم خورشیدی (منظومه ی شمسی) ما ایجاد کرده، بلکه فرآیندی توسط هیدروژن (که در مرکز جمع شده است) برانگیخته شده و شروع به گداخت برای خلق انرژی خورشیدی کرده است.
این فرآیند که به لحاظ فنی به عنوان گداخت هسته ای شناخته شده است، مقدار شگفت انگیزی انرژی را به شکل نور و گرما آزاد می کند. اما گرفتن این انرژی از مرکز خورشید و رسیده آن به سیاره ی زمین و ورای آن شامل زوجی از مراحل بسیار سخت است. در انتها، تمام این انرژی به سمت لایه های خورشید رفته، و نقشی که هر کدام از آن ها ایفا می کنند در جهت حصول اطمینان از رسیدن انرژی خورشیدی به جایی است که بتواند به خلق و حفظ زندگی کمک کند.
هسته:
هسته ی خورشید ناحیه ای است که از مرکز تا حدود ۲۵-۲۰% شعاع خورشیدی گسترده شده است. در مرکز هسته انرژی توسط اتم های هیدروژن (H) که به هسته ی هلیوم (He) تبدیل می شوند به وجود می آید. این واکنش حاصل فشار و دمای بینهایتی است که در هسته وجود دارد، که به ترتیب به میزان ۲۵۰ بیلیون اتمسفر (۲۵/۳۳ تریلیون کیلو پاسکال) و ۱۵/۷ میلیون کلوین تخمین زده شده اند.
نتیجه ی اصلی گداخت چهار پروتون (هسته ی هیدروژن) به یک ذره ی آلفا (دو پروتون و دو نوترون پیوند شده با هم به صورت ذره ای که همان هسته ی هلیوم است) می باشد. دو پوزیترون از این فرآیند آزاد می شوند، به علاوه ی دو نوترینو (که دو تا پروتون را به نوترون تبدیل می کند). 
هسته تنها قسمتی از خورشید است که مقدار مناسبی گرما را از طریق گداخت تولید می کند. در واقع، ۹۹% از انرژی تولید شده توسط خورشید در ۲۴% از شعاع خورشید اتفاق می افتد. از ۳۰% این شعاع به بعد تقریبا به طور کامل گداخت متوقف می شود. مابقی خورشید توسط انرژی ای که از هسته از طریق لایه های پی در پی منتقل می شود گرم می شود و این گرما سرانجام به فوتوسفر هسته ای رسیده و به درون فضا به صورت نور خورشید یا انرژی جنبشی ذرات می گریزد.
خورشید انرژی خود را با سرعت تبدیل جرم به انرژی ۴/۲۶ میلیون تن متریکی بر ثانیه، که معادل ۳۸/۴۶۰ سپتیلیون وات (۳/۸۴۶e۱۱ وات) بر ثانیه است آزاد می کند. این مقدار معادل حدود ۹/۱۹۲e۹ مگاتن TNT بر ثانیه، یا۱۸۲۰۰۰۰۰۰۰ Tsar Bombas (قدرتمندترین بمب هسته ای حرارتی که تا کنون ساخته شده است!) می باشد.
ناحیه ی تابشی:
ناحیه ی تابشی ناحیه ای است که بلافاصله بعد از هسته قرار دارد، که تا حدود ۰/۷ شعاع خورشید گسترده شده است. انتقال گرمایی در این لایه وجود ندارد، اما ماده ی خورشیدی در این لایه به اندازه ی کافی داغ و چگال است به گونه ای که تابش گرمایی تمام آن چیزی است که برای انتقال گرمای شدید تولید شده در خارج هسته مورد نیاز است. در اصل، این فرآیند شامل یون های هیدروژن و هلیوم نشر کننده ی فوتون هایی است که مسافت کوتاهی را پیش از این که دوباره توسط سایر یون ها جذب شوند طی می کنند.
افت دما در این لایه، به طور تقریبی از ۷ میلیون کلوین در نواحی نزدیک تر به هسته تا ۲ میلیون در مرز هسته با ناحیه ی انتقال گرما می باشد. دانسیته نیز در این لایه صد برابر از ۰/۲۵ شعاع خورشیدی تا بالای ناحیه ی تابشی افت می کند، از ۲۰ گرم بر سانتیمتر مکعب یعنی نزدیک ترین ناحیه به هسته تا تنها ۰/۲ گرم بر سانتیمتر مکعب در مرز بالایی.
ناحیه ی همرفت (انتقال گرما):
این ناحیه لایه ی خارجی خورشید است که شامل هر چیزی ورای ۷۰% شعاع داخلی خورشید (یا از سطح تا حدود ۲۰۰۰۰۰ کیلومتر زیر آن) است. در اینجا، دما کمتر از ناحیه ی تابشی است
و اتم های سنگین تر به طور کامل یونیزه نمی شوند. در نتیجه، انتقال گرما به صورت تابشی اثر کمتری دارد، و دانسیته ی پلاسما جهت ایجاد جریانات همرفت به اندازه ی کافی پایین است.
به این دلیل، سلول های گرمایی صعودی حامل بیشترین مقدار گرما به سمت خارج فوتوسفر خورشید هستند. به محض این که این سلول ها تنها به زیر سطح فوتوسفر می رسند، ماده ی تشکیل دهنده ی آن ها خنک شده و منجر به افزایش دانسیته ی آن ها می شود. این پدیده موجب غرق شدن دوباره ی آن ها در زیر ناحیه ی همرفت (انتقال گرما) می شود، جایی که آن ها گرمای بیشتری را جذب کرده و چرخه ی همرفت به این ترتیب ادامه می یابد.
در سطح خورشید، افت دما تا حدود ۵۷۰۰ کلوین است. همرفت متلاطم این لایه از خورشید چیزی است که سبب ایجاد قطب های مغناطیسی شمالی و جنوبی در سرتاسر سطح خورشید می شود. همچنین در این لایه است که لکه های خورشیدی ایجاد می شوند، که به صورت بخش هایی تیره در مقایسه با نواحی اطراف ظاهر می شوند. این لکه ها متناظر هستند با شدت های میدان شار مغناطیسی که از همرفت جلوگیری می کنند و سبب افت دما در نواحی ای در سطح در مقایسه با ماده ی محیطی می شوند.
فوتوسفر: 
در آخر، فوتوسفر وجود دارد، یعنی سطح مریی خورشید. در این سطح است که نور خورشید تابیده شده و گرما به سطح منتشر کننده به سمت فضا منتقل می شود. دما در این لایه در گستره ای بین ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ کلوین (۵۷۳۰-۴۲۳۰ درجه ی سانتیگراد؛ ۱۰۳۴-۷۶۴۶ فارنهایت) قرار دارد. چون قسمت بالایی فوتوسفر خنک تر از بخش پایینی آن است، تصویر خورشید در مرکز نسبت به لبه ی قرص خورشید روشن تر به نظر می رسد، این پدیده به عنوان تیرگی لبه شناخته می شود. فوتوسفر دهها تا صدها کیلومتر ضخامت دارد، و همچنین ناحیه ای از خورشید است که نسبت به نور مریی تیره است. دلایل این پدیده کاهش مقدار یون های هیدروژن با بار منفی (-H) است، که به راحتی نور مریی را جذب می کنند. در مقابل، نور مریی ای که ما میبینیم در اثر واکنش الکترون ها با اتم های هیدروژن جهت تولید یون های -H به وجود می آید.
انرژی نشر شده از فوتوسفر سپس از طریق فضا منتشر شده و به اتمسفر زمین و سایر سیارات سیستم خورشیدی (منظومه ی شمسی) می رسد. در اینجا بر روی زمین، لایه ی بالایی اتمسفر (لایه ی اوزون) بیشتر تابش ماورا بنفش (UV) خورشید را فیلتر می کند، اما مقداری از آن به سطح زمین می رسد. انرژی ای که به سطح زمین می رسد سپس توسط هوا و پوسته ی زمین جذب شده، سیاره ی ما را گرم کرده و موجودات زنده ای را با منبعی از انرژی به وجود می آورد.
خورشید در مرکز فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی بر روی زمین قرار دارد. بدون آن، چرخه ی زندگی گیاهان و حیوانات پایان می یابد، ریتم شبانه روزی تمام جانوران زمینی به هم خورده و درجا، تمام زندگی بر روی زمین متوقف می شود. اهمیت خورشید از زمان های پیش از تاریخ، با تمدن هایی که آن را خدا می دانستند (اغلب، به عنوان خدای ارشد در میان خدایان خود) مشخص شده است.
اما تنها کشورهای کمی در گذشته بوده اند که فرآیند تولید کننده ی نیروی خورشید را درک کرده بودند. به لطف پژوهش فیزیکدان ها، اخترشناسان و بیولوژیست ها، اکنون می توانیم درک کنیم که چطور خورشید انرژی تولید می کند و چطور این انرژی را به سیستم خورشیدی ما می رساند. مطالعه ی جهان شناخته شده، با انواع سیستم های ستاره ای و سیارات فراخورشیدی خود نیز به ما در مقایسه ی آن ها با سایر انواع ستاره ها کمک می کند.
مترجم : مهرک فرجی 
منبع : phys.org
آرش بوالحسنی-هوش فرازمینی 


تاريخ : ۱۳٩٤/٩/۳٠ | ٩:٤٥ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی