ดวงอาทิตย์ (The Sun) คือดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงศูนย์กลางของระบบสุริยะ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.4 ล้านกิโลเมตร หรือ 109
เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางโลก อยู่ห่างจากโลก 149,600,000
กิโลเมตร หรือ 1 หน่วยดาราศาสตร์ (AU)
ดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าโลก 333,000 เท่า
แต่มีความหนาแน่นเพียง 0.25 เท่าของโลก เนื่องจากมีองค์ประกอบเป็นไฮโดรเจน 74% ฮีเลียม 25% และธาตุชนิดอื่น 1% (ข้อมูลเพิ่มเติม NASA Sun Fact Sheet)
โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์
- แก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (Fusion core) อยู่ที่ใจกลางของดวงงอาทิตย์ถึงระยะ 25% ของรัศมี แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้มวลสารของดาวกดทับกันจนอุณหภูมิที่ใจกลางสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันหลอมอะตอมของไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียม และปลดปล่อยพลังงานออกมา
- โซนการแผ่รังสี (Radiative zone) อยู่ที่ระยะ 25 - 70% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นจากแก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำขึ้นสู่ชั้นบนโดยการแผ่รังสีด้วยอนุภาคโฟตอน
โซนการพาความร้อน (Convection zone) อยู่ที่ระยะ 70
- 100% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นไม่สามารถแผ่สู่อวกาศได้โดยตรง
เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์เต็มไปด้วยแก๊สไฮโดรเจนซึ่งเคลื่อนที่หมุนวนด้วยกระบวนการพาความร้อน
พลังงานจากภายในจึงถูกพาออกสู่พื้นผิวด้วยการหมุนวนของแก๊สร้อน
โฟโตสเฟียร์
โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) คือบรรยากาศชั้นล่างสุดของดวงอาทิตย์ ซึ่งเรามองเห็นเมื่อมองดูจากโลก โฟโตแปลว่า แสง สเฟียร์แปลว่า ทรงกลม ดังนั้น โฟโตสเฟียร์จึงแปลว่า ทรงกลมแสง ใต้ชั้นโฟโตสเฟียร์ลงไปแก๊สร้อนอัดตัวกันแน่น
จนแสงไม่สามารถทะลุขึ้นมาได้ แสงอาทิตย์ที่เรามองเห็นมาจากชั้นโฟโตสเฟียร์
ซึ่งมีความหนาเพียง 400 กิโลเมตร มีอุณหภูมิประมาณ
5,800 เคลวิน โฟโตสเฟียร์ประกอบด้วย "แกรนูล" (Granule) ซึ่งเป็นเซลล์ของแก๊สร้อนหมุนวนด้วยการพาความร้อน
(Convection cell) จากเบื้องล่างขึ้นมาเมื่อเย็นแล้วตัวจมลงดังภาพที่
4 แกรนูลแต่ละเซลล์มีขนาดประมาณ 1,000 กิโลเมตร มีอายุนานประมาณ 15 นาที ถ้าสังเกตดวงอาทิตย์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ติดตั้งแผ่นกรองแสง จะสังเกตเห็นว่า ผิวของดวงอาทิตย์ประกอบด้วยเซลล์เล็กๆ จำนวนมากคล้ายกับผิวของลูกบาสเกตบอล
โครโมสเฟียร์
โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) เป็นบรรยากาศชั้นกลางของดวงอาทิตย์ โคโมสเฟียร์แปลว่า
ทรงกลมสี เราสามารถมองเห็นเป็นพวยแก๊สสีแดงตามขอบของดวงอาทิตย์
ขณะที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง หรือมองดูด้วยกล้องโทรทรรศน์ติดตั้งแผ่นกรองแสงไฮโดรเจน - อัลฟา โครโมสเฟียร์มีความหนาประมาณ
2,000 กิโลเมตร และมีอุณหภูมิเกือบ 25,000 เคลวิน
โดยปกติเรามองไม่เห็นโครโมสเฟียร์เนื่องจากโฟโตสเฟียร์ซึ่งเป็นบรรยากาศชั้นล่างมีความสว่างกว่ามาก
พวยแก๊ส
พื้นผิวของดวงอาทิตย์เต็มไปด้วยแก๊สร้อนซึ่งประทุอยู่ตลอดเวลา
เมื่อแก๊สร้อนบนดวงอาทิตย์พุ่งตัวสูงเหนือชั้นโครโมสเฟียร์ขึ้นมาหลายหมื่นกิโลเมตร
"พวยแก๊ส" (Prominences) จะเคลื่อนที่เข้าสู่อวกาศด้วยความเร็ว 1,000 กิโลเมตร/วินาที หรือ 3.6 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง ในบางครั้งมีการระเบิดใหญ่กว่าเรียกว่า การลุกจ้า (Solar flare) ทำให้เกิดกลุ่มอนุภาคพลังงานสูงเรียกว่า "พายุสุริยะ" (Storm) ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายให้แก่ดาวเทียมและยานอวกาศ
เมื่อพายุสุริยะปะทะกับพื้นผิวโลกอาจทำให้ไฟฟ้าลัดวงจรหรือระบบคมนาคมขัดข้องได้
คอโรนา
คอโรนา (Corona) เป็นบรรยากาศชั้นบนสุด
สามารถมองเห็นได้เป็นวงแสงสีขาว เมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเท่านั้นดังภาพที่ 8
คอโรนามีรูปทรงตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ คอโรนามีความเบาบางมากแต่มีอุณหภูมิสูงถึง 2 ล้านเคลวิน อะตอมจึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก อย่างไรก็ตามบริเวณคอโรนาไม่มีความร้อนสูงเนื่องจากมีแก๊สอยู่เบาบางมาก
ในบางครั้งดวงอาทิตย์มี "การปล่อยก้อนมวลจากคอโรนา" (Colona
Mass Ejection เขียนย่อว่า CME) สู่อวกาศ
ซึ่งถ้าอนุภาคประจุของ CME มีความหนาแน่นและเดินทางมาสู่โลกก็จัดเป็นพายุสุริยะเช่นกัน
ลมสุริยะ
ดวงอาทิตย์เป็นก้อนแก๊สซึ่งมีอุณหภูมิสูงจนอะตอมของไฮโดรเจนสูญเสียอิเล็กตรอนกลายเป็นประจุทุกๆ
วินาที เราเรียกสถานะนี้ว่า "พลาสมา" (Plasma) ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยมวลสู่อวกาศในรูปของลมสุริยะ (Solar Wind)
ลมสุริยะไม่ใช่กระแสลมในบรรยากาศ
แต่เป็นกระแสอนุภาคพลังงานสูงซึ่งเกิดจากแก๊สร้อนของดวงอาทิตย์สูญเสียประจุสู่ห้วงอวกาศในรูปของโปรตอน
อิเล็กตรอน และอนุภาคอื่นๆ ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ
450 กิโลเมตร/วินาที โดยจะใช้เวลาในการเดินทางถึงโลกประมาณ
4 วัน ในขณะที่รังสีจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาเดินทางถึงโลกเพียง
8 นาทีครึ่ง โดยปกติลมสุริยะไม่มีความรุนแรงมากนัก
แต่ในบางครั้งที่ดวงอาทิตย์มีการลุกจ้า (Solar Flare) หรือการปล่อยก้อนมวลจากคอโรนา
(CME) ออกมาจำนวนมากจนกลายเป็นพายุสุริยะ (Solar
storm) อนุภาคเหล่านี้อาจสร้างความเสียหายแก่ดาวเทียม
ยานอวกาศ ระบบสื่อสารโทรคมนาคมและระบบไฟฟ้า รวมทั้งทำลายโครงสร้าง DNA ของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงส่งยานอวกาศ SOHO ขึ้นไปเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลของดวงอาทิตย์
เพื่อการแจ้งเตือนและพยากรณ์สภาพอวกาศ (Space weather)
เมื่ออนุภาคพลังงานสูงในลมสุริยะมีความเร็วเหนือเสียงปะทะกับสนามแม่เหล็กโลก (Magnetosphere) จะเกิดช็อคเวฟและลดความเร็วลง
ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งล้อมรอบโลก
อนุภาคบางส่วนถูกกักไว้ในเส้นแรงแม่เหล็กใน "แถบแฟนอัลเลน"
(Van Allen belts) ซึ่งมีสองชั้นอยู่สูงเหนือพื้นผิวโลกประมาณ
2,000 – 5,000 กิโลเมตร และ 13,000 – 19,000 กิโลเมตร ดังภาพที่ 9 แถบแฟนอัลเล็นชั้นในเต็มไปด้วยอนุภาคโปรตอนพลังงานสูง
ส่วนแถบชั้นนอกเป็นอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ
ลมสุริยะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม
เมื่อมันเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กโลก
อนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนความเร็วสูงพุ่งชนบรรยากาศชั้นบนของโลก เมื่ออะตอมของแก๊สในชั้นบรรยากาศได้ดูดกลืนพลังงานเหล่านี้ก็จะแผ่รังสีออกมามองเห็นเป็นแสงสว่างเรียกว่า
"แสงเหนือแสงใต้" (Aurora)
