ดวงอาทิตย์ของเราก็เป็นเหมือนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดใหญ่จริงหรือ ?

ฟิสิกส์ ฟิสิกส์ม.4 ฟิสิกส์มัธยม ฟิสิกส์มหาลัย โจทย์ฟิสิกส์ ข้อสอบฟิสิกส์
ตุลาคม 23, 2018, 05:39:00 AM *
ยินดีต้อนรับคุณ, บุคคลทั่วไป กรุณา เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน

เข้าสู่ระบบด้วยชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และระยะเวลาในเซสชั่น
 
   หน้าแรก   ช่วยเหลือ ค้นหา เข้าสู่ระบบ สมัครสมาชิก  
คุยกับ webmaster
หน้า: [1]
  พิมพ์  
ผู้เขียน หัวข้อ: ดวงอาทิตย์ของเราก็เป็นเหมือนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดใหญ่จริงหรือ ?  (อ่าน 15095 ครั้ง)
0 สมาชิก และ 1 บุคคลทั่วไป กำลังดูหัวข้อนี้
Webmaster™
Administrator
Sr. Member
*****
กระทู้: 269



เว็บไซต์
| |
« เมื่อ: กุมภาพันธ์ 21, 2011, 10:37:13 PM »

แหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์ (The Sun's Energy Source)

แหล่งพลังงาน: ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion)

       ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ ในตอนเริ่มต้นที่แกนกลางนี้มีองค์ประกอบเหมือนส่วนอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์ คือ ไฮโดรเจน 72% ฮีเลียม 26% และธาตุหนักอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) รวม 2% ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันนี้ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบของดวงอาทิตย์อย่างช้าๆ ซึ่งในปัจจุบันองค์ประกอบที่แกนกลางของดวงอาทิตย์กลายเป็น ไฮโดรเจน 35%, ฮีเลียม 63%, และธาตุอื่น ๆ (คาร์บอน,ไนโตรเจน,ออกซิเจน, ...) 2% โดยมวล
รูปแสดงการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน

       ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภาย ในดวงอาทิตย์ สามารถเกิดขึ้นได้เพราะที่แกนกลางดวงอาทิตย์นั้นมีอุณหภูมิสูงและมีความหนา แน่นมาก ปกติแล้วนิวเคลียส 2 นิวเคลียสจะผลักกันตามแรงคูลอมบ์ (Coulomb’s force) เนื่องจากมีประจุบวกเหมือนกัน แต่ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงมากพอและมีความหนาแน่นมากจนกระทั่ง นิวเคลียสทั้งสองอยู่ใกล้กันมากจนกระทั่งสามารถเอาชนะแรงคูลอมบ์และเกิดปฏิ กิริยานิวเคลียร์ฟิวชันได้ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นมากที่สุดคือ ปฏิกิริยาโปรตอน-โปรตอน (p-p reaction) กระบวนการนี้เกิดจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนซึ่งก็คือโปรตอน 2 นิวเคลียสรวมกัน ปฏิกิริยานี้ยังให้นิวตริโนออกมาอีกด้วย
รูปแสดงการเกิดปฏิกิริยา p-p reaction ภายในแกนของดวงอาทิตย์




<a href="http://www.youtube.com/watch?v=1Swmddp6GKg" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=1Swmddp6GKg</a>


     ดวงอาทิตย์ (The Sun)
มันให้แสงสว่างกับโลกเรา ให้ความร้อนกับโลกเรา และควบคุมสภาพอากาศของเรา กระทั่งแรงดึงดูดของพระอาทิตย์ก็เป็นสิ่งที่ยึดดาวโลกเอาไว้ไม่ให้ล่องลอย ออกไปในอวกาศที่หนาวและเวิ้งว้าง อย่างไรก็ตาม วันหนึ่งดาวฤกษ์ที่สำคัญต่อโลกเราที่สุดจะกลับทำร้ายดาวของเรา และทำให้เราสูญสลายไป ยินดีต้อนรับสู่โรงเรียนอวกาศ

     ในประวัติศาสตร์ ของโลก ดวงอาทิตย์ถูกบูชาเปรียบเหมือนพระเจ้ามาช้านาน ไม่ว่าจะเป็นชาวแอซเท็คในเม็กซิโก ชนชาติที่สร้างหินสโตนเฮนจ์ในอังกฤษ หรือชาวอียิปต์โบราณ ทุกวัฒนธรรมต่างนับถือดวงอาทิตย์เป็นเทพชาวกรีกโบราณเรียกเทพแห่งดวงอาทิตย์ว่า “ฮีลิโอส” (Helios) ส่วนชาวอียิปต์โบราณเรียกเทพพระอาทิตย์ของพวกเขาว่า “รา” (Ra)
ถึง แม้ว่าในศตวรรษที่ 16 นักวิทยาศาสตร์ชื่อโคเปอร์นิคัสได้พิสูจน์แล้วว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ ก็ยังคงมีการถกเถียงกันอย่างมากว่ามวลๆเดียวในอวกาศสามารถผลิตความร้อนและ แสงสว่างมากขนาดนั้นได้อย่างไร จนท้ายที่สุด อัจฉริยภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์และสมการที่โด่งดังของเขาที่ว่า e=mc2 อธิบายถึงการทำงานของพระอาทิตย์ได้ เขาค้นพบว่า ความร้อนและแสงจากพระอาทิตย์นั้นได้มาจากการแปลงสสารให้เป็นพลังงานโดยตรง ผ่านปฏิกิริยานิวเคลียร์ ดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางของระบบสุริยะ ของเรา และคิดเป็น 99 เปอร์เซ็นต์ของมวลทั้งหมด เส้นผ่าศูนย์กลางของดาวฤกษ์ดวงนี้คือ 984,900 ไมล์ ซึ่งใหญ่กว่าโลกถึง 109 เท่า ดวงอาทิตย์มีแรงดึงดูดที่ทรงพลังมาก ซึ่งเป็นเพราะขนาดที่มโหฬารของมัน แรงดึงดูดนี้ทรงพลังมากขนาดที่สามารถทำให้ดาวเคราะห์แปดดวง ดวงจันทร์กว่าสองร้อยดวง และวัตถุอื่นๆในอวกาศอีกจำนวนนับไปถ้วนอยู่ในวงโคจรได้ และหนึ่งใน “ดาวเคราะห์” (Planet ซึ่งได้มาจากภาษากรีก แปลว่า “ผู้เดินทาง”) นั้นก็คือดาวโลก บ้านของเรา ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์92 ล้านไมล์

    ดาว ฤกษ์ที่เราโคจรไปรอบๆ และเป็นจุดศูนย์กลางของระบบสุริยะดวงนี้มีอายุมากกว่าสี่พันห้าร้อยล้านปี มันไม่มีพื้นผิวที่มีสภาพเป็นของแข็ง ตรงกันข้าม มันกลับประกอบขึ้นด้วยก๊าซ ซึ่งมีไฮโรเจน ฮีเลียม ออกซิเจน และคาร์บอนเป็นส่วนใหญ่ แรงดึงดูดของมันตรึงก๊าซเหล่านี้เข้ามา และรวมตัวกันเข้าหาจุดศูนย์กลาง ซึ่งทำให้ดวงอาทิตย์เป็นรูปทรงกลมอย่างที่เป็นอยู่ แรงดึงดูดนี้ยังก่อให้เกิดความกดดันและแรงเสียดสีอย่างมาก ซึ่งแรงเสียดสีนี้คือแรงที่ทำให้ก๊าซไฮโรเจน (Hydrogen) บนดวงอาทิตย์เปลี่ยนไปเป็นก๊าซฮีเลียม (Helium) ซึ่งหมายความว่าดวงอาทิตย์ของเราก็เป็นเหมือนเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขนาดใหญ่นี่เอง กระบวนการนี้เรียกว่าปฏิกิริยา “นิวเคลียร์ ฟิวชั่น” (Nuclear Fusion) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออะตอมสองอะตอมถูกหลอมรวมเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดธาตุใหม่ขึ้นมาธาตุหนึ่ง และในกระบวนการนี้จะทำให้เกิดพลังงานส่วนเกินมากมาย ในทุกๆวินาทีของทุกๆวัน ดวงอาทิตย์ของเราผลิตพลังงานมากเท่าๆกับระเบิดจำนวนหนึ่งล้านล้านเมกาตันเลย ทีเดียว

    ทุกๆวินาที ก๊าซไฮโดรเจน 700,000,000 ตัน ถูกเปลี่ยนไปเป็นฮีเลียม ซึ่งทำให้เกิดพลังงานมากกว่า 5 ล้านตัน
พื้นผิวของพระอาทิตย์เรียกว่า “โฟโตสเฟียร์” (Photosphere) อุณหภูมิในชั้นนี้อาจสูงได้ถึง 990,000 องศาฟาเรนไฮท์ ส่วนในแกนกลางของพระอาทิตย์อุณหภูมิอาจสูงถึง 127 ล้านองศาฟาเรนไฮท์เลยทีเดียว พลังงานที่ถูกผลิตขึ้นที่แกนกลางของดวงอาทิตย์นี้ต้องใช้เวลาเกือบหนึ่งแสน ล้านปีกว่าจะขึ้นมาถึงพื้นผิวของพระอาทิตย์ เมื่อมันขึ้นมาถึงพื้นผิวมันก็จะถูกปล่อยออกไปในรูปแบบของรังสี และอีกเพียงแปดนาทีต่อมาพลังงานนี้ก็มาถึงโลกในรูปของแสงสว่าง เนื่องจากความร้อนที่สูงมาก จึงทำให้พระอาทิตย์ต้องคงตัวอยู่ในสภาพของพลาสมา เป็นสถานะที่เกินกว่าก๊าซขึ้นไป ซึ่งอะตอมถูกเปลี่ยนให้เป็นไอออน พลาสมาบางส่วนจะเล็ดลอดออกมาเปลี่ยนไปเป็นลมสุริยะ (Solar Wind) และเมื่ออนุภาคเหล่านั้นมาถึงชั้นบรรยากาศโลก มันจะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของเรา เราสามารถเห็นปฏิกิริยานี้ได้เป็นแสงเรืองๆบนท้องฟ้ายามค่ำคืน เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “ออโรร่า บอรีลิส” (Aurora Borealis) หรือแสงเหนือ (Northern Light) นั่นเอง

นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าลมสุริยะนี้สามารถใช้เป็นพลังงานให้ยานอวกาศแทนเชื้อเพลิงแบบที่ใช้อยู่ในปัจจุบันได้

     อีก ประมาณห้าพันห้าร้อยล้านปีจากนี้ ดวงอาทิตย์จะเริ่มดับ เนื่องจากมันได้ใช้ไฮโดรเจนที่เป็นเชื้อเพลิงของมันไปจนเกือบหมดแล้ว แกนกลางของมันจะเริ่มบีบตัว ซึ่งจะส่งผลให้ชั้นนอกของมันขยายตัว ดวงอาทิตย์จะกลายเป็นดาวยักษ์สีแดง ใหญ่จนขนาดที่ผิวของมันจะมาถึงวงโคจรของโลก จากนั้น ผิวชั้นนอกของดวงอาทิตย์ก็จะระเบิด และปล่อยกลุ่มก๊าซหนาไปในอวกาศ ซึ่งทำให้เกิดเนบิวลา (Nebula) หรือเปลือกของกลุ่มก๊าซและพลาสมาที่ปกคลุมไปทั่ว สิ่งที่ให้แสงสว่างในเปลือกนั้นจะเป็นดาวเล็กสีขาวที่มีความหนาแน่นสูง ขนาดเท่าๆกับโลก ท้ายที่สุดพลังงานของมันก็จะถูกใช้จนหมดสิ้น จนกลายสภาพเป็นดาวสีดำ ดาวฤกษ์ที่ตายแล้ว

     ส่วนอนาคตของโลกเรานั้น ถึงแม้ว่ามันจะสามารถหนีออกไปอยู่ที่วงโคจรที่ไกลออกไปได้ อุณหภูมิก็จะสูงขึ้นมากจนน้ำและสิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ โชคดีของเราที่กว่ากระบวนการทั้งหมดนี้จะเกิดขึ้น ก็คงต้องใช้เวลาอีกเป็นพันๆล้านปี และก็หวังว่าเมื่อเวลานั้นมาถึง เราคงสามารถอพยพไปอยู่ที่ระบบสุริยะอื่นได้แล้ว

Credit:thaispaceweather.com,trueplookpanya.com

« แก้ไขครั้งสุดท้าย: กุมภาพันธ์ 21, 2011, 10:40:07 PM โดย Webmaster™ » บันทึกการเข้า
หน้า: [1]
  พิมพ์  
 
กระโดดไป:  

ศูนย์ความเป็นเลิศด้านฟิสิกส์
Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1.21 | SMF © 2006-2009, Simple Machines | Thai language by ThaiSMF Modifications by Dekphysics.Com Team Valid XHTML 1.0! Valid CSS!