บรรยากาศของดวงอาทิตย์

ก๊าซที่ห่อหุ้มโลกนับเป็นบรรยากาศของโลก ก๊าซที่ห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อยู่ในระดับที่เราอาจสำรวจได้ โดยอุปกรณ์ก็เรียกได้ว่า เป็นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ เพื่อความเข้าใจในขั้นต้นเราอาจ แบ่งบรรยากาศของดวงอาทิตย์ออกได้ เป็นสามระดับ คือ

ดวงอาทิตย์ก่อนถูกบังมิดในขณะเกิดสุริยุปราคา เมื่อวันที่ ๑๑ มิถุนายน ๒๕๒๖ที่ประเทศอินโดนีเซีย ในภาพเห็นแสงสะท้อนในกล้อง และท้องฟ้ามีเมฆมาก

๑. โฟโตสเฟียร์ (Photosphere)

            เป็นก๊าซห่อหุ้มดวงอาทิตย์นับตั้งแต่ระดับพื้นผิว ลึก ลงไปภายในดวงอาทิตย์จนถึงความลึกประมาณ ๒๕๐ กิโลเมตร ซึ่งเป็นระดับลึกที่สุดที่เราอาจมอง เห็นได้ โฟโตสเฟียร์นี้อาจเทียบได้กับระดับผิวดินของโลกเรา หากแต่ว่าหนากว่าและโปร่งต่อแสง สว่างธรรมดาพอประมาณ ดังนั้นในบางกรณีที่มีผู้กล่าวถึงโฟโตสเฟียร์ว่า เป็นพื้นผิวดวงอาทิตย์ ก็นับว่าเป็นแนวคิดที่พอไปได้ ปรากฏการณ์สำคัญบางชนิด เช่น การเป็นดอกดวงและการเกิดกลุ่ม จุด ฯลฯ อยู่ในบรรยากาศระดับโฟโตสเฟียร์นี้

            ดวงอาทิตย์เต็มดวง ถ่ายด้วยกล้องสำรวจดวงอาทิตย์ของภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย โดยกรองเอาแต่แสงที่มีขนาดคลื่น ๖,๕๖๓ อังสตรอม อันเป็นแสงที่มาจากก๊าซไฮโดรเจน ในระดับโครโมสเฟียร์ ซึ่งห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อยู่สูงจากระดับโฟโตสเฟียร์ขึ้นมา บริเวณที่ก๊าซไฮโดรเจนปรากฏลุกสว่างนั้น เป็นบริเวณที่มีกลุ่มจุด และมีสนามแม่เหล็กแรง ที่เห็นเป็นเส้นดำยาวคดเคี้ยวนั้น เรียกว่า ฟิลาเมนต์ (filaments) ที่ขอบดวงฟิลาเมนต์เหล่านี้ จะปรากฏเป็นลำพวยก๊าซลอยอยู่ ในระดับสูงจากโครโมสเฟียร์

๒. โครโมสเฟียร์ (Chromosphere)

            เป็นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ในระดับเหนือ โฟโตสเฟียร์ขึ้นมา ไม่ใช่บรรยากาศเรียบราบ หากแต่ประกอบด้วย ลำก๊าซร้อน ในลักษณะเป็นไอ พ่นขึ้นสู่ระดับสูง และลำก๊าซร้อนที่เคลื่อนที่เป็นทางโค้งจากตำแหน่งหนึ่งถึงอีกตำแหน่งหนึ่งเป็น จำนวนมากมาย ก๊าซร้อนในระดับนี้ประกอบด้วยธาตุไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ นอกจากนั้นก็มี ธาตุแคลเซียม ฮีเลียม และอื่นๆ ด้วย ก๊าซในโครโมสเฟียร์ แผ่รังสีเฉพาะขนาดคลื่นที่มาจากก๊าซ บางชนิดซึ่งร้อนจัดดังกล่าวแล้ว จึงมีสเปกตรัมชนิดเส้นสว่าง (emission line spectrum) การสำรวจ โครโมสเฟียร์จึงต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ การเคลื่อนที่ของลำก๊าซเหล่านี้ ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ ๑,๐๐๐ กิโลเมตร และความเร็ว ๒๐-๓๐ กิโลเมตร ต่อวินาที และขึ้นสู่ระดับสูงได้ถึง ๒๐,๐๐๐ กิโลเมตร อยู่ในความควบคุมของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ภาพของโครโมสเฟียร์ จึงอาจบอกถึงสภาพสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ได้ด้วย

            โครโมสเฟียร์ ที่ขอบดวงอาทิตย์ ถ่ายโดยอาร์ บี ดันน์ (R.B. Dunn) นักดาราศาสตร์แห่งหอสำรวจดวงอาทิตย์ ที่ยอดเขาแซคราเมนโต ในสหรัฐอเมริกา ภาพชุดนี้ ถ่ายโดยใช้อุปกรณ์กรองแสงพิเศษ ประกอบกับแผ่นฉากโลหะโค้ง เพื่อบังแสงจ้าจากโฟโตสเฟียร์ ทำให้สามารถถ่ายภาพโครโมสเฟียร์ได้ โดยไม่ต้องรอให้เกิดสุริยุปราคาก่อน ก๊าซในโครโมสเฟียร์แผ่รังสีเฉพาะบางขนาดคลื่น ลักษณะโครงสร้างของโครโมสเฟียร์ จึงเห็นได้ชัดเจนเฉพาะในแสง ที่มีขนาดคลื่นเหล่านี้ ภาพทั้งสี่เป็นภาพของขอบดวงอาทิตย์ ณ สถานที่ และเวลาเดียว สองภาพบน (ก และ ข) ใช้เวลาเปิดหน้ากล้องสั้นกว่าสองภาพล่าง (ค และ ง) ๑๐ เท่า ภาพ ก และ ภาพ ค ถ่ายโดยใช้แสง ที่มีขนาดคลื่นห่างจากแสงของก๊าซไฮโดรเจน ๔ อังสตรอม ส่วนภาพ ข และ ง นั้น ถ่ายโดยใช้แสงจากก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งมีขนาดคลื่น ๖,๕๖๒.๘ อังสตรอมจะเห็นได้ว่าโครโมสเฟียร์ของดวงอาทิตย์ดังที่มองตรงขอบดวง มีลักษณะโครงสร้างเป็นเปลวไอพ่นจำนวนมาก มีชื่อเรียกว่า สปิกุล (spicules) ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ ๘๐๐ กิโลเมตร อาจเพิ่มขึ้นเป็นลำสูงได้ถึง๑๐,๐๐๐ กิโลเมตร มีอายุเฉลี่ยประมาณ ๑๐ นาที

๓. คอโรนา (Corona)

            เป็นสิ่งห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อยู่ในระดับสูงจากลำก๊าซร้อนของ โครโมสเฟียร์ขึ้นไป คอโรนานี้แผ่กระจายออกจากดวงอาทิตย์ ตรวจสอบได้ไกลถึงกว่าเจ็ดล้าน กิโลเมตร จากดวงอาทิตย์ การตรวจสอบแสงจากคอโรนาซึ่งสว่างเพียงหนึ่งในล้านของแสงสว่าง จากตัวดวงอาทิตย์ แสดงว่าคอโรนานี้มีองค์ประกอบที่สำคัญสามประการคือ

๓.๑ อิเล็กตรอนที่มีอุณหภูมิสูง

๓.๒ อนุภาคฝุ่นผงซึ่งโคจรวนรอบดวงอาทิตย์อยู่ในระยะใกล้ และสะท้อนแสงอาทิตย์

๓.๓ ไอออนของไอธาตุซึ่งร้อนจัด จนอิเล็กตรอนหลุดจากวงโคจรรอบอะตอมไปเป็นจำนวนมาก ไอออนเหล่านี้แผ่รังสีเฉพาะขนาดคลื่น คือ เป็นสเปกตรัมชนิดเส้น