خورشید یک راکتور هسته‌ای طبیعی بسیار عظیم است که ماده در آنجا بر اثر همجوشی هسته‌ای به انرژی تبدیل می‌شود و هر روز حدود 350 میلیارد تن از جرمش به تابش تبدیل می‌شود، دمای داخلی آن حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد است. انرژیی که بدین ترتیب به شکل نور مرئی ، فرو سرخ و فرابنفش به ما می‌رسد 1 کیلو وات بر متر مربع است. خورشید به توپ بزرگ آتشین شباهت دارد که صد بار بزرگتر از زمین است.

این ستاره‌ها از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می‌آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می‌کنند. این پرتوها از خورشید بسوی زمین می‌آیند. در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می‌شوند و بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می‌رسند. می‌دانیم که سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، 8 دقیقه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد، بنابراین می‌توان فاصله خورشید تا زمین را حساب کرد. در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور و گرمای خورشید از دست می‌رود، اما همان اندازه‌ای که به زمین می‌رسد، کافی است تا شرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید.


 

کوره خورشید

این دشواریهای حل نشدنی که هنگام بحث درباره ساختن کوره‌های حرارتی هسته‌ای بر روی زمین پیش می‌آید در مورد خورشید که خود به منزله یک کوره غول پیکری است وجود ندارد. این کوره فلکی عملا یک دیواره گازی دارد که همان قشرهای خارجی جرم خورشید است که در نتیجه نیروهای جاذبه موجود میان ذرات در مجاورت یکدیگر نگاه داشته شده‌اند. به علاوه نیروهای جاذبه وسیله آن بوده‌اند تا درجه حرارت ابتدائی خورشید بدان اندازه فزونی یابد تا فعل و انفعالات حرارتی هسته امکانپذیر باشد.

خورشید در آغاز زندگی توده عظیمی از گاز نسبتا سرد بوده است که به تدریج بر اثر انقباضات ثقلی پیوسته گرم و گرمتر شده است. به محض آنکه درجه حرارت مرکزی این خورشید در حال انقباض به اندازه‌ای رسید که برای آغاز شدن فعل و انفعلات هسته‌ای کافی بود. آزاد شدن انرژی هسته‌ای از انقباض بیشتر جرم خورشید جلوگیری کرد و خورشید به حالت پایدار فعلی خود در آمد.

منبع انرژی خورشیدی

با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x10¹¹ مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد، مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود. ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستاره ها و کهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند. انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده ، در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.


 

تعیین دمای خورشید

یک روش به نام قانون وین ، از طول موج تابش حداکثر _peak در طیف خطی نور خورشید ،استفاده می کند. دما به درجه کلوین برابر است با: 2.9x10⁶nonometers / _peak

روش دیگر از انرژی که به زمین می‌رسد و قانون عکس مربع استفاده می‌کند. شار انرژی مقدار انرژی عبوری از یک واحد سطح (مثلاَ یک متر مربع) در هر ثانیه می‌باشد. با استفاده از قانون عکس مربع درخشندگی نور ، داریم:

 

از آنجائی که نور کره خورشید ، تقریباَ یک رادیاتور حرارتی است:

 

شارژ انرژی در سطح آن = (دمای سطح خورشید) ⁴ ×

که ثابت استفان - بولترمن می‌باشد. با باز آرائی معادله

 

{دمای نور کره = (شعاع خورشید/فاصله خورشید تا زمین) ² ×( /شارژ خورشیدی در زمین)}^4/1

این دو روش دمای خشنی در حدود 5800K را می‌دهد. لایه‌های بالایی نور کره سردتر و کم چگالتر از لایه‌های عمیقتر می‌باشند، بنابراین در طیف خورشید ، طیف جذبی را می‌بینید که طیف جذبی عناصر ، موجود است و قدرت آنها ، بطور حساسی به دما بستگی دارند. می‌توان از قدرتهای طیف جذبی ، به عنوان یک ردیاب قوی دما استفاده کرده و دمائی حدود 5840k را اندازه گرفت.

چرا تاج خورشید از سطح گرمتر است؟

در حالت معمولی ، انرژی گرمایی از منطقه گرمتر منتقل می‌شود، در حدود نیم قرن ، اخترشناسان در پی دریافتن توجیهی برای این مطلب بودند. در حال حاضر کمیسیونی مشترک از آژانس فضایی اروپا و ناسا از طریق رصدخانه خورشیدی و فضاپیمای SOHO به دنبال حل این معما هستند. تجهیزاتی که بر روی فضاپیماها تعبیه شده است نشان می‌دهد که در سطح خورشید حلقه‌های مغناطیسی دچار تغییرات سریعی می‌شوند که با درخشندگی گازهای داغ تاج خورشید در ارتباطند.

آلن تایتل از انستیتوی تحقیقات فضایی کالیفرنیا می‌گوید: حدس می‌زنم که روند اساسی گرم شدن تاج خورشید را کشف کردیم، اما هنوز دقیقا نمی‌دانیم که به چه صورت عمل می‌کند. در طی چند روز ، میدانهای مغناطیسی در منطقه‌ای به وسعت کالیفرنیا ظاهر و سپس ناپدید می‌شوند. انرژی این میدانها برابر با انرژی حاصل از هزاران سد (Hoover Dams) در طی هزاران سال می‌باشد. زمانی که این میدانها از بین می‌روند، جریانهای الکتریکی وسیعی تولید می‌شود که بر روی تاجها مساعد عمل می‌کنند. این جریانها شبیه حرارتی هستند که توسط یک حباب روشنایی ایجاد می‌شود و این انرژی خیلی بیش از آن مقداری است که برای گرم کردن تاج لازم است.

روش‌های استریلیزه کردن فضاپیماها، موجودات ریزی را که به شرایط سخت عادت دارند از بین نمی‌برد. این موجودات با فضاپیما به مریخ می‌روند و بعد، دانشمندان خیال می‌کنند که علایم حیات را روز مریخ کشف کرده‌اند!

بهنوش خرم‌روز: فضاپیماها و کاوشگرانی که از زمین به مقصد مریخ حرکت می‌کنند،‌ اگر چه با روش‌هایی مخصوص از آلودگی‌ها پاک می‌شوند، ‌اما به نظر می‌رسد که باز هم، ‌مسافرین قاچاقی دارند که به مریخ سفر می‌کنند. مطالعات تازه محققین نشان می‌دهد برخی از انواع باکتری‌ها که از این طریق به مریخ رفته‌اند، می‌توانند مدت‌ها روی مریخ زنده بمانند و باعث شوند که دانشمندان فریب بخورند و در بدترین حالت، دیگر به سراغ نمونه‌های واقعی مریخی که احتمالا در لابه‌لای خاک این سیاره منتظر کشف شدن هستند، نروند.

به گزارش وایرد، گروهی از محققین به تازگی مدعی شده‌اند که روش‌های فعلی تمیز کردن فضاپیماها، اجازه می‌دهد موجودات ریزی که در شرایط بسیار سخت دوام می‌آورند، تک‌سلولی‌های نمک‌دوست و موجودات کوچکی که به جانوران تنبل معروفند،‌ زنده بمانند و با فضاپیما سفر کنند. در واقع ما با این روش، میکروب‌های شرایط سخت را انتخاب می‌کنیم و آن‌هارا روانه مریخ می‌کنیم!

آدام جانسون از دانشگاه ایندیانا و همکارانش حتی فهرستی از این موجودات را هم تهیه کرده‌اند: باکتری‌های لایه منجمد سیبری، ‌ریزارگانیسم‌های تک‌سلولی آب‌های شور مکزیک، موجودات مخمرمانند چشمه‌های سرد و نمکی مناطق قطبی کانادا و جانوران تنبل که خرس‌های آبی هم نامیده می‌شوند. همه این‌ها موجودات ریز زمینی هستند که به شرایط سخت عادت دارند و در فضا دوام می‌آورند.

این اولین مطالعه‌ای است که همه موجودات را با هم در نظر گرفته است. محققین سعی کردند شرایط مریخ را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کنند تا بببینند هر یک از این موجودات تا چه مدتی روی مریخ دوام می‌آورند. پیش از این اغلب بر این باور بودند که پرتوهای فرابنفش خورشید که از جو رقیق مریخ عبور کرده و به سطح سیاره سرخ میرسند، اجازه تداوم حیات به موجودات ریز زمینی نخواهد داد. اما مشخص شد که فقط کافی است موجود خودش را به عمق چند میلیمتری خاک برساند تا از آسیب اشعه فرابنفش در امان باشد.

مطالعات محققین نشان می‌دهد که دوام میکروب‌های زمینی روی مریخ ربطی به دما و اتمسفر مریخ ندارد. بلکه مهم شرایط خاک مریخ است. بر این اساس، برخی موجودات میکروبی زمین تا چندصد روز هم روی مریخ زنده می‌مانند. حتی برخی در معرض شرایط سخت، خشک می‌شوند و به نوعی مومیایی می‌شوند. در همه این حالات، ممکن است دانشمندان به خطا میکروب‌های زمینی را به عنوان نشانه‌هایی از حیات روی مریخ تلقی کنند.

به نظر می‌رسد روش‌های استریلیزه کردن فضاپیماها و همچنین نمونه‌برداری و شناسایی علایم حیات روی مریخ، نیاز به بازنگری دارد.

 در اردیبهشت 1385 اهالی شهر بربیسبان استرالیا بعد از عبور چند شهاب‌سنگ از آسمان، شیء کروی سبزی را در حال نزدیک شدن به زمین دیدند. دانشمندان می‌گویند این جسم چیزی جز صاعقه توپی نیست.

استفن هیوز، متخصص فیزیک نجومی معتقد است برخی مشاهدات از اجرام ناشناس پرنده را می‌توان با صاعقه‌های کروی‌شکل و دیگر پدیده‌های جوی توضیح داد.

این دانشمند مطالعات دقیقی را در مورد یک رویداد غیرطبیعی در سال 2006 / 1385 انجام داده که در طی آن، شهاب‌سنگ‌های بزرگی در آسمان شهر بریسبان که سومین شهر بزرگ استرالیاست، مشاهده شد. درست در همان زمان، شیء نورانی سبز رنگی در حال پرواز در اطراف کوه‌های این شهر دیده شد و بسیاری تصور کردند شیئی پرنده مرتبط با موجودات فضایی را مشاهده کرده‌اند.

دکتر هیوز نظریه‌ای را مطرح کرده که این شیء پرنده را به صاعقه‌های کروی شکل مرتبط می‌کند. او معتقد است در یک لحظه، اتصالی الکتریکی بین اتمسفر و زمین برقرار شده و در همان زمان انرژی لازم برای ظاهر شدن صاعقه‌ای کروی شکل در بالای این تپه‌ها فراهم شده است.

او که توضیحات خود را در نشریه رویال سوسایتی به چاپ رسانده، معتقد است این واقعه شگفت‌آور که در یک شب صاف اتفاق افتاده، ممکن است بعضی‌ها را به اشتباه بیاندازد که شیء پرنده ناشناسی (یوفو) را مشاهده کرده‌اند.

او در این باره به بی‌بی‌سی گفت: «اگر شما این وقایع جوی غیرقابل باور را در کنار روانشناسی انسان و انتظار او برای دیدن اشیای عجیب قرار دهید، می‌تواند بسیاری از مشاهدات مبنی بر اشیای پرنده ناشناس را توجیه کنید».

این تحقیقات زمانی آغاز شد که یک ایستگاه تلویزیونی محلی از این دانشمند خواست تعدادی از تصاویری را که توسط دوربین موبایل گرفته شده و در آن آذرگوی‌هایی در حال پرواز نشان داده شده‌اند، بررسی کند. آذرگوی‌ها، شهاب‌سنگ‌های بسیار درخشانی هستند که توسط سنگ‌های فضایی در هنگام عبور از آسمان با سرعت بسیار بالا پدید می‌آیند. حداقل سه نمونه مختلف از این آذرگوی‌ها در 16 می 2006 دیده شده‌اند.

مطالعات بعدی نشان داد شاهدان بیش‌تری این اشیای عجیب را مشاهده کرده‌اند. برای مثال در آن روز یک کشاورز، توپ سبزی را در حال پایین آمدن در فاصله 120 کیلومتری غرب شهر بریسبان مشاهده کرده است. او این شیء سبز را درست بعد از آن‌که یک گلوله آتشین از بالای سرش عبور کرد، مشاهده کرده است. این کشاورز در ابتدا تصور کرد در حال تماشای سقوط یک هواپیماست و به همین دلیل با پلیس تماس گرفت. اما در جستجوهای روز بعد هیچ لاشه‌ای از سقوط هواپیما پیدا نشد.

اما دکتر هیوز معتقد است صاعقه کروی شکل بهترین توضیح برای این پدیده‌هاست. این کره‌های نورانی که در آسمان ظاهر می‌شوند، می‌توانند عده‌ای را دچار تردید کنند که اشیای ناشناس فضایی را مشاهده کرده‌اند.

او معتقد است بین یکی از لایه‌های بالایی اتمسفر به نام یونوسفر و سطح زمین به طور طبیعی جریانی از الکتریسیته وجود دارد. این جریان در زمان عبور شهاب‌سنگ‌ها به دلیل وجود ذرات باردار و مواد رسانا در آن‌ها افزایش پیدا می‌کند. در این هنگام ارتباط رسانایی بسیار سریعی بین یونوسفر و زمین ایجاد می‌شود که فقط چند ثانیه طول می‌کشد، اما همین چند ثانیه کافی است تا بار الکتریکی به زمین فرستاده شود و به شکل یک کره نورانی در بالای سطح زمین تخلیه شود.

ستاره‌شناسان موفق شدند با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، یکی از دقیق‌ترین نقشه‌های مربوط به ماده تاریک را تهیه کنند و از این طریق به تاثیرات گرانشی ماده تاریک پی ببرند. جالب این است که این نقشه نشان می‌دهد خوشه‌های کهکشانی پرجرم احتمالا زودتر از آن چه تا به حال تصور می‌شد،‌ شکل گرفته‌اند، بسیار ‌قبل‌تر از این که ماده تاریک آن‌ها را از رشد باز دارد.

به گزارش پاپ‌ساینس، ستاره‌شناسان برای اندازه‌گیری ماده تاریک از دوربین پیشرفته نقشه‌بردای هابل، ای.سی.اس استفاده کردند تا بتوانند تصاویر پرکیفیتی از خوشه کهکشانی ابل 1689 بگیرند که در حدود 2.2 میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد. این خوشه کهکشانی بیش از هزار کهکشان را در خود جای داده و پهنای آن به بیش از 1 میلیون سال نوری می‌رسد. برای آن‌که تصوری از عظمت و جایگاه این خوشه کهکشانی در آسمان داشته باشید،

آبل 1689به قدری سنگین است که نیروی جاذبه‌اش، نور کهکشان‌های پشت آن را منحرف می‌کند، تاثیری که عدسی گرانشی نامیده می‌شود. بدین ترتیب کهکشان‌های دوردست به شکل لکه‌هایی تاب‌دار یا حباب‌های بدشکل به نظر می‌رسند. هر چه جرم بیشتر باشد، ‌میزان بدشکلی یا تاب‌دار بودن نیز افزایش می‌یابد و بنابراین می‌توان با بررسی این لکه‌های تاب‌دار، ‌جرم خوشه کهکشانی ابل را اندازه گرفت‌.

باتوجه به مقدار جرم روشنی که می‌توان مشاهده کرد (ستارگان، سحابی‌ها و مانند آن) مقدار ماده تاریک و توزیع آن در خوشه مشخص می‌شود. (تصویر زیر، توزیع ماده روشن و اثرات عدسی گرانشی را نشان داده است.

دانشمندان با بررسی 135 تصویر عدسی گرانشی از 42 کهکشان دوردست موفق شدند نقشه ماده تاریک درون این خوشه کهکشانی را بدست بیاورند. این 42 کهکشان دوردست بین 7 تا 12 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند و اگر عدسی گرانشی آبل1689 نبود، امکان نداشت آنها را مشاهده کرد. (اندکی صبر کنید تا فیلم زیر بارگذاری شود).

ماده تاریک، ماده‌ای است که دانشمندان تاکنون فقط تاثیر گرانشی آن را شناسایی کرده‌اند. مشاهدات سه دهه اخیر نشان می‌دهد حدود 30درصد از جهان ما از ماده تاریک تشکیل شده که با استفاده از نیروی جاذبه، کهکشان‌ها را نزدیک به هم نگه می‌دارد.

12 سال پیش هم دانشمندان متوجه حضور موجودی دیگر به نام انرژی تاریک شدند، پدیده‌ای مرموز که به انبساط جهان شتاب می‌دهد و باعث می‌شود کهکشان‌ها از هم دور شوند. تازه‌ترین مشاهدات، سهم انرژی تاریک را بین 60 تا 65درصد از کل موجودی عالم تخمین می‌زند. محققان درتلاشند با تدوین نقشه توزیع ماده تاریک در خوشه‌های کهکشانی که جزو نخستین ساختارهای تشکیل‌شده در عالم به شمار می‌روند، به اطلاعات بیشتری از نبرد بین ماده تاریک و انرژی تاریک که به انبساط و انقباض عالم منجر می‌شود، دست پیدا کنند.

نقشه جدید نشان می‌دهد که خوشه کهکشانی ابل1689 خیلی بیشتر از آن چه برای کهکشانی در این ابعاد انتظار می‌رفت،‌ ماده تاریک دارد. این یافته سوال‌های زیادی را برانگیخته است. بر اساس این یافته‌های جدید، ابل و سایر خوشه‌های کهکشانی مشابه برای رسیدن به اندازه‌ای به این بزرگی،‌ باید خیلی زودتر از آن‌چه تا به امروز تصور می‌شد، شکل گرفته باشند،‌ یعنی زمانی که جهان هنوز خیلی خیلی متراکم بود.

مطالعه تازه‌ای با عنوان بررسی اثر عدسی گرانشی و ابرنواخترهای خوشه‌های کهکشانی با هابل یا CLASH در راه است که 25 خوشه کهکشانی عظیم را طی 3 سال آینده مطالعه خواهد کرد و از این طریق، ستاره‌شناسان می‌توانند نقشه توزیع ماده تاریک در جهان را تکمیل کنند. همچنین آن‌ها با این یافته‌ها می‌توانند اطلاعات تازه‌ای در مورد نحوه تشکیل خوشه‌ها و شاید حتی شواهد جدیدی از انرژی تاریک به دست بیاورند.