"พื้นผิว" ดวงอาทิตย์ หมายความว่าอย่างไร

Abstract

ดังได้กล่าวแล้วว่า ดวงอาทิตย์เป็นก้อนก๊าซ ดังนั้น การกล่าวถึง "พื้นผิว" จึงดูไม่มีความ หมายอย่างใด ตามสามัญสำนึก ถ้าเรามองดูขอบดวงอาทิตย์ ก็น่าจะได้เห็นขอบของมันเลือนลาง ไม่ชัดเจน แต่ความจริง ถ้าเราส่องดูดวงอาทิตย์ โดยกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งมีอุปกรณ์กรองแสงและความร้อนจัด เพื่อป้องกันอันตรายแก่ดวงตา จะเห็นว่า ขอบของดวงอาทิตย์นับว่า คมพอใช้ ข้อนี้อาจทำให้เกิดความสนเท่ห์ว่า เหตุใดก้อนก๊าซนี้ จึงมีขอบคมชัดเจน อย่างไรก็ตามเมื่อนักดาราศาสตร์ ได้นำหลักเกณฑ์ทางฟิสิกส์เกี่ยวกับการทับถมกันหนาแน่นของก๊าซ และเกี่ยวกับการแผ่รังสีของก๊าซร้อนมาใช้คำนวณทดสอบดูแล้ว ก็พบว่า ที่ขอบของก้อนก๊าซ (คือดวงอาทิตย์) นี้ ความเข้มของ รังสีที่แผ่กระจายออกมาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ในช่วงระยะทางสั้นๆ ตามแนวเส้นรัศมีเข้าสู่ศูนย์ กลางของดวงอาทิตย์ระยะนี้สั้นมาก เมื่อเทียบกับรัศมีของดวงอาทิตย์เอง จนกระทั่งอุปกรณ์สามัญ ที่เราใช้สำรวจก็ส่องเห็นเป็นขอบสว่างซึ่งค่อนข้างคมได้

เราอาจพิจารณาขอบของดวงอาทิตย์ ที่สำรวจได้ในแสงสว่างธรรมดานี้ให้ละเอียดถี่ถ้วนขึ้น อีกเล็กน้อย ถ้าเรามองตามแนวที่ผ่านขอบดวงอาทิตย์เหนือขอบดวงเล็กน้อย เราอาจจะมองเห็น ของที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ออกไปได้ เพราะว่าก๊าซของดวงอาทิตย์ยังไม่ทึบบังเสียหมด ต่อเมื่อ เราค่อยเลื่อนแนวเล็งนั้น ใกล้ขอบดวงอาทิตย์มากเข้า ก๊าซของดวงอาทิตย์จะบังแนวเล็งยิ่งขึ้น ใน ที่สุดเมื่อเลื่อนเข้าชิดดวงอาทิตย์ถึงระดับหนึ่ง แสงสว่างจากวัตถุที่อยู่ข้างหลังดวงอาทิตย์ จะผ่าน มาไม่ได้เลย เพราะก๊าซของดวงอาทิตย์ทึบบังหมดพอดี ในกรณีนี้แสงสว่างที่มาเข้าตาหรืออุปกรณ์ ของเรา มาจากก๊าซในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ทั้งหมด ที่ระดับนี้เอง เราเห็นขอบคมของดวง อาทิตย์

นักดาราศาสตร์ได้กำหนดใช้ระดับนี้เป็นระดับ "พื้นผิว" ของดวงอาทิตย์ เพื่อความสะดวก ในการกล่าวถึงสภาพของก๊าซ ในระดับต่างๆ ที่สูงขึ้นมา หรือที่ลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์

แผนภาพในหน้านี้แสดงการเห็นขอบคมของดวงอาทิตย์ และระดับลึกลงไปในบรรยากาศ ของดวงอาทิตย์ ซึ่งอาจมองเห็นลงไปได้ตามตำแหน่งต่างๆ บนตัวดวง ตามหลักความสัมพันธ์ของ ความลึกและความทึบต่อรังสีของก๊าซในบรรยากาศของดวงอาทิตย์

แผนภาพแสดงทางเดินของแสงสว่างจากระดับลึกต่างๆ ภายในดวงอาทิตย์ มายังตาของผู้สังเกตการณ์
เพื่ออธิบายการเห็นขอบคมของดวงอาทิตย์ และระดับลึกลงไปในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ซึ่งผู้สังเกตการณ์อาจมองเห็นได้
ภาพนี้เขียนขยายมาตราส่วนระดับในดวงอาทิตย์ ที่ขี่ดวงเป็นชั้นๆ ไว้ให้หนาเกินความเป็นจริงหลายเท่า
เพื่อความชัดเจนในการอธิบาย

ในแผนภาพนี้ ชั้นก๊าซในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ถูกขยายสัดส่วนให้หนาขึ้นเกินความ จริง เมื่อเทียบกับส่วนในของดวงอาทิตย์ เพื่อแสดงหลักเกณฑ์ที่กล่าวถึงให้ชัดเจนขึ้น

ก เป็นวัตถุสมมุติอยู่เบื้องหลังของดวงอาทิตย์ ไกลออกไปในแนวทางตรงข้ามกับผู้สังเกต การณ์ ถ้าลำแสงจาก ก ซึ่งเดินทางมายังผู้สังเกตการณ์ เฉียดบรรยากาศของดวงอาทิตย์ และถูก ดูดไว้โดยก๊าซในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ไม่หมด เหลือมาถึงตาหรืออุปกรณ์ของผู้สังเกตการณ์ได้ ก็นับว่าแนวทางเดินของลำแสงนั้นยังไม่ถึงขอบดวง แต่ถ้าเลื่อนแนวลำแสงนี้ใกล้ดวงอาทิตย์มาก เข้าจนถึงระดับที่แสงสว่างถูกดูด โดยก๊าซที่หุ้มห่อดวงอาทิตย์พอดี ก็ถือว่าระดับนั้นเป็นขอบดวง อาทิตย์ เช่น ถ้าแสงจากจุด ข เดินทางมาถึงผู้สังเกตการณ์ได้พอดี ก็นับว่าแนวเส้นทางเดินแสงนั้น เฉียดขอบดวงอาทิตย์พอดี 

เมื่อเราพิจารณาแสงสว่างที่มาจากภายในขอบดวงอาทิตย์ ยิ่งใกล้กลางดวงเข้าแสงยิ่งมา จากระดับลึกยิ่งขึ้นตามลำดับ ทั้งนี้เป็นเพราะแสงมาจากระดับที่มีความทึบรวมเท่ากัน แสงที่ใกล้ ขอบดวงมาจากระดับที่สูงกว่าในบรรยากาศ จึงมีอุณหภูมิและความหนาแน่นต่ำกว่า แสงที่มาจาก แถบกลางดวงมาจากระดับลึกลงไปภายในดวงมีอุณหภูมิสูงกว่า ดังนั้น ดวงอาทิตย์จึงปรากฏแสง สว่างมากที่กลางดวง และมืดคล้ำที่ใกล้ขอบดวง

ถ้าเราส่องดูตรงกลางของดวงอาทิตย์ เราอาจมองลึกลงไปจากระดับพื้นผิวนี้ได้ประมาณ ๒๕๐ กิโลเมตร ถัดจากนั้นลงไป เนื้อสารของดวงอาทิตย์จะหนาทึบยิ่งขึ้น แสงสว่างจากก๊าซใน ระดับที่ลึกกว่านี้ ไม่สามารถผ่านออกมาสู่อวกาศได้โดยตรง ต้องมีการถ่ายทอดโดยสะท้อน หรือ กระจายไปในทิศต่างๆ โดยอะตอมของก๊าซที่อยู่ในระดับสูงขึ้นมาเสียก่อน