مقاله: اندازه گیری دمای خورشید

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 3

اندازهگیریدمایخورشید

مقدمه

خورشید یکراکتورهسته‌ایطبیعی بسیار عظیم است که ماده در آنجا بر اثرهمجوشیهسته‌ایبه انرژی تبدیل می‌شود و هر روز حدود 350 میلیارد تن از جرمش به تابشتبدیل می‌شود، دمای داخلی آن حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد است. انرژیی که بدینترتیب به شکلنور مرئی،فرو سرخوفرابنفشبه ما می‌رسد 1 کیلو وات بر متر مربع است. خورشید به توپ بزرگ آتشین شباهت دارد کهصد بار بزرگتر از زمین است.

این ستاره‌ها از گازهایهیدروژنوهلیومتشکیل شدهاست. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می‌آورند و پرتوهای قوی گرما ونوررا تولید می‌کنند. اینپرتوها از خورشید بسوی زمین می‌آیند. در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می‌شوندو بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می‌رسند. می‌دانیم که سرعت نور 300000کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، 8 دقیقه طول می‌کشد کهنور خورشیدبه زمین برسد، بنابراین می‌توانفاصله خورشید تا زمین را حساب کرد. در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور وگرمای خورشید از دست می‌رود، اما همان اندازه‌ای که به زمین می‌رسد، کافی است تاشرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید.

/

کوره خورشید

این دشواریهای حل نشدنی که هنگام بحث درباره ساختن کوره‌هایحرارتی هسته‌ای بر روی زمین پیش می‌آید در مورد خورشید که خود به منزله یک کوره غولپیکری است وجود ندارد. این کوره فلکی عملا یک دیواره گازی دارد که همان قشرهایخارجی جرم خورشید است که در نتیجه نیروهای جاذبه موجود میان ذرات در مجاورت یکدیگرنگاه داشته شده‌اند. به علاوه نیروهای جاذبه وسیله آن بوده‌اند تا درجه حرارتابتدائی خورشید بدان اندازه فزونی یابد تا فعل و انفعالات حرارتی هسته امکانپذیرباشد.

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

منبع انرژی خورشیدی

با اندازه گیریشار خورشیدیتابشی در بالایجو زمینمی‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x1011مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد،مقداری از آن جذب لایه‌هایاتمسفرمی‌شود. ماده در عالم اساساً ازهیدروژنوهلیومتشکیل شدهکه قسمت اعظم آن بینستارههاوکهکشانهاتوزیع شده است. نیروی جاذبهمتقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکمابر ستاره‌ایرا بوجود می آورند. انرژی پتاسیل گرانشیسبب ازدیاد دمای داخلستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده ، در نتیجه دمای داخل آن افزایشمی‌یابد تا یک حالتپلاسمای خورشیدیبخود بگیرد.

/

تعیین دمای خورشید

یک روش به نامقانون وین، ازطول موجتابش حداکثرpeak /در طیف خطی نورخورشید ،استفاده می کند. دما بهدرجهکلوینبرابر است با: 2.9x106nonometers / /peak روش دیگر از انرژی که به زمین می‌رسد و قانون عکس مربع استفادهمی‌کند. شار انرژی مقدار انرژی عبوری از یک واحد سطح (مثلاَ یک متر مربع) در هرثانیه می‌باشد. با استفاده از قانون عکس مربع درخشندگی نور ، داریم:

شارژ خورشیدی در فاصله زمین = شارژ سطح خورشید × (شعاعخورشید/فاصله تا زمین)2 =1380 وات بر متر مربع

ازآنجائی که نور کره خورشید ، تقریباَ یک رادیاتور حرارتی است:

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

که/ثابت استفان - بولترمنمی‌باشد. با بازآرائی معادله

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

این دو روش دمای خشنی در حدود 5800K را می‌دهد. لایه‌های بالایی نور کره سردتر و کم چگالتر از لایه‌های عمیقتر می‌باشند، بنابرایندر طیف خورشید ، طیف جذبی را می‌بینید که طیف جذبیعناصر، موجود است وقدرت آنها ، بطور حساسی به دما بستگی دارند. می‌توان از قدرتهای طیف جذبی ، بهعنوان 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 منطقهگرمتر منتقل می‌شود، در حدود نیم قرن ، اخترشناسان در پی دریافتن توجیهی برای اینمطلب بودند. در حال حاضر کمیسیونی مشترک از آژانس فضایی اروپا و ناسا از طریقرصدخانه خورشیدی و فضاپیمای SOHO به دنبال حل این معما هستند. تجهیزاتی که بر رویفضاپیماها تعبیه شده است نشان می‌دهد که در سطح خورشید حلقه‌های مغناطیسی دچارتغییرات سریعی می‌شوند که با درخشندگی گازهای داغ تاج خورشید درارتباطند.آلن تایتل از انستیتوی تحقیقات فضایی کالیفرنیا می‌گوید: حدسمی‌زنم که روند اساسی گرم شدن تاج خورشید را کشف کردیم، اما هنوز دقیقا نمی‌دانیمکه به چه صورت عمل می‌کند. در طی چند روز ، میدانهای مغناطیسی در منطقه‌ای به وسعتکالیفرنیا ظاهر و سپس ناپدید می‌شوند. انرژی این میدانها برابر با انرژی حاصل ازهزاران سد (Hoover Dams) در طی هزاران سال می‌باشد. زمانی که این میدانها از بینمی‌روند، 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 انرژیخیلی بیش از آن مقداری است که برای گرم کردن تاج لازم است.