خورشید در مقایسه با بیلیون ها ستاره کهکشان ما، ستاره ای متوسط به شمار میرود. روشنی ظاهری و اندازه ظاهری آن صرفا معلول نزدیکی آن به زمین است.
نزدیکترین ستاره بعدی (آلفا) _ قنطورس 270000 بار دورتر از خورشید است و سومین ستاره پرنور آسمان است و دست بر قضا مشخصاتی تقریبا همانند خورشید دارد.
دو مطلب ویژه درباره خورشید که حیرت انگیز است در میان اطلاعات به دست آمده وجود دارد:
- خورشید، بر خلاف زمین، تماما گاز است. مرزی به نام نور سپهر میان خورشید و جو آن وجود دارد که نور خورشید از آن سرچشمه میگیرد. نور سپهر کاملا کدر است و مانع دیدن چیزهایی میشود که در زیر آن است. جو خورشید از 3 لایه تشکیل شده است: لایه واگردان، فام سپهر و تاج، که جملگی در برابر نوری که از نور سپهر گسیل میشود نسبتا شفاف اند.
- مطلب حیرت انگیز دیگر این است که خورشید با سرعت زاویه ای ثابتی بر گرد محورش نمیچرخد. نقطه ای که در استوا قرار دارد یک دوران کامل را در 25 روز انجام میدهد در حالی که برای نقطه ای در 60 درجه ای شمال یا جنوب استوا، یک دوران کامل 31 روز طول میکشد.
فاصله:
فاصله متوسط خورشید از زمین که از مثلث بندی به دست آمده است 149میلیون کیلومتر است. این فاصله در دی ماه، بیش از 5 میلیون کیلومتر کمتر از تیر ماه است.
قطر:
با داشتن فاصله خورشید از زمین و قطر زاویه ای آن، محاسبه قطر آن آسان است. فاصله متوسط 150 میلیون یا دقیق تر 149 میلیون کیلومتر است. قطر ظاهری خورشید در این فاصله
کمی بیش از نیم درجه قوس _ دقیقا 31 دقیقه و 59 ثانیه یا 1919 ثانیه قوس است.
حجم:
با داشتن قطر خورشید حجم آن را میتوان تعیین کرد که حجم آن 1250000 برابر حجم زمین است.
چگالی:
چگالی خورشید ثابت نیست. چگالی درنزدیکی مرکز آن بسیار بیشتر از چگالی در سطح آن است و دلیل آن وزن زیاده ماده ای است که روی آن قرار دارد. وزن ماده ای که خورشید از آن ساخته شده است فشاری در حدود 10 بیلیون اتمسفر در مرکز خورشید ایجاد میکند و چگالی گاز در مرکز 100 برابر چگالی آب یا تقریبا 10 برابر چگالی سرب است. با وجود این فشار و چگالی، خورشید سرتا سر از گاز است، زیرا دما در مرکز آن حدودا 14 میلیون درجه مطلق است.
نور سپهر:
چون با عینک تیره به خورشید نگاه شود، قرص درخشانی موسوم به نور سپهر دیده میشود که سطح خورشید است. در حقیقت نور سپهر سطحی هندسی نیست، بلکه پوسته ای است به ضخامت 240 کیلومتر که از آن نور به فضا ساطع میشود.
روشنی قرص خورشید را تنها به تقریب میتوان یکنواخت شمرد. مطالعه دقیق نور سپهر نشان میدهد که روشنی نور سپهر یکنواخت نیست، بلکه دانه دانه است و قطر هر دانه صدها کیلومتر است.
این دانه ها که تمام مساحت نور سپهر را میپوشانند، بر این سطح ثابت نیستند بلکه به اندازه ساخت آنها پیوسته در تغییر است. انرژی گرمایی که در هسته خورشید تولید میشود، هم از راه تابش و هم از طریق همرفت (یعنی از راه حرکت گاز یا از راه حباب های داغی که صعود می کنند و حباب های سردی که سقوط می کنند) صورت میگیرد.
این حرکت صعودی _سقوطی چون به سطح خورشید راه یابد، دانه ها را به وجود می آورد. همچنین گه گاهی در سطح خورشید 1 کلف ها و 2 مشعل های خورشیدی پدیدار میشوند.
کلف های خورشیدی:
ناحیه های بزرگی بر قرص خورشید اند که از نواحی مجاور خود تیره تر اند. قطر آن ها 10 هزار کیلومتر است.
کلف ها، از هنگامی که در 1610 میلادی به وسیله گالیله کشف شدند، پیوسته مورد مطالعه و بررسی بوده اند.
ساختمان کلف ها :بیشتر کلف ها از دو قسمت تشکیل شده اند که از حیث (تیرگی) با یکدیگر خیلی تفاوت دارند. قسمت داخلی که نام فنی آن سایه است تیره تر است سایه را ناحیه نیمه تاریکی به نام نیم سایه احاطه میکند. اندازه کلف ها متفاوت است که از 3000کیلومتر تا 10 برابر این رقم تغییر میکند.
بزرگترین کلف شناخته شده در فروردین 1326 دیده شد که مساحتی بیش از 30 برابر سطح زمین داشت. هر کلف مرکز یک میدان مغناطیسی است و شدت این میدان با اندازه کلف تغییر میکند. تا آنجا که میدانیم کلف خورشیدی به گردابی میماند.
دوران خورشید:
کلف ها اطلاعاتی هم درباره چرخش خورشید بر گرد محورش در اختیار ما می گذارند. دو واقعیت وجود دارد که از چرخش خورشید به دور محورش حکایت میکند همه کلف های خورشیدی در یک جهت به دور خورشید میگردند. مدت زمانی که کلف ها در پشت قرص خورشید اند برابر است با زمانی که در جلوی آن اند.
زاویه میل محور خورشید:
کلف ها اطلاعاتی درباره زاویه میل محور خورشید به دست میدهند که مبتنی بر انحنای مختصری است در مسیری که کلف ها میپیمایند. محور خورشید زاویه ای خطی میسازد که بر مدار زمین عمود است. قطب شمال خورشید در مهر ماه به سمت زمین مایل میشود و در فروردین ماه از ان دور میشود.
مشعل ها:
چنین به نظر میرسد که مشعل ها نواحی همواری بالاتر از نور سپهر باشند. این نواحی اندکی روشن تر از نور سپهر اند ولی موقعی که در نزدیکی زمینهٔ تیره تر کناره خورشید قرار دارند، بهتر دیده میشوند. این مشعل های کوچک یک یا چند روز پیش از ظهور کلف ها پدیدار میشوند، ولی معمولا بعد از کلف ها نیز، گاها تا چندین ماه، حضور دارند، طول عمر متوسط آنها در حدود 2 هفته است.
لایه واگردان:
لایه واگردان نامی است که به لایهٔ زیرین از سه لایه جو خورشید داده اند. کف این لایه سطح خورشید است. رأس آن تا 1500 کیلومتر از سطح ادامه میابد. ضخامت این لایه از روی مطالعات کسوف معین شده است. زمانی که طول میکشد تا ماه این لایه را بپیماید و نیز مقدار معلوم سرعت ماه، دراین محاسبه به کار می آیند.
لایه واگردان موجد چندین هزار خط طیفی تاریک که بر طیف نور خورشید قرار دارند. طیف خورشید، سوای این خطوط، طیفی پیوسته است. گاز های موجود در لایه واگردان طول موج های مربوط به این خطوط را جذب میکنند.
فام سپهر:
نام لایه میانی جو خورشید، فام سپهر است که ضخامت متوسط آن در حدود 10000 کیلومتر است. در بعضی از نواحی ضخامت آن به 13000 کیلومتر می رسد ودر نواحی دیگر 8000 کیلومتر است. نام فام سپهر به علت رنگ بسیار روشنی (صورتی) است که عمدتا معلول خطی در طیف ئیدروژن است به طول موج 6563 انگستروم که به خط آلفا موسوم است.
زبانه ها:
بهترین وصفی که میتوان از زبانه ها کرد این است که پرده هایی از شعله سرخ رنگ و عمود بر سطح خورشید اند که گاه ساختمانی پر مانند دارند و زمانی به درختی تنومند می مانند. ابعاد زبانه ها حیرت آور است ارتفاع متوسط آنها 30000 کیلومتر و مساحت مقطع آنها 150000×3000 کیلومتر مربع است البته استثنا هم وجود دارد ارتفاع بعضی زبانه ها ممکن است به 800 هزار کیلومتر یا بیشتر هم برسند وبرخی از شعاع خورشید فراتر میروند.
شراره های فام سپهر:
گه گاه ابرهایی بسیار پر نوری به نام شراره در بالای فام سپهر ظاهر میشود که تفاوت شان با زبانه ها در میزان درخشش، اندازه و دوام آنها است. وقتی که شدت حداکثر است، شراره ها پرنور ترین لکه های سفید واقع بر خورشید اند. اندازه این شراره ها از زبانه ها کوچکتر اند و ارتفاعشان معمولا فقط 15000 کیلومتر است.
دوام شراره ها برخلاف زبانه ها به سرعت بسیار زیاد (در نزدیکی مجموعه های کلفی فعال) ایجاد میشوند و ناپدید میگردند. شراره ها در مدت چند دقیقه به بیشترین روشنی خود می رسند و پس از یک ساعت یا بیشتر ناپدید میشوند 5 تا 10 شراره در روز واقعا نامتداولی نیست.
شراره ها فام سپهر از آن رو از نظر علمی مورد توجه اند که در مدت کوتاه عمر خود، به تابش شدید اشعه در طول موج های پرتو X فرابنفش و رادیویی میپردازند که با سرعت نور به زمین میرسد ودر مخابرات رادیویی و در میدان مغناطیسی زمین اختلال ایجاد میکند.
علاوه بر این، شراره های فام سپهری ابرهایی از ذرات یونیده (پلاسما) به فضا میفرستند که با سرعت هزار کیلومتر در ثانیه حرکت میکنند و این ها نیز بر میدان مغناطیسی زمین اثر میکنند و شفق های قطبی شمالی و جنوبی را پدید می آورند.
خاموشی های رادیویی:
علت خاموشی های رادیویی نور شدید فرابنفشی است که از شراره های فام سپهری گسیل میشود. دریافت امواج رادیویی بر روی زمین از فواصل دور، معلول وجود لایه های الکتریکی شده ای در جو زمین است که مانند اینه، امواج الکترومغناطیسی را به سمت زمین منعکس میکند.
تغییرات میدان مغناطیسی زمین بر اثر تابش فرابنفش:
حرکت یون های منفی و مثبتی که تابش فرابنفش شراره های فام سپهری به وجود آورده است موجب جریان های الکتریکی میشود. جریان های الکتریکی،میدانی مغناطیسی ایجاد میکند که با میدان مغناطیسی عادی زمین ترکیب می شود. میدان مرکب در پاره ای مواقع تفاوت بسیار با میدان عادی زمین دارد. در ادوار فعالیت این شراره های فام سپهری، از قطب نماهای عادی دریا (هوا) نوردی کار چندانی ساخته نیست.
پژوهش های جدید:
با آنکه 10 ها سال است که خورشید مورد بررسی و پژوهش قرار گرفته است، ولی هنوز ساز و کارهای درون آن را خوب نمیشناسیم. سوال های زیادی وجود دارد که باید جواب داد شوند، مثلا:
دمای هسته خورشید چقدر است؟ آیا هسته دوران می کند وبا چه سرعتی؟ عمق ناحیه همرفت در سطح خورشید چقدر است؟ نوترینوهایی که در فرایند های گرما هسته ای مرکز خورشید تولید میشوند، کجا اند؟ و بسیار سوال دیگر.
از زمانی که نوسانات و امواج لرزه ای سطح خورشید کشف شد، راه های جدیدی برای پی بردن به اسرار عمق خورشید گشوده شد. علم جدید خور _لرزه شناسی که فقط دو دهه از عمر آن می گذرد، پاسخ گویی به برخی از این سوالات را نشانه رفته است.
در این دو دهه، دانشمندان کوشیده اند که به مطالعه (امواج صوتی) ناشی از لرزه های خورشیدی، زیر سطح خورشید را ببینند. این امواج صوتی، داخل این ستاره را در می نوردند، و کم و بیش به همان شیوه ای که امواج لرزه ای زمین، اطلاعاتی از داخل زمین در اختیار زمین شناسان می گذارد، این امواج نیز فرایند های درون خورشید را بر ما می گشایند.
این مطالعات نشان داده است که در سراسر خورشید (چون ناقوسی بزرگ) امواج صوتی طنین انداز است.
این امواج در داخل خورشید به دام افتاده اند و با سرعت چند صد کیلومتر در ثانیه درون آن را در می نوردند. چون به سطح میرسند به داخل منعکس می شوند ودر عین حال گازهای سطح را به نوسان وا میدارند.
رصدخانه خورشیدی و هلیوسفری که در 1995 پرتاب شد، این نوسانات را آشکار سازی میکند و تا کنون اطلاعات زیادی از آهنگ دوران درونی خورشید و آهنگ انتقال انرژی مغناطیسی از سطح مرئی خورشید به تاج آن در اختیار ما قرار داده است.
کاوه فضایی اولیس که در اوایل دهه 90 راهی خورشید شد، به بررسی جو آن و قطب های مغناطیسی اش پرداخت. از نتایج حیرت آور آن در 1994 این بود که نیمکره جنوبی خورشید قطب مغناطیسی ثابت و مشخصی ندارد.