خورشید: منبع نور و حیات
اول به سراغ ستاره ای میرویم که بخش جدی از حیات موجودات زنده بر روی کره زمین وابسته به بودن این ستاره است. آقای دکتر خورشید معمولا برای شما معنا و مفهوم خاص ومتمایزی در میان باقی ستاره ها دارد؟
بله .خورشید نزدیک ترین ستاره به زمین است و منبع نور و حیات در منظومه شمسی است منشاء انرژهایی که در زمین وجود دارد به خورشید برمیگردد. درخورشید انرژی تولید می شود. یعنی ماده به انرژی تبدیل می شود .ما بر روی زمین به سختی میتوانیم انرژی تولید کنیم. صرفا انرژی را از حالت های مختلف به یکدیگر تبدیل میکنیم. انرژی نفت ، انرژی است که منشاء آن در گذشته در خورشید بوده است به شکل گیاهان بسیار باستانی که در قعر زمین مدفون شدند و حالا به شکل نفت درآمدند.
این گیاهان چطور از خورشید به ما رسیدند؟
ریشه آنها به خورشید باز میگردد.
یعنی زمانی که زنده بودند و فتوستتز میکردند؟
بله، انرژی خورشید را جذب کردند و در خودشان ذخیره کردند و در حال حاضر ما آنها را به شکل سوخت های فسیلی مصرف میکنیم. صورت های دیگر انرژی مثل باد و انرژی های دیگری که به شکل های مختلف بر روی زمین ذخیره شده اند همه به فعالیت هایی که در مرکز خورشید اتفاق می افتند ، بازمی گردند. خورشید تنها جایی است که انرژی در آن تولید میشود یعنی ماده ناپدید می شود در مقابل آن انرژی به وجود می آید .خورشید به نسبت اجرام منظومه شمسی بسیار بزرگ است و 99.8 درصد ماده منظومه شمسی در درون این ستاره است .یعنی بقیه سیارات ،اقمار، شهاب سنگها ، سیارک ها ، دنباله دارها و تمام اجرامی که در منظومه شمسی وجود دارند همه روی هم 0.2 درصد هستند. در سطح خورشید دما حدود 6000 درجه است و دمای مرکز آن 20 میلیون درجه است و در مرکز خورشید،تحت دما و چگالی بسیار بالا، هیدروژن میسوزد و به هلیوم تبدیل میشود در هر ثانیه 600 میلیون تن هیدروژن در مرکز خورشید می سوزد و الان حدود 4.6 میلیارد سال است که خورشید به همین صورت انرژی تولید می کند یعنی سوخت مصرف می کند و برای 5 میلیارد سال بعد هم سوخت نسوخته در درون خورشید وجود دارد و طبیعتا در طول این میلیارد ها سال ،خورشید نور تولید میکرده و به همین ترتیب روی سطح زمین حیات تحت تاثیر این نور و انرژی شکل گرفته و تکامل یافته است.
تمام حیات بستگی به وجود خورشید دارد در صورتی که خورشید به سیارات دیگر هم میتابد چرا فقط در زمین امکان حیات وجود دارد؟
خورشید مهمترین عامل حیات است زیرا عامل تولید انرژی است اما برای شکل گیری حیات به عوامل دیگری هم احتیاج داریم. البته خورشید هم حیات بخش است و هم نابود کننده .چون انرژی که از خورشید به سمت ما می آید فقط به شکل فوتون های نورانی نیست و فوتون های فرا بنفش هم می آیند که اگر به سطح زمین یا موجودات زنده برخورد کنند آنها را از بین میبرند و نابود می کنند.
فرا بنفش جزء نور به شمار نمی آید؟
معمولا به نور مرئی ، نور گفته میشود به هر حال آنها بخش نامرئی نور هستند.فوتون های ماوراء بنفش در واقع فوتون های پر انرژی هستند .همچنین ذرات پر انرژی از سطح خورشید جدا میشوند و در منظومه شمسی پخش میشوند که به آنها باد خورشیدی میگوییم.خوشبختانه زمین کمربندی از اکسیژن 3 تایی (مولوکول های 3اتمی) به نام اوزون دارد که مانع نفوذ تشعشع فرا بنفش میشود این کمربند را موجودات زنده به وجود آورده اند ، در طی میلیاردها سال، اکسیژن تولید نموده اند . این اکسیژن در لایه های بالایی جو تبدیل به O3 شده است و از تشعشع ماورء بنفش جلوگیری میکند.
پس از ابتدا جو زمین ایمن نبوده است؟
خیر .جو زمین بسیار شبیه مریخ یا زهره و پر از دی اکسید کربن بوده است. در حال حاضر دی اکسید کربن در جو زمین بسیار کم است و دی اکسید کربن بسیار خطرناک است زیرا اثر گلخانه ای تولید میکند و باعث افزایش دما میشود .دی اکسید کربنی که به دست بشر تولید میشود کم کم شکل ترکیبات جو زمین را تغییر میدهد و طبیعتا دما را به کندی افزایش میدهد.
جو و اتمسفر چه تفاوتی باهم دارند؟
جو یک لایه بسیار نازکی از گاز است که در روی سطح زمین قرار گرفته و ترکیبی از اکسیژن و نیتروژن و کسر کوچکی از گازهای دیگر مثل دی اکسید کربن و بخار آب است.
شکل گیری گونه های اولیه حیات به تغییر حالت جو کمک کرده است ؟
بله، در جو اولیه اکسیژن بسیار کم وجود داشت.در واقع در لحظات اولیه حدود 4 تا 5 میلیارد سال گذشته حیات روی زمین امکان پذیر نبوده و تنها در قعر دریاها وجود داشته است .تنها تفاوت عمده زمین با بقیه سیارات منظومه شمسی این است که زمین در جایی از منظومه شمسی قرار گرفته است که آب در آنجا به شکل مایع در می آید و به این مکان خاص کمربند حیات می گویند. البته سیاره زهره و مریخ هم در کمربند حیات خورشید هستند، اما متاسفانه سیاره زهره به خورشید بسیار نزدیک و مریخ هم بسیار دور است و تنها زمین در جای مناسب قرار گرفته و جو اولیه زمین مقدار زیادی بخار آب داشته است . این بخار آب به صورت باران بر زمین باریده و دریاها و اقیانوس ها را ساخته است و در قعر این دریاها تشعشعات ماورا بنفش خورشید نفوذ نمیکرده است.
پس در آنجا شانس حیات به وجود آمده است.
اولین عامل های حیات بسیار ساده و به شکل گیاهان بسیار ساده بوده اند مانند لجن های کنار جوی بودند . آنها میلیاردها سال دی اکسید موجود در هوا را گرفته و اکسیژن تحویل میدادند و آرام آرام شکل جو زمین دچار تغییر شد.
یعنی فتوسنتز در اعماق دریا رخ میداده است؟
بله و اکسیژن به مرور زمان افزایش یافته است . البته مقداری از اکسیژن زمین ناشی از فوران آتشفشان ها است اما قسمت عمده آن را گیاهان تولید کرده اند و این گیاهان اولیه توانستند کم کم اکسیژن تولید کنند و به دلیل به وجود آمدن لایه ازون سطح زمین هم امن شد.
پس کم کم حیات به خشکی ها وارد می شود.
بله
آقای دکتر اشاره کردید به باد خورشیدی ، زمانی که از باد سخن میگوییم یعنی جریان هوایی که انتقال پیدا میکند،باد خورشیدی دقیقا چیست؟
خیر ، یعنی ذرات باردار،سطح خورشید مانند یک گاز داغ و جوشان است و انگار می جوشد و در اثر این جوشیدن ذرات گاز به سمت بیرون پرتاب می شود که منظور همان پروتون ها هستند.
این ذرات باردار پر انرژی ،سرعتشان حدود 500 تا 700 کیلومتر برثانیه است و از سطح خورشید جدا و در منظومه شمسی سرگردان می شوند و بخشی از آنها به زمین میرسد . زمانی که به زمین می رسند در درجه اول به کمر بند مغناطیسی زمین برخورد می کنند. زیرا زمین یک کمربند مغناطیسی به نسبت ضعیف دارد که باعث میشود عقربه قطب نما جهت مند شود .هر چند که این میدان ضعیف است و ما هیچ گونه حس،درک ودریافتی از آن نداریم اما به قدری هست که بتواند از این ذرات باردار جلوگیری نماید .ذرات پس از برخورد با میدان مغناطیسی ،منحرف میشوند و مقداری از آنها کمی به زمین نزدیک میشود . مخصوصا در نواحی قطبی ذرات باردار میتوانند بسیار به زمین نزدیک شوند و در قسمتی که نزدیک شدند باعث پدیده شفق قطبی میشوند ،یعنی ذرات پرانرژی به رهتاب گاز جو زمین برخورد میکنند و یک نور رنگی در آسمان به وجود می آوردند که در کشورهای نواحی شمالی به راحتی قابل مشاهده است. بادهای خورشیدی به دلیل وجود میدان مغناطیسی زمین، برای ما خطری ندارند اما گاهی اوقات برای ارتباطات رادیویی مشکل ایجاد می کنند،مخصوصا زمانی که خورشید خیلی فعال میشود و بادهای آن هم بسیار افزایش می یابد و در ارتباط ماهواره هایی که در خارج از زمین ، به دور زمین میچرند امکان دارد مشکل ایجاد کند.
برویم به سراغ ایستگاه فضایی بین المللی و ناظرانی که کره زمین را مشاهده میکنند و شاهد مناظر شگفت انگیزی از جمله شفق های قطبی ، رعد و برق ها و اتفاقات زیادی که در جو زمین رخ میدهد هستند.
کیهان نوردانی که مشغول راهپیمایی فضایی هستند قاعدتا در یک لباس فضایی خاص هستند اگر دماغ آنها بخارد چه کار میکنند؟
نمیدانم. خودم هیچ وقت در آن لباس نبودم اما حتما برای مشکلات احتمالی راهکارهایی پیش بینی شده .
خارش بینی هنگام عمیات فضایی کل ماموریت را می تواند تحت تاثیر قرار میدهد
حتی عطسه کردن میتواند مشکل ایجاد کند.
در ادامه گفتگو راجع به زندگی در فضا صحبت خواهیم کرد.اما آقای دکتر به خورشید و آنچه در این ستاره رخ میدهد و هم جوشی هسته ای برگردیم .تمام این کره را هیدروژن پوشانده و در واقع یک گوی هیدروژن را مشاهده میکنیم که در یک نقطه خاص در این ستاره هم جوشی رخ میدهد .چرا در تمام نقاط آن رخ نمیدهد؟ چرا در وسط آن اتفاق می افتد؟
زیرا وسط آن بسیار داغ تر است
چرا؟
تمام خورشید هیدروژن نیست در حدود 60_68% آن هیدروژن است و مابقی آن هلیوم . در حدود 2% هم عناصر دیگر است. یعنی هیدروژن و هلیوم باهم 98% از آن را تشکیل میدهد. اینها همان هیدروژن و هلیومی هستند که از لحظات اولیه کیهان ساخته شده اند و در واقع در Big Bang ساخته و در همه جای کیهان به همین نسبت پخش شده اند. آن 2% باقی مانده که به آن فلزات میگوییم یعنی بقیه عناصری که در جدول تناوبی است آن را خود ستاره ها ساخته اند.در واقع ستاره هایی که قبل از خورشید بودند آنها را ساخته اند و به خورشید تحویل داده اند.
خورشید ستاره اولیه نیست؟
خیر، خورشید تنها 5 میلیارد سال عمر دارد و عمر کیهان 13 میلیارد سال است.
قبل از آن چه چیزی بوده است آیا خورشید از چیز دیگری به وجود آمده است؟
احتمالا قبل از آن ستاره خیلی پر جرم تری بوده است که فلزات کمتری داشته است . آن ستاره متحول شده به مرحله نهایی رسیده است .حتی به نظر میرسد که در مراحل نهایی عمر خود منفجر شده و این را میتوانیم در اطراف منظومه شمسی شاهد باشیم . به نظر میرسد چگالی متوسط ماده در اطراف خورشید در حدود 0.1 چگالی متوسط میان ستاره ای در کهکشان است. به نظر میرسد اطراف خورشید بسیار خالی شده است و از اینجا حدس میزنیم که احتمالا یک انفجار ابر نو اختری ، یک انفجار ستاره بسیار عظیم میلیارد ها سال پیش رخ داده است.
همه چیز به وسیله باد دور شده است؟
بله.به همین دلیل شانس حیات در منظومه شمسی بسیار افزایش یافته است.
چرا؟
چون در جهان، ذرات پر انرژی کیهانی حتی در کهکشان خودمان خیلی سرگردان هستند که در جهت های مختلف حرکت می کنند .آنها فوق العاده پر انرژی هستند و با هر موجود زنده ای برخورد کنند مانند گلوله آن را از بین خواهند برد.انفجار مقدار زیادی از پرتوهای کیهانی را از اطراف ما دور کرده و آنها را به نقاط بسیار دور فرستاده است به طوری که اطراف ما خالی و خلوت شده و به نوعی برای تکوین حیات امن شده است. به درون خورشید باز میگردیم، درون خورشید بسیار داغ است و برای اینکه ما بتوانیم هیدروژن را بسوزانیم باید هسته های هیدروژن یعنی همان پروتون ها را به هم بچسبانیم.پروتون ها دارای بار مثبت هستند و یکدیگر را دفع میکنند . نیروی الکترومغاطیسی که بین پروتون ها وجود دارد بسیار بسیار قوی است و به راحتی نمی شود 2پروتون را به هم چسباند. امروزه بشر به حدی از تکنولوژی نرسیده است که بتواند به راحتی این کار را انجام دهد.
شما راجع به ساختار اتمی صحبت میکنید؟
راجع به هسته اتم صحبت میکنم.
هسته اتم که در آن الکترون و پروتون وجود دارد؟
فقط پروتون در هسته وجود دارد
الکترون ها در کدام قسمت قرار دارند؟
الکترون ها در دور هسته قرار دارند اما در مرکز خورشید گاز به قدری داغ است که الکترون ها و پروتون ها از هم جدا شده اند. در حقیقت در آنجا اتم وجود ندارد .ذرات آزاد پرانرژی همانند الکترون ها و پروتون ها وجود دارند.
برای اینکه آنها با هم برخورد کنند به یک دمای بالا نیاز است؟
بله، دمای زیاد به معنای سرعت زیاد ذرات است یعنی پروتون ها با سرعت بسیار زیاد حرکت میکنند و اگر به طور شانسی دو پروتون در تیر رس هم قرار گیرند هنگامی که با یکدیگر برخورد میکنند میتوانند به هم بچسبند و جوش بخورند. اما احتمال این رویداد کم است زیرا نیروی الکترو مغناطیسی ، نیروی دافع بسیار قوی است اما جرم خورشید هم بسیار زیاد است. یعنی در مرکز خورشید مقدار بسیار زیادی گاز داغ وجود دارد بنابراین تعداد پروتون ها بسیار است و به همین دلیل احتمال وقوع را افزایش میدهد که مقداری از این پروتون ها شانس با هم جوش خوردن را داشته باشند واز هیدروژن هلیوم ساخته شود.
یعنی اینها همه برخورد های تصادفی هستند که بسیار به ندرت رخ میدهند؟
از جرم بسیار زیاد خورشید در احتمال بسیار کم ضرب کنیم حدود 600 میلیون تن در ثانیه شانس برخورد دارند و واکنش را انجام میدهند. از هر واکنش یک فوتون آزاد می شود ، فوتون انرژی کمی حدود27 مگا الکترو ولت دارد و این عدد بسیار بسیار کوچک است
که باید از خورشید بیرون بیاید؟
بله باید از درون خورشید بیرون بیاید و بیرون آمدن آن به دلیل این که گاز فوق العاده فشرده است بسیار دشوار است. فوتونی که با سرعت نور حرکت میکند یا به عبارتی در ثانیه 300 هزار کیلومتر جلو میرود ،در حدود 20 میلیون سال زمان میخواهد تا از مرکز خورشید خارج شود.
فردا صبح که خورشید طلوع خواهد کرد باید چه چیزهایی را به خاطر آوریم؟
این ستاره منبع نور و حیات در این منظومه است و خوشبختانه عمر بسیار زیادی دارد .خوشبختانه دست بشر به آن نمی رسد چراکه بشر به هر جایی که رسیده آنجا را نابود کرده است. کماینکه جوی که مایه حیات انسان است را نابود کرده است و درحالیکه بیش از چند ثانیه نمیتوانیم بدون اکسیژن زندگی کنیم این اکسیژن را به انواع گازهای مضر آلوده میکنیم و فکر نمی کنیم ممکن است روزی به دلیل آلودگی هوا و گرمایش زمین و غیره امکان حیات بر روی زمین وجود نداشته باشد.
No tags for this post.
