چقدر طول میکشد “خورشید” یک بار بچرخد؟ – سایت علمی بیگ بنگ
بیگ بنگ: مدت زمانی که خورشید یک چرخش کامل به دور خودش انجام میدهد بستگی دارد به اینکه در کدام بخش خورشید اندازهگیری میکنید.
به گزارش بیگ بنگ، بسیاری از اجرام فضایی میچرخند. زمین تقریباً هر ۲۴ ساعت یک بار به دور خود میچرخد، در حالی که سیارۀ ناهید برای یک چرخش کامل به ۲۴۳ روز زمینی نیاز دارد. دورۀ چرخش ماه حدود ۲۷ روز است. خورشید نیز میچرخد. اما چقدر طول میکشد تا خورشید یک بار کامل بچرخد؟ پاسخ به این پرسش به جایگاه شما در فضا و بخشی از خورشید که اندازهگیری میکنید، بستگی دارد.
در سال ۱۶۱۲، “گالیلئو گالیله” با تلسکوپ به خورشید نگاه کرد، آنچه را میدید ترسیم کرد و مشاهده کرد که لکههای خورشیدی — نواحی تیره نزدیک سطح خورشید — در طول زمان روی سطح خورشید جابهجا میشوند. “جی. تاد هوکسما” فیزیکدان خورشیدی در دانشگاه استنفورد، گفت: «گالیله مجموعهای از لکههای خورشیدی را دنبال کرد و به این نتیجه رسید که خورشید به دور خودش میچرخد.»
گالیله با اندازهگیری سرعت حرکت لکهها روی سطح خورشید دریافت که خورشید تقریباً هر ۲۸ روز یک بار میچرخد. اما این عدد تصویر کاملی از سرعت چرخش خورشید ارائه نمیدهد.
چند قرن بعد، در اواسط دهه ۱۸۰۰، ستارهشناس انگلیسی “ریچارد کارینگتون” نیز با روشی مشابه اما با تلسکوپی بهتر، سرعت چرخش خورشید را اندازهگیری کرد. او سرعت چرخش لکههای خورشیدی را در منطقهای حدود ۳۰ درجه عرض خورشیدی — جایی که لکهها بیشتر دیده میشوند — اندازه گرفت. طبق اندازهگیریهای او، لکهها حدود ۲۷٫۳ روز طول میکشید تا یک دور کامل به دور خورشید بزنند.
بیشتر لکههای خورشیدی طی یک یا دو هفته ظاهر شده و از بین میروند، بنابراین یک چرخش کامل را دوام نمیآورند. با این حال، ستارهشناسانی مانند گالیله و کارینگتون میتوانستند حرکت آنها را طی چند روز ردیابی کرده و از آن، زمان چرخش کامل خورشید را تخمین بزنند.
تفاوت چرخش ظاهری و واقعی
اما چرخش زمین محاسبات را پیچیده میکند. چون زمین به دور خورشید میگردد و در همان جهتی حرکت میکند که خورشید میچرخد، اندازهگیری چرخش خورشید از روی زمین، سرعت چرخش خورشید را نسبت به حرکت زمین نشان میدهد. این نوع اندازهگیری «دوره چرخش همنوایی» (Synodic) نام دارد و تقریباً دو روز طولانیتر از اندازهگیری نسبت به ستارگان ثابت است که «دوره چرخش نجومی» یا «سیدریال» (Sidereal) نامیده میشود.
عدد ۲۷٫۳ روز کارینگتون شامل همین دو روز اضافه است. بنابراین در واقع، خورشید در آن بازه ۲۷٫۳ روزه بیش از یک چرخش کامل انجام میدهد. دانشمندان اکنون میدانند که نسبت به ستارگان (که در این مقیاس تقریباً ساکن فرض میشوند)، خورشید در عرض جغرافیایی مورد مشاهده کارینگتون حدود ۲۵٫۴ روز طول میکشد تا یک بار به دور محور خود بچرخد.
“نیکولین ویال” اخترفیزیکدان پژوهشی در مرکز پرواز فضایی گادرد ناسا در مریلند، میگوید: «از دیدگاه فیزیک محض، دوره سایدریال نرخ درست چرخش است.»
عرض جغرافیایی و عمق
مشکل روش لکههای خورشیدی این است که همۀ نواحی خورشید لکه ندارند. در قطبها تقریباً هیچ لکهای وجود ندارد و در استوا نیز نسبتاً کماند. بنابراین اندازهگیریها محدود به مناطقی است که لکه دارند. اما اندازهگیری در نقاط مختلف ضروری است، زیرا سرعت چرخش خورشید به عرض جغرافیایی و عمق بستگی دارد.
“هوکسما” میگوید: «جالب است که یک نرخ چرخش واحد برای توصیف خورشید وجود ندارد. هر بخش نرخ خاص خود را دارد.» این پدیده «چرخش تفاضلی» نام دارد و به این دلیل ممکن است که خورشید از گاز ساخته شده است. زمین چون جسمی جامد است، نمیتواند به این شکل بچرخد؛ تمام بخشهای آن باید با هم حرکت کنند.
از دهه ۱۹۷۰، دانشمندان روشهای دیگری غیر از مشاهده بصری برای اندازهگیری چرخش خورشید به کار گرفتهاند. یکی از آنها «هلیوسایزمولوژی» است — یعنی استفاده از امواج صوتی که درون خورشید حرکت میکنند تا ویژگیهای آن مشخص شود. همچنین میتوان با اندازهگیری «اثر دوپلر» در نور گسیلشده از خورشید در حال چرخش، سرعت آن را تعیین کرد؛ در این اثر، طول موج نور بسته به اینکه به سمت ما میآید یا از ما دور میشود، کوتاهتر یا بلندتر میشود.
خورشید دقیقاً چقدر سریع میچرخد؟
با ترکیب این دادهها، دانشمندان دریافتهاند که:
-
خورشید در استوا سریعترین چرخش را دارد و هر ۲۴٫۵ روز یک بار میچرخد.
-
در قطبها کندترین چرخش را دارد و هر چرخش ۳۴ روز یا بیشتر طول میکشد.
این تغییر وابسته به عرض جغرافیایی از سطح خورشید تا پایینترین بخش «ناحیه همرفتی» (Convection Zone) ادامه دارد — لایهای که از حدود یکسوم فاصله تا هسته شروع میشود.
در همان ناحیه همرفتی، سرعت چرخش با عمق نیز تغییر میکند. اما در لایه عمیقتر به نام «ناحیه تابشی» (Radiative Zone) — بین ناحیه همرفتی و هسته — خورشید مانند یک جسم جامد میچرخد و دوره چرخش آن حدود ۲۶٫۶ روز است، بدون توجه به عرض جغرافیایی. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که هسته خورشید دقیقاً با چه سرعتی میچرخد، زیرا اندازهگیریهای دقیقی از آن در دست نیست. “هوکسما” میگوید: «این چیزی است که باید در آینده کشف شود.»
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: livescience.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=109649
