วิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์

วิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์ (helioseismology) เป็นสาขาวิชาที่ศึกษาการแพร่ของคลื่นการสั่นสะเทือนบนดวงอาทิตย์

คลื่น P บนดวงอาทิตย์ที่โหมด l=20, m=16, n=14

ที่มาของชื่อสาขาวิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์ (helioseismology) นั้นมาจากชื่อสาขาวิทยาคลื่นไหวสะเทือน (seismology) ซึ่งศึกษาคลื่นไหวสะเทือนเพื่อกำหนดโครงสร้างภายในของโลก วิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์นั้นเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาคลื่นไหวสะเทือนดาวฤกษ์ (asteroseismology) ซึ่งเป็นการศึกษาการสั่นของดาวฤกษ์โดยทั่วไป ไม่ใช่เพียงแค่ดวงอาทิตย์

ภาพรวม

คลื่นไหวสะเทือนบนดวงอาทิตย์นั้นแทบไม่มีส่วนประกอบของคลื่นเฉือน () ซึ่งแตกต่างจากคลื่นไหวสะเทือนของโลก คลื่นความกดอากาศจะถูกสร้างขึ้นจากความปั่นป่วนในชั้นพาความร้อนใกล้กับพื้นผิวดวงอาทิตย์ คลื่นบางความถี่อาจเกิดการแทรกสอดแล้วขยายขนาดใหญ่ขึ้น การไหวสะเทือนเหล่านี้สามารถตรวจจับได้ในภาพถ่ายดวงอาทิตย์เกือบทุกช่วงเวลา แต่ภาพที่สังเกตได้ดีที่สุดคือวัดปรากฏการณ์ด็อพเพลอร์ของเส้นการดูดกลืนแสงของโฟโตสเฟียร์ ความเปลี่ยนแปลงของการแผ่คลื่นผ่านการสั่นของดวงอาทิตย์ช่วยเผยให้เห็นโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ และทำให้นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์สามารถพัฒนาการแบบจำลองโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ที่มีรายละเอียดมากได้

วิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์สามารถตัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดจากที่แบบจำลองภายในดวงอาทิตย์ไม่ถูกต้อง และยังช่วยเปิดเผยสมบัติต่าง ๆ ซึ่งรวมถึงการที่ชั้นพาความร้อนและชั้นแผ่รังสีที่อยู่ด้านในหมุนด้วยความเร็วต่าง ๆ กัน ซึ่งช่วยเสริมแนวคิดเกี่ยวกับผลกระทบต่อสนามแม่เหล็ก และทำให้รู้ว่าที่ชั้นพาความร้อนลึกลงไปหลายพันกิโลเมตรใต้พื้นผิวดวงอาทิตย์มีพลาสมา ในชั้นโทรโพสเฟียร์ กระแสลมกรดเหล่านี้กระจายเป็นวงกว้างจากแถบเส้นศูนย์สูตร แตกออกเป็นพายุหมุนขนาดเล็กที่ละติจูดสูง การสั่นแบบบิดเป็นผลจากการที่ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองในแต่ละส่วนของดวงอาทิตย์มีความไม่สม่ำเสมอ มีแถบที่เคลื่อนที่หมุนเร็วละช้า มีค้นพบปรากฏการณ์นี้ในปี 1980 แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่มีทฤษฎีใดที่สามารถอธิบายได้และเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป แม้ว่าความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับ โดยเห็นได้ชัดว่ามีวัฏจักร 11 ปี

วิทยาคลื่นไหวสะเทือนดวงอาทิตย์ยังสามารถนำมาใช้ในการสร้างภาพด้านไกลของดวงอาทิตย์ รวมทั้งภาพจุดมืดดวงอาทิตย์ ที่ไม่สามารถมองเห็นได้จากโลก โดยจุดมืดดวงอาทิตย์จะดูดกลืนคลื่นไหวสะเทือนบนดวงอาทิตย์ การดูดกลืนเนื่องจากจุดมืดบนดวงอาทิตย์นี้จะทำให้มีส่วนที่คลื่นไหวสะเทือนขาดหายไป ทำให้เรามองเห็นภาพว่ามีจุดมืดบนดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดคู่เล็งยัน เพื่อที่จะทำนายสภาพอากาศในอวกาศ ตั้งแต่ปลายปี 2000 เป็นต้นมา ได้มีการใช้ดาวเทียม เพื่อจัดทำภาพคลื่นไหวสะเทือนบางส่วนที่ด้านหลังของดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่อง และตั้งแต่ปี 2001 เป็นต้นมา ได้มีการวิเคราะห์และจัดทำภาพด้านหลังทั้งหมด

อ้างอิง

1. Goldreich, P.; Keeley, D.A. (February 1977). "Solar seismology. II - The stochastic excitation of the solar p-modes by turbulent convection". Astrophysical Journal. 212: 243–251. Bibcode:1977ApJ...212..243G. doi:10.1086/155043.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
2. Bahcall, J.N.; Pinsonneault, M.H.; Basu, S.; Christensen-Dalsgaard, J. (January 1997). "Are Standard Solar Models Reliable?". Physical Review Letters. 78 (2): 171–174. :astro-ph/9610250. Bibcode:1997PhRvL..78..171B. doi:10.1103/PhysRevLett.78.171.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
3. Thompson, M.J.; Christensen-Dalsgaard, J.; Miesch, M.S.; Toomre, J. (2003). "The Internal Rotation of the Sun". Annual Review of Astronomy & Astrophysics. 41 (1): 599–643. Bibcode:2003ARA&A..41..599T. doi:10.1146/annurev.astro.41.011802.094848.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
4. Ossendrijver, M. (2003). "The solar dynamo". The Astronomy and Astrophysics Review. 11 (4): 287–367. Bibcode:2003A&ARv..11..287O. doi:10.1007/s00159-003-0019-3.
5. Vorontsov, S.V.; Christensen-Dalsgaard, J.; Schou, J.; Strakhov, V.N.; Thompson, M.J. (April 2002). "Helioseismic Measurement of Solar Torsional Oscillations". Science. 296 (5565): 101–103. Bibcode:2002Sci...296..101V. doi:10.1126/science.1069190. PMID 11935019.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
6. Howard, R.; Labonte, B.J. (July 1980). "The sun is observed to be a torsional oscillator with a period of 11 years". Astrophysical Journal. 239: L33–L36. Bibcode:1980ApJ...239L..33H. doi:10.1086/183286.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
7. Braun, D.C.; Lindsey, C. (October 2001). "Seismic Imaging of the Far Hemisphere of the Sun". The Astrophysical Journal. 560 (2): L189–L192. Bibcode:2001ApJ...560L.189B. doi:10.1086/324323.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()
8. Lindsey, C.; Braun, D.C. (March 1990). "Helioseismic imaging of sunspots at their antipodes". Solar Physics. 126 (1): 101–115. Bibcode:1990SoPh..126..101L. doi:10.1007/BF00158301.{{}}: CS1 maint: multiple names: authors list ()