ปรากฏการณ์ทางสุริยะ

ปรากฏการณ์สุริยะเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นภายในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์มีหลายรูปแบบ ได้แก่ลมสุริยะฟ ลัก ซ์คลื่นวิทยุเปลวสุริยะการปลดปล่อยมวลโคโรนา^{[ 1 ]}ความร้อนโคโรนาและจุดสุริยะ

เชื่อกันว่าปรากฏการณ์เหล่านี้เกิดจากไดนาโม แบบเกลียว ที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางมวลของดวงอาทิตย์ ซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่ง รวมถึงไดนาโมแบบอลหม่านที่อยู่ใกล้พื้นผิว ซึ่งสร้างความผันผวนของสนามแม่เหล็กที่เล็กกว่า^{[ 2 ]}ความผันผวนของดวงอาทิตย์ทั้งหมดรวมกันเรียกว่าการเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ ซึ่งก่อให้เกิดสภาพอากาศในอวกาศภายในสนามโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์

มีการบันทึกกิจกรรมของดวงอาทิตย์และเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 8 ก่อนคริสตกาล ตลอดประวัติศาสตร์ เทคโนโลยีและวิธีการสังเกตการณ์ได้พัฒนาขึ้น และในศตวรรษที่ 20 ความสนใจในฟิสิกส์ดาราศาสตร์เพิ่มสูงขึ้น และมีการสร้างกล้องโทรทัศน์สุริยะจำนวนมาก การประดิษฐ์โคโรนากราฟ ในปี 1931 ทำให้สามารถศึกษาโคโรนาได้ในเวลากลางวันอย่างเต็มที่

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่ตั้งอยู่ใจกลางระบบสุริยะมีรูปร่างเกือบเป็นทรงกลมสมบูรณ์แบบ ประกอบด้วยพลาสมาที่ ร้อน และสนามแม่เหล็ก^{[ 3 ] [ 4 ]}มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1,392,684 กิโลเมตร (865,374 ไมล์) ^{[ 5 ]}ประมาณ 109 เท่าของโลกและมีมวล (1.989 × 10 )³⁰กิโลกรัม (ประมาณ 330,000 เท่าของโลก) คิดเป็นประมาณ 99.86% ของมวลรวมของระบบสุริยะ ^{[ 6 ]} ในทางเคมี ประมาณสามในสี่ ของมวลของดวงอาทิตย์ประกอบด้วยไฮโดรเจนในขณะที่ส่วนที่เหลือส่วนใหญ่เป็นฮีเลียม ส่วนที่เหลืออีก 1.69 ^% (เท่ากับ 5,600 เท่า ของมวลโลก) ประกอบด้วยธาตุหนัก ได้แก่ออกซิเจนคาร์บอนนีออนและเหล็ก [ ^{7 ]}

ดวงอาทิตย์ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 4.567 พันล้าน^{[ a ] ​​[ 8 ]}ปีก่อนจากการยุบตัวเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของบริเวณภายในเมฆโมเลกุล ขนาดใหญ่ มวลส่วนใหญ่ รวมตัวกันที่ศูนย์กลาง ในขณะที่ส่วนที่เหลือแผ่ขยายออกเป็นแผ่นดิสก์โคจรซึ่งกลายเป็นจุดสมดุลของระบบสุริยะ มวลส่วนกลางร้อนและหนาแน่นขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดก็เริ่มเกิดปฏิกิริยาฟิวชั่นเทอร์โมนิวเคลียร์ในแกนกลาง

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ลำดับหลักประเภท G (G2V) ตามชั้นสเปกตรัมและโดยทั่วไปเรียกว่าดาวแคระเหลืองเนื่องจากรังสี ที่มองเห็นได้ มีความเข้มข้นมากที่สุดในช่วงสีเหลืองเขียวของสเปกตรัมจริงๆ แล้วดวงอาทิตย์มีสีขาว แต่จากพื้นผิวโลกจะปรากฏเป็นสีเหลืองเนื่องจากการกระเจิงของแสงสีฟ้า ในชั้นบรรยากาศ ^{[ 9 ]}ในฉลากชั้นสเปกตรัมG2บ่งชี้ถึงอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 5770 K [3] (UAI จะยอมรับ 5772 K ในปี 2014 ) และVบ่งชี้ว่าดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ เป็น ดาวฤกษ์ ลำดับหลักดังนั้นจึงสร้างพลังงานโดยการหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ในแกนกลางของดวงอาทิตย์มีการหลอมรวมไฮโดรเจนประมาณ 620 ล้านเมตริกตันต่อวินาที^{[ 10 ] [ 11 ]}

ระยะทางเฉลี่ยของโลกจากดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 1 หน่วยดาราศาสตร์ (ประมาณ 150,000,000 กม.; 93,000,000 ไมล์) แม้ว่าระยะทางจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของโลกจากจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในเดือนมกราคมไปยังจุดไกล ดวงอาทิตย์ที่สุด ในเดือนกรกฎาคม^{[ 12 ]}ที่ระยะทางเฉลี่ยนี้แสงเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกในเวลาประมาณ 8 นาที 19 วินาทีพลังงาน จาก แสงอาทิตย์นี้หล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตเกือบทั้งหมด^{[ b ]}บนโลกด้วยกระบวนการสังเคราะห์แสง^{[ 13 ]}และขับเคลื่อนสภาพภูมิอากาศและสภาพอากาศของโลก^{[ 14 ]}เมื่อไม่นานมานี้ในศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์ยังมีความรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับองค์ประกอบทางกายภาพและแหล่งพลังงานของดวงอาทิตย์ ความเข้าใจนี้ยังคงพัฒนาอยู่ ความผิดปกติหลายประการในพฤติกรรมของดวงอาทิตย์ ในปัจจุบัน ยังคงไม่สามารถอธิบายได้

ปรากฏการณ์ทางสุริยะหลายอย่างเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ โดยเฉลี่ยประมาณ 11 ปี วัฏจักรสุริยะนี้ส่งผลต่อปริมาณรังสีจากดวงอาทิตย์และมีอิทธิพลต่อสภาพอากาศในอวกาศ สภาพอากาศบนโลกและสภาพภูมิอากาศ

วัฏจักรสุริยะยังปรับเปลี่ยนปริมาณรังสีดวงอาทิตย์คลื่นสั้น ตั้งแต่ รังสี อัลตราไวโอเลตไปจนถึงรังสีเอ็กซ์และมีอิทธิพลต่อความถี่ของการเกิดเปลวสุริยะการปลดปล่อยมวลโคโรนาและปรากฏการณ์การปะทุของดวงอาทิตย์อื่นๆ

การพุ่งของมวลโคโรนา (CME) คือการระเบิดครั้งใหญ่ของลมสุริยะและสนามแม่เหล็กที่พุ่งขึ้นเหนือโคโรนาของดวงอาทิตย์ [ ^{15 ] ใน}ช่วงใกล้จุดสูงสุดของดวงอาทิตย์ดวงอาทิตย์จะปล่อย CME ประมาณสามครั้งต่อวัน ในขณะที่ช่วงต่ำสุดของดวงอาทิตย์จะปล่อยประมาณหนึ่งครั้งทุกๆ ห้าวัน^{[ 16 ]} CME พร้อมกับเปลวสุริยะจากแหล่งกำเนิดอื่นๆ สามารถรบกวนการส่งสัญญาณวิทยุและสร้างความเสียหายให้กับดาวเทียมและ สิ่งอำนวยความสะดวก สายส่งไฟฟ้า ส่งผล ให้เกิดไฟฟ้าดับครั้งใหญ่และยาวนานได้^{[ 17 ] [ 18 ]}

การปลดปล่อยมวลโคโรนา (CME) มักปรากฏร่วมกับกิจกรรมทางสุริยะรูปแบบอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเปลวสุริยะแต่ยังไม่มีการพิสูจน์ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ เปลวสุริยะที่อ่อนแรงส่วนใหญ่ไม่มีการปลดปล่อยมวลโคโรนา แต่เปลวสุริยะที่ทรงพลังส่วนใหญ่มักมีการปลดปล่อยมวลโคโรนา การปลดปล่อยส่วนใหญ่มีต้นกำเนิดจากบริเวณที่มีกิจกรรมบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ เช่น กลุ่มจุดดวงอาทิตย์ที่เกี่ยวข้องกับเปลวสุริยะที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง กิจกรรมทางสุริยะรูปแบบอื่น ๆ ที่มักเกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยมวลโคโรนา ได้แก่ การปะทุของพลาสมา การลดลงของความสว่างของโคโรนา คลื่นโคโรนา และคลื่นมอร์ตันหรือที่เรียกว่าสึนามิสุริยะ

การเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กใหม่เป็นสาเหตุของ CME และเปลวสุริยะการเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กใหม่คือชื่อที่ใช้เรียกการจัดเรียงใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็กเมื่อสนามแม่เหล็กสองสนามที่มีทิศทางตรงกันข้ามมารวมกัน การจัดเรียงใหม่นี้มาพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานที่เก็บไว้ในสนามที่มีทิศทางตรงกันข้ามเดิมอย่างฉับพลัน^{[ 19 ] [ 20 ]}

เมื่อ CME พุ่งชนแม็กเนโตสเฟียร์ของโลก มันจะทำให้ สนามแม่เหล็กโลกเสียรูปชั่วคราว ส่งผลให้ทิศทางของเข็มทิศเปลี่ยนไป และเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่บนพื้นโลก ซึ่งเรียกว่าพายุแม่เหล็ก โลก และเป็นปรากฏการณ์ระดับโลก การพุ่งชนของ CME ยังสามารถเหนี่ยวนำให้เกิด การเชื่อมต่อใหม่ของ สนามแม่เหล็กในหางแม่เหล็กโลก(ด้านเที่ยงคืนของแม็กเนโตสเฟียร์) ซึ่งจะปล่อยโปรตอนและอิเล็กตรอนลงสู่ชั้นบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดแสงออโรราขึ้น

เปลวสุริยะคือแสงวาบสว่างฉับพลันที่สังเกตได้บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์หรือขอบดวงอาทิตย์ซึ่งตีความได้ว่าเป็นการ ปล่อย พลังงานมากถึง 6 × ^10²⁵ จูล (ประมาณหนึ่งในหกของพลังงานทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาในแต่ละวินาทีหรือ เทียบเท่ากับระเบิด TNT 160 พันล้านเมกะตัน มากกว่าพลังงานที่ปล่อยออกมาจากการชนของดาวหาง Shoemaker–Levy 9กับดาวพฤหัสบดีถึง 25,000 เท่า) อาจตามมาด้วยการพุ่งของมวลโคโรนา^{[ 21 ]}เปลวสุริยะจะปล่อยเมฆของอิเล็กตรอน ไอออน และอะตอมผ่านโคโรนาออกสู่อวกาศ เมฆเหล่านี้มักจะมาถึงโลกในหนึ่งหรือสองวันหลังจากเหตุการณ์^{[ 22 ]}ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันในดาวฤกษ์ดวงอื่นเรียกว่าเปลวสุริยะ

เปลวสุริยะส่งผลกระทบอย่างมากต่อสภาพอากาศในอวกาศใกล้โลก มันสามารถสร้างกระแสอนุภาคพลังงานสูงในลมสุริยะ ซึ่งเรียกว่าเหตุการณ์โปรตอนสุริยะอนุภาคเหล่านี้สามารถพุ่งชนสนามแม่เหล็กโลกในรูปของพายุแม่เหล็กโลกและก่อให้เกิด อันตราย จากรังสีต่อยานอวกาศและนักบินอวกาศ

• เปลวสุริยะ
• 
  เมื่อวันที่ 31 สิงหาคม 2555 เส้นใย/ระยางยาวของสสารจากดวงอาทิตย์ที่ลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ หรือที่เรียกว่า โคโรนา ได้ปะทุขึ้นสู่ห้วงอวกาศเวลา 16:36 น. ตามเวลาภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกา
• 
  แผนภาพแสดงโครงสร้างสนามแม่เหล็กของเปลวสุริยะและที่มาของมัน ซึ่งสันนิษฐานว่าเกิดจากการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของโครงสร้างแม่เหล็กดังกล่าวที่เชื่อมต่อภายในดวงอาทิตย์กับชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ขึ้นไปจนถึงโคโรนา
• 
  ภาพ 2 มิติแบบสมบูรณ์ที่ถ่ายด้วยระบบสเตอริโอ (ความละเอียดสูง)

เหตุการณ์โปรตอนจากดวงอาทิตย์ (SPE) หรือ "พายุโปรตอน" เกิดขึ้นเมื่ออนุภาค (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน) ที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ถูกเร่งความเร็วขึ้น ไม่ว่าจะใกล้กับดวงอาทิตย์ในระหว่างการปะทุ หรือในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์โดยคลื่นกระแทก CME เหตุการณ์เหล่านี้อาจรวมถึงนิวเคลียสอื่นๆ เช่น ไอออนฮีเลียมและไอออน HZEอนุภาคเหล่านี้ก่อให้เกิดผลกระทบหลายประการ พวกมันสามารถทะลุผ่านสนามแม่เหล็กโลกและทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนในชั้นไอโอโนสเฟียร์ผลกระทบจะคล้ายกับปรากฏการณ์แสงเหนือ ยกเว้นว่าเกี่ยวข้องกับโปรตอนแทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน โปรตอนพลังงานสูงเป็นอันตรายจากรังสีอย่างมากต่อยานอวกาศและนักบินอวกาศ^{[ 23 ]}โปรตอนพลังงานสูงสามารถมาถึงโลกได้ภายใน 30 นาทีหลังจากจุดสูงสุดของการปะทุครั้งใหญ่

ปรากฏการณ์พริมิเนนซ์ (Prominence) คือกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ สว่าง และแผ่ขยายออกมาจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์ มักมีรูปร่างคล้ายห่วง พริมิเนนซ์ยึดติดอยู่กับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ในชั้น โฟโตสเฟียร์และแผ่ขยายออกไปสู่ชั้นโคโรนา ในขณะที่ชั้นโคโรนาประกอบด้วยพลาสมา อุณหภูมิสูง ซึ่งไม่ปล่อยแสงที่มองเห็นได้ มาก นัก พริมิเนนซ์กลับมีพลาสมาที่เย็นกว่ามาก มีองค์ประกอบคล้ายกับพลาสมาในชั้นโครโมสเฟียร์

โดยทั่วไปแล้ว พลาสมาในบริเวณที่เกิดการปะทุจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่าพลาสมาในบริเวณโคโรนาถึงร้อยเท่า การปะทุเกิดขึ้นในช่วงเวลาประมาณหนึ่งวันบนโลก และอาจคงอยู่ได้นานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน การปะทุบางส่วนอาจแตกตัวและก่อให้เกิดการระเบิดของมวลโคโรนา (CME)

โดยทั่วไปแล้วปรากฏการณ์โปรมิเนนซ์จะแผ่ขยายออกไปเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร โดยปรากฏการณ์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่บันทึกไว้นั้นคาดว่ามีความยาวมากกว่า 800,000 กิโลเมตร (500,000 ไมล์) ^{[ 24 ]}ซึ่งใกล้เคียงกับรัศมีของดวงอาทิตย์

เมื่อมองปรากฏการณ์โปรมิเนนซ์โดยหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์แทนที่จะมองจากอวกาศ จะปรากฏมืดกว่าพื้นหลัง การก่อตัวนี้เรียกว่าเส้นใยสุริยะ^{[ 24 ]}เป็นไปได้ที่การฉายภาพจะเป็นทั้งเส้นใยและโปรมิเนนซ์ โปรมิเนนซ์บางอย่างมีพลังมากจนสามารถพ่นสสารออกมาด้วยความเร็วตั้งแต่ 600 กม./วินาที ถึงมากกว่า 1,000 กม./วินาที โปรมิเนนซ์อื่นๆ ก่อตัวเป็นห่วงขนาดใหญ่หรือเสาโค้งของก๊าซเรืองแสงเหนือจุดดวงอาทิตย์ซึ่งสามารถสูงได้ถึงหลายแสนกิโลเมตร^{[ 25 ]}

จุดดวงอาทิตย์เป็นบริเวณที่ค่อนข้างมืดบน "พื้นผิว" ที่แผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ( โฟโตสเฟียร์ ) ซึ่งกิจกรรมแม่เหล็กที่รุนแรงจะยับยั้งการพาความร้อนและทำให้โฟโตสเฟียร์เย็นลงฟาคูล่าเป็นบริเวณที่สว่างกว่าเล็กน้อยซึ่งก่อตัวขึ้นรอบกลุ่มจุดดวงอาทิตย์เมื่อการไหลของพลังงานไปยังโฟโตสเฟียร์ได้รับการฟื้นฟู และทั้งการไหลปกติและพลังงานที่ถูกปิดกั้นโดยจุดดวงอาทิตย์จะทำให้อุณหภูมิของ "พื้นผิว" ที่แผ่รังสีสูงขึ้น นักวิทยาศาสตร์เริ่มคาดเดาถึงความสัมพันธ์ที่เป็นไปได้ระหว่างจุดดวงอาทิตย์และความสว่างของดวงอาทิตย์ในศตวรรษที่ 17 ^{[ 26 ] [ 27 ]}การลดลงของความสว่างที่เกิดจากจุดดวงอาทิตย์ (โดยทั่วไป < - 0.3%) มีความสัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้น (โดยทั่วไป < + 0.05%) ที่เกิดจากทั้งฟาคูล่าที่เกี่ยวข้องกับบริเวณที่มีกิจกรรมและ "เครือข่ายสว่าง" ที่มีกิจกรรมแม่เหล็ก^{[ 28 ]}

ผลสุทธิในช่วงที่มีกิจกรรมแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เพิ่มขึ้นคือผลผลิตรังสีจากดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากจุดสว่างมีขนาดใหญ่กว่าและคงอยู่นานกว่าจุดดวงอาทิตย์ ในทางกลับกัน ช่วงที่มีกิจกรรมแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ต่ำและมีจุดดวงอาทิตย์น้อยลง (เช่นMaunder Minimum ) อาจมีความสัมพันธ์กับช่วงเวลาที่มีความเข้มของรังสีต่ำ^{[ 29 ]}

กิจกรรมจุดดวงอาทิตย์ได้รับการวัดโดยใช้เลข Wolfมาประมาณ 300 ปีแล้ว ดัชนีนี้ (หรือที่รู้จักกันในชื่อเลข Zürich) ใช้ทั้งจำนวนจุดดวงอาทิตย์และจำนวนกลุ่มจุดดวงอาทิตย์เพื่อชดเชยความแปรผันในการวัด การศึกษาในปี 2003 พบว่าจุดดวงอาทิตย์เกิดขึ้นบ่อยขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1940 มากกว่าในช่วง 1150 ปีที่ผ่านมา^{[ 30 ]}

จุดดวงอาทิตย์มักปรากฏเป็นคู่ที่มีขั้วแม่เหล็กตรงข้ามกัน^{[ 31 ]}การสังเกตอย่างละเอียดเผยให้เห็นรูปแบบในค่าต่ำสุดและสูงสุดรายปีและในตำแหน่งสัมพัทธ์ เมื่อแต่ละรอบดำเนินไป ละติจูดของจุดจะลดลงจาก 30 ถึง 45° เหลือประมาณ 7° หลังจากจุดสูงสุดของดวงอาทิตย์การเปลี่ยนแปลงละติจูดนี้เป็นไปตามกฎของ Spörer

จุดดวงอาทิตย์ที่จะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจะต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50,000 กิโลเมตร ครอบคลุมพื้นที่ 2,000,000,000 ตารางกิโลเมตร (770,000,000 ตารางไมล์) หรือ 700 ล้านส่วนของพื้นที่ที่มองเห็นได้ ในช่วงวัฏจักรที่ผ่านมา มีจุดดวงอาทิตย์หรือกลุ่มจุดดวงอาทิตย์ขนาดเล็กประมาณ 100 จุดที่มองเห็นได้จากโลก^{[ c ] [ 32 ]}

จุดดวงอาทิตย์จะขยายและหดตัวขณะเคลื่อนที่ และสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วหลายร้อยเมตรต่อวินาทีเมื่อปรากฏขึ้นครั้งแรก

• 
  กฎของสปอเรอร์ระบุว่า ในช่วงเริ่มต้นของวัฏจักรจุดดวงอาทิตย์ 11 ปี จุดเหล่านั้นจะปรากฏขึ้นครั้งแรกในละติจูดสูง และต่อมาจึงค่อยๆ ปรากฏในละติจูดต่ำลงเรื่อยๆ
• 
  รายงานในหนังสือพิมพ์เดลีเมล์ระบุว่า จุดดวงอาทิตย์หมายเลข 1302 เป็น "ยักษ์ใหญ่" ที่ปล่อยเปลวสุริยะขนาดมหึมาออกมา
• 
  รายละเอียดพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ถ่ายด้วยกล้องโทรทัศน์แบบหักเหแสงขนาด 4 นิ้ว ฟิลเตอร์กระจกสีเหลือง และฟิลเตอร์ฟอยล์ ND 4 หอดูดาวGroßhadernเมืองมิวนิ ก
• 
  ภาพถ่ายรายละเอียดของจุดบนดวงอาทิตย์ วันที่ 13 ธันวาคม 2549

ลมสุริยะคือกระแสพลาสมาที่ปล่อยออกมาจากชั้นบรรยากาศด้านบน ของดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยอิเล็กตรอนและโปรตอนเป็นส่วนใหญ่ โดยมีพลังงานโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 1.5 ถึง 10 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ กระแสอนุภาคเหล่านี้มีความหนาแน่น อุณหภูมิ และความเร็วที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและตามแนวเส้นลองจิจูดของดวงอาทิตย์ อนุภาคเหล่านี้สามารถหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ได้เนื่องจากมีพลังงานสูง

ลมสุริยะแบ่งออกเป็นลมสุริยะความเร็วต่ำและลมสุริยะความเร็วสูง ลมสุริยะความเร็วต่ำมีความเร็วประมาณ 400 กิโลเมตรต่อวินาที (250 ไมล์ต่อวินาที) และมีอุณหภูมิ 2 × 10⁶ องศาเซลเซียส⁵ K และองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโคโรนา ลมสุริยะความเร็วสูงมีความเร็วโดยทั่วไป 750 กม./วินาที และอุณหภูมิ 8 × 10⁵ K และเกือบจะตรงกับโฟโตสเฟียร์ ^{[ 33 ] [ 34 ]}ลมสุริยะความเร็วต่ำมีความหนาแน่นเป็นสองเท่าและมีความเข้มแปรผันมากกว่าลมสุริยะความเร็วสูง ลมความเร็วต่ำมีโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่า มีบริเวณปั่นป่วนและการจัดระเบียบขนาดใหญ่ ^{[ 35 ] [ 36 ]}

ทั้งลมสุริยะเร็วและลมสุริยะช้าสามารถถูกขัดจังหวะได้ด้วยกลุ่มพลาสมาขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่เร็ว เรียกว่า การปะทุของมวลโคโรนา (Interplanetary CME หรือ ICME) การปะทุเหล่านี้ก่อให้เกิดคลื่นกระแทกในพลาสมาบางๆ ของเฮลิโอสเฟียร์ก่อให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและเร่งอนุภาค (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอนและอิเล็กตรอน) ทำให้เกิดรังสีไอออนไนซ์จำนวนมากก่อนที่จะเกิด CME

สภาพอากาศในอวกาศคือสภาวะแวดล้อมภายในระบบสุริยะ รวมถึงลมสุริยะโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณรอบโลก ซึ่งรวมถึงสภาวะตั้งแต่ชั้นแมกนีโตสเฟียร์ไปจนถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์สภาพอากาศในอวกาศแตกต่างจากสภาพอากาศ บนโลก ในชั้นโทรโปสเฟียร์และสตราโตสเฟียร์คำนี้เพิ่งเริ่มใช้ในช่วงทศวรรษ 1990 ก่อนหน้านั้น ปรากฏการณ์ดังกล่าวถูกจัดอยู่ในขอบเขตของฟิสิกส์หรือวิทยาศาสตร์ บรรยากาศ

พายุสุริยะเกิดจากการรบกวนบนดวงอาทิตย์ ซึ่งส่วนใหญ่มักเกิด จาก เมฆโคโรนาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิดของดวงอาทิตย์ (CME) ที่แผ่ออกมาจากบริเวณจุดดวงอาทิตย์ที่ใช้งานอยู่ หรือบางครั้งอาจเกิดจากรูโคโรนาดวงอาทิตย์สามารถสร้าง พายุ แม่เหล็กโลกและพายุโปรตอนที่รุนแรง ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าดับการหยุดชะงัก หรือการสื่อสาร ขัดข้อง (รวมถึง ระบบ GPS ) และทำให้ดาวเทียมและเทคโนโลยีอวกาศอื่นๆ ใช้งานไม่ได้ชั่วคราว/ถาวร พายุสุริยะอาจเป็นอันตรายต่อการบินในละติจูดสูงและระดับความสูงสูง และต่อ การ บินอวกาศของมนุษย์^{[ 37 ]}พายุแม่เหล็กโลกทำให้เกิดแสงออโรรา^{[ 38 ]}

พายุสุริยะครั้งสำคัญที่สุดที่ทราบกันเกิดขึ้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2492 และเป็นที่รู้จักกันในชื่อเหตุการณ์แครริงตัน^{[ 39 ] [ 40 ]}

แสงเหนือเป็นปรากฏการณ์แสงธรรมชาติบนท้องฟ้า โดยเฉพาะในบริเวณละติจูดสูง ( อาร์กติกและแอนตาร์กติก ) ในรูปของวงกลมขนาดใหญ่รอบขั้วโลก เกิดจากการชนกันของลมสุริยะและอนุภาคประจุไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กโลกกับชั้นบรรยากาศระดับสูง ( เทอร์โมสเฟียร์ )

แสงออโรราส่วนใหญ่เกิดขึ้นในแถบที่เรียกว่าเขตออโรรา [ ^{41 ] [ 42 ]}ซึ่งโดยทั่วไปมีความกว้าง 3° ถึง 6° ในละติจูด และสังเกตได้ที่ 10° ถึง 20° จาก^{ขั้วแม่เหล็กโลก}ที่ลองจิจูดทั้งหมด แต่มักจะเห็นได้ชัดเจนที่สุดในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วงอนุภาคที่มีประจุและลมสุริยะถูกส่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโดยสนามแม่เหล็กโลก พายุแม่เหล็กโลกจะขยายเขตออโรราไปยังละติจูดที่ต่ำลง

แสงออโรร่าเกี่ยวข้องกับลมสุริยะ สนามแม่เหล็กโลกดักจับอนุภาคของลมสุริยะ ซึ่งอนุภาคจำนวนมากจะเคลื่อนที่ไปยังขั้วโลกและถูกเร่งความเร็วเข้าหาโลก การชนกันระหว่างไอออนเหล่านี้กับชั้นบรรยากาศจะปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงออโรร่า ซึ่งปรากฏเป็นวงกลมขนาดใหญ่รอบขั้วโลก แสงออโรร่าจะเกิดขึ้นบ่อยและสว่างกว่าในช่วงระยะที่รุนแรงของวัฏจักรสุริยะ เมื่อ CME เพิ่มความรุนแรงของลมสุริยะ^{[ 43 ]}

พายุแม่เหล็กโลกคือการรบกวนชั่วคราวของแมกนีโตสเฟียร์ ของโลก ที่เกิดจากคลื่นกระแทกของลมสุริยะ และ/หรือเมฆสนามแม่เหล็กที่ทำปฏิกิริยากับ สนามแม่เหล็กของโลกการเพิ่มขึ้นของความดันลมสุริยะจะบีบอัดแมกนีโตสเฟียร์ และสนามแม่เหล็กของลมสุริยะจะทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของโลกเพื่อถ่ายโอนพลังงานที่เพิ่มขึ้นเข้าสู่แมกนีโตสเฟียร์ ปฏิสัมพันธ์ทั้งสองนี้จะเพิ่มการเคลื่อนที่ของพลาสมาผ่านแมกนีโตสเฟียร์ (ขับเคลื่อนโดยสนามไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น) และเพิ่มกระแสไฟฟ้าในแมกนีโตสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์^{[ 44 ]}

ความปั่นป่วนในตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ที่ก่อให้เกิดพายุอาจเกิดจาก CME หรือกระแสความเร็วสูง (บริเวณปฏิสัมพันธ์แบบหมุนร่วมหรือ CIR) ^{[ 45 ]}ของลมสุริยะที่มาจากบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กอ่อนบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ความถี่ของพายุแม่เหล็กโลกจะเพิ่มขึ้นและลดลงตาม วัฏจักรจุด ดวงอาทิตย์พายุที่เกิดจาก CME มักเกิดขึ้นบ่อยกว่าในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมสูงสุดในวัฏจักรสุริยะ ในขณะที่พายุที่เกิดจาก CIR มักเกิดขึ้นบ่อยกว่าในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมต่ำสุด

ปรากฏการณ์สภาพอากาศในอวกาศหลายอย่างเกี่ยวข้องกับพายุแม่เหล็กโลก ซึ่งรวมถึงเหตุการณ์อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ (SEP) กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กโลก (GIC) การรบกวนของชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ที่ทำให้เกิดการกระพริบของคลื่นวิทยุและเรดาร์ การรบกวนการนำทางด้วยเข็มทิศ และการเกิดแสงออโรร่าในละติจูดที่ต่ำกว่าปกติมากพายุแม่เหล็กโลกในปี 1989ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำบนพื้นดินซึ่งรบกวนการจ่ายกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งจังหวัดควิเบก ส่วนใหญ่ ^{[ 46 ]}และทำให้เกิดแสงออโรร่าทางใต้สุดถึงรัฐเท็กซัส^{[ 47 ]}

การรบกวนไอโอโนสเฟียร์อย่างฉับพลัน (SID) คือความหนาแน่นของการแตกตัวเป็นไอออน/พลาสมาที่สูงผิดปกติในบริเวณ Dของไอโอโนสเฟียร์ซึ่งเกิดจากเปลวสุริยะ SID ส่งผลให้การดูดซับคลื่นวิทยุเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันซึ่งรุนแรงที่สุดใน ช่วง ความถี่กลาง (MF) ตอนบนและความถี่สูง (HF) ตอนล่าง และเป็นผลให้มักจะขัดจังหวะหรือรบกวนระบบโทรคมนาคม^{[ 48 ]}

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากสนามแม่เหล็กโลกเป็นปรากฏการณ์ที่ปรากฏบนพื้นดินของสภาพอากาศในอวกาศ ซึ่งส่งผลกระทบต่อการทำงานปกติของระบบตัวนำไฟฟ้าที่มีความยาวมาก ในระหว่างเหตุการณ์สภาพอากาศในอวกาศ กระแสไฟฟ้าในแมกนีโตสเฟียร์และไอโอโนสเฟียร์จะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ซึ่งปรากฏให้เห็นในสนามแม่เหล็กโลกด้วย การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้า (GIC) ในตัวนำไฟฟ้าบนโลกระบบสายส่งไฟฟ้าและท่อ ส่งใต้ดิน เป็นตัวอย่างทั่วไปของระบบตัวนำดังกล่าว GIC สามารถก่อให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่นการกัดกร่อนของเหล็กในท่อเพิ่มขึ้น และหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงเสียหาย

การผลิตคาร์บอน-14 (เรดิโอคาร์บอน: ¹⁴ C) เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของดวงอาทิตย์ คาร์บอน-14 ถูกผลิตขึ้นในชั้นบรรยากาศตอนบนเมื่อการชนกันของรังสีคอสมิกกับไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศ ( ¹⁴ N ) ทำให้ไนโตรเจนเกิดการสลายตัวแบบ β+ ส่งผลให้เปลี่ยนไปเป็นไอโซโทปของคาร์บอนที่ผิดปกติซึ่งมีน้ำหนักอะตอม 14 แทนที่จะเป็น 12 ที่พบได้ทั่วไป เนื่องจากรังสีคอสมิกจากกาแล็กซีถูกกีดกันออกจากระบบสุริยะบางส่วนโดยการกวาดออกไปด้านนอกของสนามแม่เหล็กในลมสุริยะ กิจกรรมของดวงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้นจึงลด การผลิต ¹⁴ C ลง ^{[ 49 ]}

^{ความเข้มข้นของ 14C}ในชั้นบรรยากาศจะต่ำกว่าในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมสูงสุด และสูงกว่าในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมต่ำสุด การวัดปริมาณ^14C ที่ถูกกักเก็บไว้ ในเนื้อไม้และการนับวงปีของต้นไม้ ทำให้สามารถวัดและกำหนดอายุของการผลิตคาร์บอนกัมมันตรังสีเมื่อเทียบกับเนื้อไม้ในปัจจุบันได้ การสร้างแบบจำลองย้อนหลังไป 10,000 ปี แสดงให้เห็นว่า การผลิต ^14Cสูงกว่ามากในช่วงกลางยุคโฮโลซีนเมื่อ 7,000 ปีก่อน และลดลงจนถึง 1,000 ปีก่อน นอกจากความแปรผันของกิจกรรมของดวงอาทิตย์แล้ว แนวโน้มระยะยาวของการผลิตคาร์บอน-14 ยังได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก โลก และการเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรคาร์บอนภายในชีวภาค (โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของขอบเขตของพืชพรรณระหว่างยุคน้ำแข็ง )

กิจกรรมของดวงอาทิตย์และปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องได้รับการบันทึกไว้อย่างสม่ำเสมอตั้งแต่สมัยบาบิโลนบันทึกในยุคแรกๆ บรรยายถึงสุริยุปราคา โคโรนา และจุดบนดวงอาทิตย์

ไม่นานหลังจากมีการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ในช่วงต้นทศวรรษ 1600 นักดาราศาสตร์เริ่มสังเกตดวงอาทิตย์โทมัส แฮร์ริออตเป็นคนแรกที่สังเกตเห็นจุดบนดวงอาทิตย์ในปี 1610 ผู้สังเกตการณ์ยืนยันจุดบนดวงอาทิตย์และแสงออโรร่าที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักในช่วง Maunder minimum ^{[ 50 ]}หนึ่งในผู้สังเกตการณ์เหล่านี้คือนักดาราศาสตร์ชื่อดังโยฮันเนส เฮเวลิอุสซึ่งบันทึกจุดบนดวงอาทิตย์จำนวนหนึ่งตั้งแต่ปี 1653 ถึง 1679 ในช่วงต้น Maunder minimum ซึ่งระบุไว้ในหนังสือ Machina Coelestis (1679) ^{[ 51 ]}

การวัดสเปกตรัมของดวงอาทิตย์เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2360 ^{[ 52 ]}รูดอล์ฟ วูล์ฟรวบรวมข้อมูลการสังเกตจุดดวงอาทิตย์ย้อนหลังไปถึงรอบปี พ.ศ. 2398–2309 เขาสร้างสูตรจำนวนจุดดวงอาทิตย์สัมพัทธ์ ( จำนวนจุดดวงอาทิตย์ของวูล์ฟหรือซูริค ) ซึ่งกลายเป็นมาตรฐานการวัด ประมาณปี พ.ศ. 2395 ซาบีน วูล์ฟ กอติเยร์ และฟอน ลามอนต์ ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างวัฏจักรของดวงอาทิตย์และกิจกรรมแม่เหล็กโลกโดยอิสระ^{[ 52 ]}

เมื่อวันที่ 2 เมษายน พ.ศ. 2388 FizeauและFoucaultถ่ายภาพดวงอาทิตย์เป็นครั้งแรก การถ่ายภาพช่วยในการศึกษาปรากฏการณ์สุริยะ การเกิดเม็ดเล็กๆ บนดวง อาทิตย์ สเปกโทรสโกปี และสุริยุปราคา^{[ 52 ]}

เมื่อวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2392 Richard C. Carrington และ R. Hodgson สังเกตเห็นเปลวสุริยะเป็นครั้งแรก^{[ 52 ]} Carrington และGustav Spörerค้นพบว่าดวงอาทิตย์มีการหมุนแบบไม่สม่ำเสมอและชั้นนอกสุดต้องเป็นของเหลว^{[ 52 ]}

ในปี พ.ศ. 2450–2451 จอร์จ เอลเลอรี เฮลได้ค้นพบวัฏจักรแม่เหล็กของดวงอาทิตย์และลักษณะแม่เหล็กของจุดบนดวงอาทิตย์ ต่อมา เฮลและเพื่อนร่วมงานของเขาได้สรุปกฎขั้วของเฮลที่อธิบายสนามแม่เหล็ก^{[ 52 ]}

การประดิษฐ์ โคโรนากราฟของเบอร์นาร์ด ลีโอต์ในปี พ.ศ. 2474  ทำให้สามารถศึกษาโคโรนาได้ในเวลากลางวัน^{[ 52 ]}

จนกระทั่งถึงทศวรรษ 1990 ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์เพียงดวงเดียวที่มีพื้นผิวที่สามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจน^{[ 53 ]}ความสำเร็จที่สำคัญอื่นๆ ได้แก่ ความเข้าใจเกี่ยวกับ: ^{[ 54 ]}

• ห่วงปล่อยรังสีเอ็กซ์ ( เช่นโดยYohkoh )
• โคโรนาและลมสุริยะ ( เช่นโดยSoHO )
• ความแปรผันของความสว่างของดวงอาทิตย์ตามระดับกิจกรรม และการตรวจสอบผลกระทบนี้ในดาวฤกษ์ประเภทเดียวกับดวงอาทิตย์ดวงอื่น ( เช่นโดยACRIM )
• สภาวะ เส้นใยที่เข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่พื้นผิวที่มองเห็นได้ของดาวฤกษ์ เช่น ดวงอาทิตย์ ( เช่นโดยHinode )
• ตรวจพบสนามแม่เหล็กที่มีความเข้ม 0.5×10⁵ ^ถึง 1× ^10⁵เกาส์ บริเวณฐานของโซนนำไฟฟ้า ซึ่งสันนิษฐานว่าอยู่ในรูปเส้นใยบางๆ โดยอนุมานจากพลวัตของกลุ่มฟลักซ์เชิงมุมที่เพิ่มขึ้น
• การปล่อยนิ วตริโนอิเล็กตรอนระดับต่ำจากแกนกลางของดวงอาทิตย์^{[ 54 ]}

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 ดาวเทียมเริ่มสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ ทำให้ได้ข้อมูลเชิงลึกมากมาย ตัวอย่างเช่น การปรับความสว่างของดวงอาทิตย์โดยบริเวณที่มีการทำงานของสนามแม่เหล็กได้รับการยืนยันโดยการวัดค่าความเข้มรังสีรวมของดวงอาทิตย์ (TSI) จากดาวเทียมโดยการทดลอง ACRIM1 ในภารกิจ Solar Maximum Mission (เปิดตัวในปี 1980) ^{[ 28 ]}

• การระบุสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในช่วงที่ผ่านมา (หัวข้อกิจกรรมของดวงอาทิตย์ )
• การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (หัวข้อพลังงานแสงอาทิตย์ )
• เค้าโครงดาราศาสตร์
• การลอยตัวด้วยรังสี
• วัฏจักรสุริยะ

• Karl, Thomas R.; Melillo, Jerry M.; Peterson, Thomas C. (2009). "ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกในสหรัฐอเมริกา" (PDF) . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. สืบค้นเมื่อ30 มกราคม 2024 .
• Willson, Richard C.; HS Hudson (1991). "ความสว่างของดวงอาทิตย์ตลอดวัฏจักรสุริยะที่สมบูรณ์" Nature . 351 (6321): 42– 4. Bibcode : 1991Natur.351...42W . doi : 10.1038/351042a0 . S2CID  4273483 .
• ฟูคาล, ปีเตอร์; และคณะ (1977) "ผลกระทบของจุดดับดวงอาทิตย์และ faculae ต่อค่าคงที่ของดวงอาทิตย์" วารสารดาราศาสตร์ฟิสิกส์ . 215 : 952. Bibcode : 1977ApJ...215..952F . ดอย : 10.1086/155431 .
• Dziembowski, WA; PR Goode; J. Schou (2001). "ดวงอาทิตย์หดตัวลงเมื่อกิจกรรมแม่เหล็กเพิ่มขึ้นหรือไม่?" วารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์ 553 ( 2): 897– 904. arXiv : astro-ph/0101473 . Bibcode : 2001ApJ...553..897D . doi : 10.1086/320976 . S2CID  8177954 .
• Stetson, HT (1937). จุดบนดวงอาทิตย์และผลกระทบของมัน . นิวยอร์ก: McGraw Hill. รหัสบรรณานุกรม : 1937sate.book.....S .
• Yaskell, Steven Haywood (31 ธันวาคม 2012). ระยะต่างๆ ของดวงอาทิตย์: ข้อโต้แย้งสำหรับกลไกที่รับผิดชอบต่อช่วงต่ำสุดและสูงสุดของดวงอาทิตย์ที่ยาวนาน . สำนักพิมพ์ Trafford. ISBN 978-1-4669-6300-9.
• กิจกรรมของดวงอาทิตย์ Hugh Hudson Scholarpedia , 3(3):3967. doi:10.4249/scholarpedia.3967

• NOAA / NESDIS / NGDC (2002) ความแปรปรวนของดวงอาทิตย์ที่ส่งผลกระทบต่อโลก NOAA CD-ROM NGDC-05/01 ซีดีรอมนี้ประกอบด้วยฐานข้อมูลระดับโลกเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกและข้อมูลที่เกี่ยวข้องมากกว่า 100 ฐานข้อมูล ครอบคลุมช่วงเวลาจนถึงเดือนเมษายน 1990
• ข้อมูลปริมาณรังสีแสงอาทิตย์รวมล่าสุดจัดเก็บไว้เมื่อวันที่ 6 กรกฎาคม 2013 ที่Wayback Machineอัปเดตทุกวันจันทร์
• ข้อมูลล่าสุดเกี่ยวกับสภาพอากาศในอวกาศ  – จากศูนย์วิเคราะห์ข้อมูลอิทธิพลของดวงอาทิตย์ (เบลเยียม)
• ภาพล่าสุดจากหอดูดาวพลังงานแสงอาทิตย์บิ๊กแบร์ (แคลิฟอร์เนีย)
• ภาพถ่ายล่าสุดจาก SOHO  – จากหอดูดาวสุริยะและเฮลิโอสเฟียร์ ของ ESA / NASA
• แผนที่แสดงบริเวณที่มีกิจกรรมทางสุริยะ – จากสถานีดาราศาสตร์ภูเขาคิสโลวอดสค์