[ขยายดูภาพใหญ่ ]

"พื้นผิว" ดวงอาทิตย์ หมายความอย่างไร ดังได้กล่าวแล้วว่า ดวงอาทิตย์เป็นก้อนก๊าซ ดังนั้น การกล่าวถึง "พื้นผิว" จึงดูไม่มีความหมายอย่างใด ตาม สามัญสำนึก ถ้าเรามองดูขอบดวงอาทิตย์ ก็น่าจะได้เห็นขอบของมันเลือนลางไม่ชัดเจน แต่ความจริงถ้าเราส่องดูดวง อาทิตย์โดยกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งมีอุปกรณ์กรองแสงและความร้อนจัดเพื่อป้องกันอันตรายแก่ดวงตา จะเห็นว่าขอบของดวงอาทิตย์นับ ว่าคมพอใช้ ข้อนี้อาจทำให้เกิดความสนเท่ห์ว่าเหตุใดก้อนก๊าซนี้จึงมีขอบคมชัดเจน อย่างไรก็ตามเมื่อนักดารา ศาสตร์ได้นำหลักเกณฑ์ทางฟิสิกส์เกี่ยวกับการทับถมกันหนาแน่นของก๊าซ และเกี่ยวกับการแผ่รังสีของก๊าซร้อนมาใช้คำนวณทดสอบ ดูแล้วก็พบว่าที่ขอบของก้อนก๊าซ (คือดวงอาทิตย์) นี้ ความเข้มของรังสีที่แผ่กระจายออกมาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน ช่วงระยะทางสั้น ๆ ตามแนวเส้นรัศมีเข้าสู่ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ระยะนี้สั้นมาก เมื่อเทียบกับรัศมีของดวงอาทิตย์เอง จน กระทั่งอุปกรณ์สามัญที่เราใช้สำรวจก็ส่องเห็นเป็นขอบสว่างซึ่งค่อนข้างคมได้ เราอาจพิจารณาขอบของดวงอาทิตย์ ที่สำรวจได้ในแสงสว่างธรรมดานี้ให้ละเอียดถี่ถ้วนขึ้นอีกเล็กน้อย ถ้าเรามอง ตามแนวที่ผ่านขอบดวงอาทิตย์เหนือขอบดวงเล็กน้อย เราอาจจะมองเห็นของที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ออกไปได้ เพราะว่าก๊าซ ของดวงอาทิตย์ยังไม่ทึบบังเสียหมด ต่อเมื่อเราค่อยเลื่อนแนวเล็งนั้น ใกล้ขอบดวงอาทิตย์มากเข้า ก๊าซของดวงอาทิตย์จะ บังแนวเล็งยิ่งขึ้น ในที่สุดเมื่อเลื่อนเข้าชิดดวงอาทิตย์ถึงระดับหนึ่ง แสงสว่างจากวัตถุที่อยู่ข้างหลังดวงอาทิตย์ จะ ผ่านมาไม่ได้เลย เพราะก๊าซของดวงอาทิตย์ทึบบังหมดพอดี ในกรณีนี้แสงสว่างที่มาเข้าตาหรืออุปกรณ์ของเรามาจากก๊าซ ในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ทั้งหมด ที่ระดับนี้เองเราเห็นขอบคมของดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์ได้กำหนด ใช้ระดับนี้เป็นระดับ "พื้นผิว" ของดวงอาทิตย์ เพื่อความสะดวกในการกล่าวถึงสภาพของก๊าซใน ระดับต่าง ๆ ที่สูงขึ้นมา หรือที่ลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

สภาพภายในดวงอาทิตย์ ดังได้กล่าวมาแล้วว่า ดวงอาทิตย์เป็นก้อนสสารใหญ่ ร้อนจัด และ รวมตัวเป็นสัณฐานทรงกลมอยู่ได้ โดยแรงดึง ดูดระหว่างอะตอมและโมเลกุล แรงดึงดูดหรือแรงโน้มถ่วง (gravitational force) นี้ มีทิศทางเข้าหาจุดศูนย์กลาง เนื้อสารของดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ที่ระดับใดระดับหนึ่งภายในตัวดวงจะถูกทับถมโดยเนื้อสารที่อยู่สูงขึ้นมา จึงเป็นธรรมดาที่จะต้องมี ความดันและความหนาแน่นมากกว่าเนื้อสารในระดับสูงกว่า ตามหลักเกณฑ์อันนี้กล่าวได้ว่าความดันและความหนาแน่นของเนื้อสาร เพิ่มขึ้นในระดับลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์ อนึ่งภายใต้ความกดดันสูงนั้นก๊าซหรือไอจะถูกบีบให้ปริมาตรลดลงเรื่อย ถ้าอะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซหรือไอนั้นไม่มีความเร็วในตัวพอที่จะผลักดันต่อสู้ไว้ ความเร็วที่กล่าวถึงนี้ได้จาก การมีอุณหภูมิสูง ทั้งนี้เพราะอุณหภูมิของวัตถุก็คือพลังงานของการเคลื่อนที่ และการสั่นสะเทือนของโมเลกุลอะตอมในสสารนั้น ๆ โดยเหตุนี้เองเราถือได้ว่า เนื้อสารที่ระดับใดระดับหนึ่งภายในดวงอาทิตย์อยู่ในสภาพสมดุล เมื่อมีอุณหภูมิความกด ดัน และ ความหนาแน่นพอเหมาะแก่กัน ซึ่งจะมีค่าสูงขึ้นเรื่อยสำหรับระดับที่ลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

บรรยากาศของดวงอาทิตย์ ก๊าซที่ห่อหุ้มโลก นับเป็นบรรยากาศของโลก ก๊าซที่ห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อยู่ในระดับที่เราอาจสำรวจได้โดยอุปกรณ์ ก็เรียกได้ว่าเป็นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ เพื่อความเข้าใจในขั้นต้น เราอาจแบ่งบรรยากาศของดวงอาทิตย์ออกได้ เป็นสามระดับ คือ ๑. โฟโตสเฟียร์ (Photosphere) เป็นก๊าซห่อหุ้มดวงอาทิตย์นับตั้งแต่ระดับพื้นผิว ลึกลงไปภายในดวงอาทิตย์จนถึงความลึก ประมาณ 250 กิโลเมตร ซึ่งเป็นระดับลึกที่สุดที่เราอาจมองเห็นได้ ๒. โครโมสเฟียร์ (Chromosphere) เป็นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ในระดับเหนือโฟโตสเฟียร์ขึ้นมา ไม่ใช่บรรยากาศเรียบราบ หากแต่ประกอบด้วยลำ ก๊าซร้อนในลักษณะเป็นไอพ่นขึ้นสู่ระดับสูง และลำก๊าซร้อนที่เคลื่อนที่เป็นทางโค้งจากตำแหน่งหนึ่งถึงอีกตำแหน่งหนึ่ง เป็นจำนวนมากมาย ๓. คอโรนา (Corona) เป็นสิ่งห่อหุ้มดวงอาทิตย์ อยู่ในระดับสูงจากลำก๊าซร้อนของโครโมสเฟียร์ขึ้นไป คอโรนานี้แผ่ กระจายออกจากดวงอาทิตย์ ตรวจสอบได้ไกลถึงกว่าเจ็ดล้านกิโลเมตร จากดวงอาทิตย์ คอโรนานี้มีองค์ประกอบที่สำคัญสามประการ คือ ๓.๑ อิเล็กตรอนที่มีอุณหภูมิสูง ๓.๒ อนุภาคฝุ่นผงซึ่งโคจรวนรอบดวงอาทิตย์อยู่ในระยะใกล้และสะท้อนแสงอาทิตย์ ๓.๓ ไอออนของไอธาตุซึ่งร้อนจัด จนอิเล็กตรอนหลุดจากวงโคจรรอบอะตอมไปเป็นจำนวนมาก ไอออนเหล่านี้แผ่รังสีเฉพาะขนาดคลื่น คือ เป็นสเปกตรัมชนิดเส้น

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

ปรากฏการณ์ในโฟโตสเฟียร์ ก๊าซในโฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์ แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดที่เป็นคลื่นวิทยุ รังสีความร้อน หรืออินฟราเรด แสงสว่างธรรมดา และรังสีอัลตราไวโอเลต แต่รังสีส่วนใหญ่เป็นแสงสว่าง และความร้อน โฟโตสเฟียร์แผ่รังสี ซึ่งเป็นแสงสว่างธรรมดา ทุกขนาดคลื่น ซึ่งเมื่อนำแสงจากดวงอาทิตย์มาผ่านอุปกรณ์แยกแสงสีหรือสเปกโทรกราฟ (spectrograph) แล้วจะได้สเปกตรัมชนิดสืบเนื่อง (continuous spectrum) ซึ่งมีแสงเฉพาะบางขนาดคลื่นลดน้อยไปเป็นแห่ง ๆ ทำให้ปรากฏมีเส้นมืด (dark line หรือ absorption line) อยู่เป็นแห่ง ๆ บน สเปกตรัมสืบเนื่องนั้น เราเรียกเส้นมืดเหล่านี้อีกชื่อหนึ่งว่า เส้นฟรอนโฮเฟอร์ (fraunhofer line) โดยใช้ชื่อของนักฟิสิกส์ชาวเยอรมนี (Joseph von Fraunhofer) ผู้ได้ทำการสำรวจเส้นเหล่านี้อย่างละเอียดถี่ถ้วนเป็นคนแรก โฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์แสดงลักษณะที่สำคัญดังต่อไปนี้ ๑. มืดคล้ำที่ขอบดวง (darkening of the limb) ๒. เป็นดอกดวงโดยทั่วไป (granulation) ๓. การเกิดและวิวัฒนาการของกลุ่มจุด (sunspots) ๔. แฟคิวเล หรือบริเวณสว่างผิดปกติ (faculae)

[ขยายดูภาพใหญ่ ]

การหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์อย่างหนึ่งของดวงอาทิตย์ คือ การที่มีกลุ่มจุดเกิดขึ้น กลุ่มจุดเหล่านี้เมื่อเกิดขึ้นแล้วก็มีการ เปลี่ยนแปลงและในที่สุดจะสลายตัวหมดไป ขณะเดียวกันก็มีกลุ่มจุดใหม่เกิดขึ้นอย่างไรก็ตามกลุ่มจุดบนดวงอาทิตย์มี อายุอยู่นานพอที่จะใช้เป็นเครื่องติดตามสังเกตดูได้ว่า ดวงอาทิตย์มีการหมุนรอบตัวเองเป็นรอบ ๆ เช่นเดียวกับที่ โลกหมุนรอบตัวเองวันละรอบ เมื่อเราตามสังเกตการเคลื่อนที่ของกลุ่มจุด หรือจุดบนดวงอาทิตย์ไปเรื่อย ๆ เป็นเวลาหลายวัน ก็จะได้พบว่า ดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองครบรอบในเวลาประมาณหนึ่งเดือน การหมุนรอบตัวเองนี้มีทิศทางตามการหมุน รอบตัวเองของดาวเคราะห์ต่าง ๆ และตามทิศทางซึ่งดาวเคราะห์ต่าง ๆ นั้นโคจรไปรอบดวงอาทิตย์ สิ่งที่น่าสนใจก็คือ พื้น ผิวดวงอาทิตย์ที่ละติจูดต่าง ๆ หมุนครบรอบในเวลาไม่เท่ากัน แถบศูนย์สูตร หมุนด้วยความเร็วสูงกว่าแถบละติจูดสูงขึ้นไป ดัง จะเห็นได้จากตารางรายการคาบ หรือเวลาที่ใช้หมุนครบรอบของดวงอาทิตย์