സൂര്യന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിന്റെ ഘടനയ്ക്കു ഒരു ആമുഖം

സൂര്യന്റെയും അതിന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിന്റേയും ഘടന പരിചയപ്പെടുത്തുക എന്നതു മാത്രമാണു കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റിന്റേയും ഈ പോസ്റ്റിന്റേയും ഉദ്ദേശം. കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റില്‍ സൂര്യന്റെ ഘടനയിലെ മൂന്നു പ്രധാന പാളികളെ കുറിച്ചാണു പ്രതിപാദിച്ചതു്. ഈ പോസ്റ്റില്‍, സൂര്യന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ വിവിധ പാളികളെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ പോസ്റ്റ് കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റിന്റെ തുടര്‍ച്ചയായതിനാല്‍ കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റ് വായിച്ചിട്ടില്ലാത്തവര്‍, ഇതു വായിക്കുന്നതിനു മുന്‍പ് ആ പോസ്റ്റ് വായിക്കുവാന്‍ താല്പര്യപ്പെടുന്നു.

സൂര്യനെ കാമ്പ്, വികിരണമേഖല, സംവഹനമേഖല ഇങ്ങനെ മൂന്നു പാളികളായി വിഭജിച്ചിരിക്കുന്നതായി നമ്മള്‍ കഴിഞ്ഞ പോസ്റ്റില്‍ നിന്നു മനസ്സിലാക്കി. ഇതു മൂന്നും നമ്മുടെ പരമ്പരാഗത നിരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങള്‍ക്കു മറഞ്ഞിരിക്കുന്നു. സൌരശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ സൂര്യന്റെ ആന്തരികഘടനയെക്കുറിച്ചു പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയ്ക്കു ഹീലിയോസെസിമോളജി (helioseismology) എന്നാണു പേര്‍. സൂര്യനില്‍ നടക്കുന്ന വിവിധതരത്തിലുള്ള ആന്ദോളങ്ങള്‍ പഠിക്കുകയാണു ഈ ശാസ്ത്രശാഖയിലെ പ്രധാന ഗവേഷണവിഷയം. പ്രസ്തുതശാഖയിലെ പഠനങ്ങളിലൂടെയാണു സോളാര്‍ ന്യൂട്രിനോ പ്രോബ്ലം പോലുള്ള പ്രഹേളികയ്ക്കു ഉത്തരം കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞത്.

കഴിഞ്ഞ പൊസ്റ്റില്‍ ചൂണ്ടി കാണിച്ച പോലെ സൂര്യന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിനു 3 പാളികള്‍ ആണുള്ളത്.

1. പ്രഭാമണ്ഡലം (Photosphere)
2. വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം (Chromosphere)
3. കൊറോണ (Corona)

ഈ മൂന്നു പാളികളേയും പരിചയപ്പെടുത്തുക എന്നതു മാത്രമാണു ഈ പോസ്റ്റിന്റെ ലക്ഷ്യം. ഈ പാളികള്‍ എല്ലാം തന്നെ വിവിധ ടെലിസ്കോപ്പുകളും വിവിധ തരത്തിലുള്ള ഡിറ്റക്‌‌ടറുകളൂം ഉപയോഗിച്ചു പഠിക്കാവുന്നതാണു. വിശദാംശങ്ങളിലേക്കു കടക്കാതെ ഓരോ പാളിയിലും നടക്കുന്ന വിവിധ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ച് വളരെ ലഘുവായി പ്രദിപാദിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കാം.

സൂര്യന്റെ വിവിധഘടകങ്ങളെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു ചിത്രം
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://learn.arc.nasa.gov/planets/0/sunparts.html

പ്രഭാമണ്ഡലം (Photosphere)

പ്രഭാമണ്ഡലത്തെ (Photosphere) സൂര്യന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ ആദ്യപാളിയാണു. സൂര്യന്റെ ആപേക്ഷിക ഉപരിതലമാണു പ്രഭാമണ്ഡലം എന്നു പറയാം. സൂര്യന്‍ പൂര്‍ണ്ണമായും ഒരു വാതകഗോളമായതു കൊണ്ടു ഭൂമിയിലെ പോലെ ഉറച്ച പ്രതലമല്ല സൂര്യന്റെ ഉപരിതലം. ഭൂമിയില്‍ നിന്നു സൂര്യനെ നിരീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ നമ്മുടെ നിരീക്ഷണസംവിധാനങ്ങള്‍ക്കു പരമാവധി കടന്നെത്താവുന്ന ഇടമാണു പ്രഭാമണ്ഡലം. അതായതു നമ്മള്‍ സൂര്യനെ നിരീക്ഷിക്കുമ്പോള്‍ കാണുന്നതു അതിന്റെ പ്രഭാമണ്ഡലത്തേയാണു. (ദയവു ചെയ്തു നഗ്നനേത്രങ്ങളാല്‍ സൂര്യനെ നിരീക്ഷിക്കരുത്. അതു ഭാഗികമായോ പൂര്‍ണ്ണമായോ അന്ധതയ്ക്കു കാരണമാകും)

സൂര്യന്റെ പ്രഭാമണ്ഡലത്തിന്റെ ഒരു ചിത്രം. സൌരകളങ്കങ്ങള്‍ തെളിഞ്ഞു കാണാവുന്നതാണു.
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://physics.uoregon.edu/~soper/Sun/photosphere.html

സൂര്യനില്‍ ഉല്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജ്ജകണികളുടെ ബഹിര്‍ഗമന ഇടമാണു പ്രഭാമണ്ഡലം എന്നും പറയാവുന്നതാണു. ഇവിടെ നിന്നാണു ഊര്‍ജ്ജകണികകള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അനന്തവിശാലതയിലേക്കുള്ള യാത്രതുടങ്ങുന്നതു. യാത്ര തുടങ്ങി ഏതാണ്ട് 8 മിനിറ്റ് കൊണ്ട് സൂര്യപ്രകാശം ഭൂമിയിലെത്തും. ഫോട്ടോസ്ഫിയറിനു ഏതാണ്ടു 500 km കട്ടിയുണ്ട്.

സൗരകളങ്കം (Sun spot), സൌരജ്വാല (Solar flare) , പ്രോമിനെന്‍സ് (Solar prominence) തുടങ്ങി പ്രതിഭാസങ്ങളുടേയും ഉറവിടം പ്രഭാമണ്ഡ‍ലം ആണു. ഈ പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ച് തുടര്‍ന്നുള്ള പോസ്റ്റുകളീല്‍ വിശദമായി കൈകാര്യം ചെയ്യുവാന്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്നതിനാല്‍ ഇപ്പോള്‍ വിശദീകരണത്തിനു തുനിയുന്നില്ല. പ്രഭാമണ്ഡലത്തിന്റെ ശരാശരി താപനില 5800 K ആണു. 5800 K ഉള്ള ഒരു വസ്തു ഏതു തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തിലുള്ള വിദുത് കാന്തിക തരംഗങ്ങള്‍ ആണു ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുക എന്നു മനസ്സിലാക്കാന്‍ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളും ജ്യോതിശാസ്ത്രവും എന്ന പോസ്റ്റ് വായിക്കുക.

വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം

പ്രഭാമണ്ഡലത്തിനു ശേഷം വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം എന്ന പാളി. സൂര്യഗ്രഹണത്തിന്റെ സമയത്ത് ചന്ദ്രന്റെ അതിരില്‍ പിങ്ക് നിറത്തിലുള്ള നേര്ത്ത പാളി കാണാവുന്നതാണു. ഇതാണു ഏതാണ്ട് 2000 കിമി കനം ഉള്ള വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം എന്ന പാളി.

സാധാരണ ഗതിയില്‍ നഗ്നനേത്രത്താല്‍ വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം ദൃശ്യമാവില്ല. അതിനു കാരണം പ്രഭാമണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രകാശം വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിന്റെ പ്രകാശത്തെ അതിശയിപ്പിക്കുന്നു എന്നതാണു. പക്ഷെ സൂര്യ ഗ്രഹണ സമയത്തു ചന്ദ്രന്‍ സൂര്യഗോളത്തെ (അതായതു പ്രഭാമണ്ഡലത്തെ) മറക്കുമ്പോള്‍ ചന്ദ്രന്‍ മറച്ച സൂര്യന്റെ അതിരുകളില്‍ ഒരു നേര്‍ത്ത ചുവന്ന വളയം പോലെ വര്‍ണ്ണമണ്ഡലം കാണപ്പെടും.

സൂര്യഗ്രഹണസമയത്തു വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങള്‍ ദൃശ്യമാകുന്നതിന്റെ ഒരു ചിത്രം
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Solar_eclips_1999_5.jpg

ഇനിയും ശാസ്ത്രജ്ഞര്ക്കു ശരിയായി മനസ്സിലാകാന്‍ സാധിക്കാത്തെ എന്തോ കാരണത്താല്‍ വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിലെ താപം 20,000 K ആണു (അതായതു പ്രഭാമണ്ഡത്തേതിലും നാലു ഇരട്ടിയോളം). പ്രഭാമണ്ഡലത്തില്‍ നിന്നുള്ള വികിരണം കൂടുതല്‍ സ്ഥ്ലത്തേക്കു പരക്കുമ്പോള്‍ സ്വാഭാവികമായും താപം കുറയും എന്നാണു പ്രതീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത്. പക്ഷെ എന്തുകൊണ്ടു താപം 20, 000 K ആകുന്നു എന്ന പ്രഹേളികയുടെ കെട്ടഴിക്കാനുള്ള പഠനങ്ങള്‍ നടന്നു കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ചില സിദ്ധാങ്ങള്‍ ഒക്കെ മുന്നോട്ടു വച്ചിട്ടുണ്ടെന്കിലും പൂര്‍ണ്ണമായ ഉത്തരം ആയിട്ടില്ല. 20,000 K ഉള്ള വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിലെ പരമാണുക്കള്‍ ചുവപ്പു ദീപ്തിയുള്ള പ്രകാശം (H-alpha emission) ആണൂ പുറപ്പെടുവിക്കുക.

വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിന്റെ വേറൊരു ദൃശ്യം.

ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://solar-heliospheric.engin.umich.edu/

വര്‍ണ്ണമണ്ഡലത്തിനു ക്രമരഹിതമായ അതിരുകള്‍ ആണുള്ളതു. ഈ ക്രമരഹിതമായ രൂപത്തിനു കാരണം സ്പൈക്യൂള്‍സ് എന്നു പറയുന്ന പ്രതിഭാസമാണൂ. പ്രഭാമണ്ഡലത്തില്‍ നിന്നു പുറപ്പെട്ട് കൊറോണയിലേക്കു ജെറ്റ് പോലെ പായുന്ന സൗരപദാര്‍ത്ഥമാണു സ്പൈക്യൂള്‍സ് എന്നു അറിയപ്പെടുന്നതു. സ്പൈക്യൂള്‍സ് എന്ന ഈ പ്രതിഭാസമാണു വര്‍‌ണ്ണമണ്ഡലം എന്ന പാളിയുടെ സൃഷ്ടിക്കുകാരണം എന്നു കരുതുന്നു. സൗരജ്വാല, പ്രോമിനെന്‍സ് തുടങ്ങി പല പ്രതിഭാസങ്ങളും നടക്കുന്നത് വര്‍ണ്ണ മണ്ഡലത്തിലാണു. എല്ലാം കൂടി ഒരുമിച്ചു പറഞ്ഞാല്‍ ശരിയാവില്ല എന്നു കാരണത്താല്‍ ആ പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചൊക്കെ വ്യത്യസ്ത പോസ്റ്റുകളില്‍ പരിചയപ്പെടുത്താം.

കൊറോണ

സൂര്യന്റെ ഘടനയിലെ ഏറ്റവും ബാഹ്യമായ പാളിയാണു കൊറോണ. വര്‍‌ണ്ണമണ്ഡല പാളിയെ പോലെത്തന്നെ സൂര്യഗ്രഹണസമയത്തു പ്രഭാമണ്ഡലത്തില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശം തടയപ്പെടുന്ന വേളയില്‍ മാത്രമേ കൊറോണ എന്ന പാളിയും നഗ്നനേത്രങ്ങള്‍ക്കു ദൃശ്യമാകൂ. കൊറോണഗ്രാഫ് എന്ന ഉപകരണത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ (കൃത്രിമമായി സൂര്യഗ്രഹണം സൃഷ്ടിച്ച് പ്രഭാമണ്ഡലത്തില്‍ നിന്നുള്ള പ്രകാശം തടയുന്ന ഒരു ഉപകരണം) സാധാരണ സമയത്തും കൊറോണയെ നിരീക്ഷിക്കാവുന്നതാണു.

സൂര്യഗ്രഹണസമയത്തു കൊറോണ ദൃശ്യകാകുന്ന ഒരു ചിത്രം
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Solar_eclips_1999_4_NR.jpg

സൂര്യഗ്രഹണസമയത്തു കൊറോണ ദൃശ്യമാകുമ്പോള്‍ കാണുന്ന കിരീടം പോലെയുള്ള രൂപത്തില്‍ നിന്നാണു കൊറോണ എന്ന പേരു ഈ പാളിക്കു ഉണ്ടായതു. കൊറോണ സൂര്യന്റെ ചുറ്റും ഒരു വലയമായി നില്‍ക്കുകയല്ല, മറിച്ച് അതിന്റെ വിന്യാസം ബാഹ്യാകാശത്തിലേക്കു നീളുന്നു. കുറച്ചു കൂടി കൃത്യമായി പറഞ്ഞാല്‍ കൊറോണയില്‍ നിന്നുള്ള കണങ്ങള്‍ ഭൂമിയുടെ ഭ്രമണപഥത്തോളം എത്തുന്നുണ്ട്.

കൊറോണയുടെ രൂപം ഒരു പരിധി വരെ സൂര്യന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രം ആണു നിര്‍ണ്ണയിക്കുന്നത്. കൊറോണയിലെ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകള്‍ സൂര്യന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ രേഖകള്‍ പിന്തുര്‍ന്നു പ്രത്യേകതരത്തിലുള്ള രൂപങ്ങള്‍ രചിക്കുന്ന ദൃശ്യം സൂര്യഗ്രഹണസമയത്തു നമുക്കു കാണാവുന്നതാണു.

കൊറേണയുടെ രൂപത്തില്‍ നിന്നു സൂര്യന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തെ കുറിച്ചു പഠിക്കാവുന്നതാണു
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://apod.nasa.gov/apod/ap010408.html

20 ലക്ഷം കെല്‍‌വിനോളം വരും കൊറോണയിലെ താപനില. ചില പ്രത്യേക സൌരപ്രതിഭാസങ്ങളുടെ സമയത്തു ഇതു 36 ലക്ഷം കെല്‍‌വിനോളം ഉയരുന്നു എന്നും കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.

കൊറോണയുടെ ഭൂരിഭാഗവും സൂര്യന്റെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ ബന്ധനത്തിലാണു. എക്സ്-റേ ചിത്രങ്ങളില്‍ സൂര്യന്റെ ഈ കാന്തിക ക്ഷേത്രരേഖകള്‍ ലൂപ്പ് പോലെ കാണപ്പെടും. ഈ പ്രതിഭാസത്തിനാണു കൊറോണല്‍ ലൂപ്സ് (Coronal Loops) എന്നു പറയുന്നതു. എക്സ്-റേ ചിത്രങ്ങളില്‍ ഈ ഭാഗം തെളിഞ്ഞു കാണപ്പെടും.

കൊറോണല്‍ ലൂപ്സ്
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://trace.lmsal.com/POD/TRACEpodarchive24.html

പക്ഷെ ചില കാന്തികക്ഷേത്ര രേഖകള്‍ സൂര്യനിലേക്കു ലൂപ്പ് അവസാനിപ്പിക്കുന്നില്ല എന്നു കാണുന്നു . ഇതിനാണു കൊറോണല്‍ ഹോള്‍സ് എന്നു പറയുന്നത്. കൊറോണല്‍ ഹോള്‍സ്(Coronal Holes) എക്-റേ ചിത്രത്തില്‍ ഇരുണ്ട് കാണപ്പെടും.

കൊറോണല്‍ ഹോള്‍സ്
ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട്: http://apod.nasa.gov/apod/ap030318.html

എക്സ്-റേ ചിത്രങ്ങളും ദൃശ്യപ്രകാശ ത്രംഗത്തില്‍ അല്ലാത്ത ചിത്രങ്ങള്‍ ഒക്കെ എങ്ങനെയാണു നമുക്കു കാണാവുന്ന വിധത്തിലാക്കുന്നതു എന്നു മനസ്സിലാക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്ന ഫാള്‍സ് കളര്‍ ടെക്നിക്കിനെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കാന്‍ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളും ജ്യോതിശാസ്ത്രവും എന്ന പോസ്റ്റിലെ റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍ എന്ന വിഭാഗത്തില്‍ കൊടുത്തിട്ടുള്ള ബോക്സ് വായിക്കുക.

ഈ പോസ്റ്റ് വായിച്ചു കഴിയുമ്പോള്‍ ധാരാളം ചോദ്യങ്ങളാണു അവശേഷിക്കുക എന്നു മനസ്സിലാക്കുന്നു. പ്രത്യേകിച്ചു ഓരോ പാളിയിലും നടക്കുന്ന പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള (ഉദാ: സൌരകളങ്കം, സൌരജ്വാല തുടങ്ങിയവ) സംശയങ്ങള്‍. കഴിഞ്ഞ രണ്ടു പോസ്റ്റു കൊണ്ടു ഉദ്ദേശിച്ചതു സൂര്യന്റേയും അതിന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിന്റേയും വിവിധഘടകങ്ങളെ പരിചയപ്പെടുത്തുക എന്നതു മാത്രമാണു. വിവിധഘടകങ്ങള്‍ക്കു ഒരു ആമുഖം മാത്രമാണു കഴിഞ്ഞ രണ്ട് പോസ്റ്റുകള്‍. തുടര്‍ന്നുള്ള പോസ്റ്റുകളില്‍ സൂര്യന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിലെ വിവിധപ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചാണു കൈകാര്യം ചെയ്യുവാന്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്നതു. അതിനുള്ള ഒരു അടിസ്ഥാനമിടാന്‍ കഴിഞ്ഞ രണ്ടു പോസ്റ്റു കൊണ്ടു കഴിഞ്ഞു എന്നു കരുതട്ടെ.