خورشید چند برابر زمین است؟ قیاس از نظر حجم، قطر و مساحت_دلچسب

خورشید ما تنها ستاره منظومه شمسی است و در مرکز آن قرار دارد. این ستاره سرچشمه مهم نور، گرما و انرژی سیاره ماست. اگرچه خورشید ما ستاره‌ای با اندازه متوسط است، بزرگ‌ترین جرم منظومه شمسی محسوب می‌شود. به‌طوری‌که ۹۹.۸ درصد از جرم منظومه ستاره‌ای ما را خورشید راه اندازی می‌دهد؛ به این علت جرم همه سیارات روی هم فقط ۰.۲ درصد از جرم منظومه شمسی است. در این مقاله، می‌خواهیم بازدید کنیم که زمین در قیاس با خورشید چه مقدار بزرگ است یا به عبارت دیگر، خورشید چند برابر زمین است؟

خورشید چند برابر زمین است؟

مطابق محاسبات دانشمندان، می‌توان خورشید و زمین را از نظرهای مختلفی همانند قطر، حجم یا حتی جرم با هم قیاس کرد. به‌عبارت‌دیگر، به راه حلهای گوناگون می‌توان به این سوال جواب داد که خورشید چند برابر زمین است؟ از نظر جرمی می‌توان او گفت، جرم خورشید نزدیک به 1988500×۱۰²⁴ کیلوگرم و جرم زمین ۵.۹۷۲۴×۱۰²⁴ کیلوگرم است؛ به این علت خورشید ۳۳۳۰۰۰ برابر زمین جرم دارد.

ازنظر حجم، خورشید ۱,۴۱۲,۰۰۰×۱۰¹² و زمین 1.۰۸۳×۱۰¹² کیلومترمکعب است؛ بعد در قیاس حجم آن‌ها می‌توان او گفت ۱.۳ میلیون زمین می‌تواند حجم خورشید را پر کند.

قطر خورشید چند برابر زمین است؟

بعد از قیاس شعاع و جرم خورشید با زمین نوبت قیاس قطر می‌رسد. مطابق برآوردهای دانشمندان می‌توان او گفت خورشید 109 برابر زمین قطر دارد. به گفتن دقیق‌تر، قطر خورشید ۱,۳۹۲,۰۰۰ کیلومتر و قطر زمین ۱۲,۷۴۲ کیلومتر است.

اندازه خورشید چطور تعیین می‌شود؟

ابتدا می‌خواهیم به تاریخچه اندازه‌گیری قطر و اندازه خورشید بپردازیم. از زمان‌های زیاد قدیم، انسان‌ها برای اندازه‌گیری اندازه اجرام آسمانی تلاش می‌کردند و در بین آنها قطر خورشید جایگاه مهمی داشت.

«آریستارخوس ساموسی» نزدیک به ۳۱۰-۲۳۰ سال قبل از میلاد، با روش هندسی «شکاف» قطر خورشیدی را به‌گفتن ۷۲۰مین تکه دایره زودیاک تخمین زد. چند سال سپس نیز «ارشمیدس» نزدیک به ۲۸۷-۲۱۲ سال قبل از میلاد در کتاب خود به‌ نام «Sand-reckoner» تخمین فرد دیگر زد.

این مقادیر باوجود این که نادرست بودند، با تخمین‌های تازه فاصله بسیاری نداشتند و این نشان‌دهنده توانایی زیاد منجمان یونانی است. تخمین آنها طی چندین قرن موردتردید واقع نشد، مگر طی قرن چهاردهم تحت‌تأثیر مکتب مراغه در ایران که «ابن‌شاطر» (۱۳۰۴-۱۳۷۵) در کتاب خودش مجدداً دست به تخمین اندازه خورشید زد. ابن‌شاطر در این کتاب با گفتن «نهایه السول فی تصحیح الاصول» نوشت: «قطر خورشید از ۲۹.۵ اینچ (در اوج) تا ۳۲.۳۲ اینچ (در حضیض) متغیر است، واقعیتی که بدیهی است اخترشناسان یونانی نمی‌توانستند آن را گفتن کنند.»

یقیناً نمایش هندسی نسبتی که ابن‌شاطر پیدا کرده، نیز نادرست می بود اما درصد خطای آن در قیاس با مقادیر جاری زیاد کم است.

درنهایت مکتب فرانسوی به رهبری «گابریل موتون» (۱۶۱۸-۱۶۹۴) و «ژان پیکارد» (۱۶۲۰-۱۶۸۲) را می‌توان پیشگام این عرصه دانست؛ چون این دو ستاره‌شناس توانستند اولین اندازه‌گیری شعاع خورشیدی را با دقت نجومی مدرن گزارش کنند که فقط ۰.۸ درصد اشتباه داشت.

اما امروزه داستان متفاوت است. دانشمندان ناسا به پشتیبانی ابزار «Michelson Doppler Imager» که به‌اختصار «MDI» نامیده می‌شود، می‌توانند ابعاد خورشید را با دقت بالایی اندازه بگیرند. این ابزار در رصدخانه خورشیدی «Solar and Heliospheric Observatory»، به‌اختصار «SOHO»، نصب شده است و محاسبات آن مشخص می کند شعاع خورشید ۶۹۶۳۴۲ کیلومتر است. عدم‌قطعیت این اندازه‌گیری فقط نزدیک به ۶۵ کیلومتر است. یقیناً این اندازه‌گیری مشکلاتی دارد که در ادامه آن‌ها را بازدید می‌کنیم.

اندازه‌گیری شعاع خورشید

خورشید توپ فولادی ضدزنگی نیست که تعیین قطر آن آسان باشد. ازآن‌جایی‌که خورشید جسمی سیال و درحال چرخش است، وجود جریان از لایه‌های داخلی به لایه‌های گازی خارجی کار را برای دانشمندان سخت می‌کند؛ بعد نیاز است مفهوم جامعی برای تعریف شعاع خورشید در نظر گرفته شود.

متداول‌ترین تعریف می‌گوید شعاع خورشید عبارت است از: نصف فاصله بین نقاط انحنای لبه تاریک، در دو سر ناموافق یک خط که از مرکز دیسک می‌گذرد.

اندازه‌گیری شعاع خورشید از زمین مشکلات خودش را دارد. یکی از تأثیرات مهم بر خطای اندازه‌گیری ناشی از اختلالات جوی زمینی است. هنگامی که پرتوهای خورشیدی از لایه‌های بالایی به نقاط پایین جو ما می‌تابند، می‌توانند تحت‌تأثیر عوامل مختلفی قرار بگیرند.

در اخترفیزیک و ژئوفیزیک، قطر خورشید پارامتری اساسی است که در مدل‌های فیزیکی ستارگان منفعت گیری می‌شود. اول از همه، قطر ستارگان نسبت به قطر خورشید تعریف می‌شود؛ به این علت تحول در اندازه مطلق قطر خورشید و تغییرات وقتی آن، می‌تواند بر مدل‌های ساختار ستاره‌ای تأثیر بگذارد. ثانیاً، درمورد ستاره ما تخمین قطر اجازه می‌دهد مقدار انرژی منتقل‌شده به زمین را محاسبه کنیم. مجموع تابش خروجی خورشید محیط تابشی زمین را تشکیل می‌کند و بر دما و ترکیب جوی آن تأثیر می‌گذارد.

چند زمین در خورشید جا می‌شود؟

جست‌وجویی سریع در گوگل به شما می‌گوید این عدد نزدیک به ۱.۳ میلیون است. اما پرکردن یک کره عظیم با دسته‌ای از کره‌های کوچک به این سادگی نیست!

رقم ۱.۳ میلیون از تقسیم حجم خورشید بر حجم زمین به دست می‌آید. این مقدار هنگامی معقول است که سیاره ما به نحوی ذوب شود و داخل خورشید ریخته شود. بااین‌حال، سیاره ما از نظر فیزیکی تا این مدت کروی‌شکل است؛ به این علت، هنگامی آن را به‌صورت مجازی در یک ستاره قرار می‌دهیم، باید واقع‌بین باشیم.

فیزیک‌دانان با نگاه به زمین به‌گفتن کره‌ای جامد، چندین همانند‌سازی را اجرا می‌کند تا به این معادله پیچیده جواب دهد. آنها با بازدید اعداد در برابر مدلی واقعی، به این نتیجه رسیدند که تعداد کل زمین‌هایی که داخل خورشید ما جای می‌گیرند، ۹۳۲۸۸۴ خواهد می بود؛ به این علت تا وقتی که سیاره ما جامد و کروی باقی بماند، جواب این سوال ۱.۳ میلیون نخواهد می بود.

احتمالا برایتان سوال پیش بیاید که درمورد بزرگ‌ترین و کوچک‌ترین سیارات منظومه شمسی ما چطور؟ چه تعداد از آنها می‌توانند در خورشید جا شوند؟

جرم مشتری، بزرگ‌ترین سیاره منظومه، ۱۹۰۰×۱۰²⁴ کیلوگرم است که 318 برابر زمین به حساب می‌آید و ۱۰۰۰ عدد از آن در خورشید جای می‌گیرد. عطارد کوچک‌ترین سیاره ماست که جرم آن فقط ۰.۳۳۰×۱۰²⁴ کیلوگرم است؛ به این علت برای پرکردن خورشید به ۲۱.۲ میلیون عطارد نیاز داریم.

سیاره کوتوله پلوتو فقط ۱ درصد جرم زمین را دارد؛ به این علت بیشتر از 200 میلیون پلوتو هم‌اندازه جرم خورشید است. ماه ما نیز 400 برابر کوچک‌تر از خورشید و 27 میلیون بار کمتر جرم دارد. برای پرکردن خورشید با قمر زمین به ۶۴.۳ میلیون ماه نیاز است.

جمع‌بندی

در این مقاله، با مرور ویژگی‌های ظاهری خورشید ازجمله قطر، جرم و شعاع آن دیدیم که خورشید چند برابر زمین است. این چنین مرور کردیم که اندازه‌گیری شعاع خورشید در قبل و حال چطور انجام می‌شود این چنین چه مشکلاتی دارد.

در مطالعه ابعاد خورشید، آن را با دیگر سیارات منظومه شمسی همانند عطارد و مشتری نیز قیاس کردیم. امروزه می‌دانیم قطر خورشید 1,۳۹۲,۰۰۰ کیلومتر است و این مقدار ۱۰۹ برابر قطر زمین است.

سؤالات متداول