Sunquakes: สำรวจภายในของดวงอาทิตย์
แจ็ค บี. เซอร์เกอร์
Johns Hopkins University Press: 2003 288 หน้า $29.95, 22 ปอนด์
การจำลองการพาความร้อนแบบปั่นป่วนสะท้อนกิจกรรมที่พื้นผิวดวงอาทิตย์
เว็บสล็อตแท้ “อุปกรณ์ใดสามารถเจาะทะลุชั้นนอกของดาวและสภาวะการทดสอบภายในได้” ถาม Arthur Eddington ในหนังสือของเขาThe Internal Constitution of the Stars (Cambridge University Press, 1926) ในกรณีของดวงอาทิตย์ คำถามนี้ได้รับคำตอบอย่างรวดเร็วในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาโดยการเกิดขึ้นของ helioseismology และมีความหวังสูงว่าการสืบสวนดังกล่าวจะขยายไปสู่ดาวดวงอื่น
พื้นผิวของดวงอาทิตย์แสดงให้เห็นปรากฏการณ์ไดนามิกที่หลากหลาย ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการพาความร้อน ซึ่งพลาสมาร้อนจะลอยขึ้นสู่พื้นผิว สิ่งเหล่านี้มีอิทธิพลเหนือการขนส่งพลังงานในเขตพาความร้อนซึ่งครอบครองส่วนนอกของดวงอาทิตย์ เป็นเซลล์พาความร้อนที่ทำให้พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีลักษณะเป็นเม็ดเล็ก การเคลื่อนที่เหล่านี้และอื่นๆ ยังสะท้อนให้เห็นในความเร็วของชั้นบรรยากาศสุริยะด้วย ซึ่งวัดได้จากปรากฏการณ์ดอปเปลอร์
ความผันแปรของความเร็วดอปเปลอร์ที่พื้นผิวสุริยะอาจสังเกตได้ในปี 2459 โดยแฮร์รี่ พลาสเก็ตต์ และถูกตรวจพบอย่างไม่น่าสงสัยโดยเอบี ฮาร์ตในราวปี พ.ศ. 2498 ในปีพ.ศ. 2504 โรเบิร์ต เลตัน จอห์น อีแวนส์ และเพื่อนร่วมงานเปิดเผยว่าสัญญาณนี้ดูเหมือนจะสั่นด้วย ระยะเวลาประมาณห้านาที ลักษณะทางกายภาพของการแกว่งเหล่านี้ยังคงไม่แน่นอนมานานกว่าทศวรรษ จนกระทั่งในปี 1970 Roger Ulrich และ John Leibacher และ Robert Stein โดยอิสระ เสนอว่าการสั่นเกิดขึ้นจากโหมดอะคูสติกที่ติดอยู่ซึ่งสะท้อนอยู่ภายในแสงอาทิตย์ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดย Franz-Ludwig Deubner ในปี 1975 และหลังจากนั้นไม่นานโดย Edward Rhodes และผู้ร่วมงานของเขา ด้วยผลลัพธ์เหล่านี้ และการตรวจจับการสั่นห้านาทีช่วงปลายทศวรรษ 1970 ที่แผ่ขยายไปทั่วดวงอาทิตย์ทั้งหมด
Jack Zirker นำเสนอประวัติศาสตร์ของ helioseismology ในหนังสือที่ร่ำรวยและน่าอ่านของเขา ตั้งแต่ผลงานของ Leighton และ Evans ไปจนถึงการตรวจสอบรายละเอียดในปัจจุบันเกี่ยวกับโครงสร้างภายในและการเปลี่ยนแปลงของ Sun การอภิปรายของเขาเกี่ยวกับยุคแรกๆ นั้นถูกต้องแล้ว รวมถึงการตรวจจับการสั่นของเส้นผ่านศูนย์กลางดวงอาทิตย์ที่เห็นได้ชัดโดย Henry Hill และกลุ่มของเขา และการสังเกตการแกว่ง 160 นาทีที่น่าพิศวง แม้ว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะไม่ได้รับการยืนยันจากการสอบสวนในภายหลัง แต่ก็ช่วยสร้างแรงบันดาลใจในการพัฒนาที่ตามมา คำอธิบายของการตรวจสอบการไหลในเขตพาความร้อนของสุริยะที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักรแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ และการแปรผันของรอบระยะเวลาที่แปลกประหลาดใกล้กับฐานของเขตพาความร้อน ทำให้หนังสือมีความทันสมัยอยู่เสมอ ยังครอบคลุมถึงการพัฒนาของ asteroseismology,
ลักษณะสำคัญของ helioseismology
คือวิธีที่มันสามารถให้แสงสว่างในด้านอื่น ๆ ของการตกแต่งภายในของดวงอาทิตย์และกระบวนการทางกายภาพที่ควบคุมมัน ปัญหาสำคัญในด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ตั้งแต่ปี 2511 คือความคลาดเคลื่อนระหว่างอัตราการผลิตนิวตริโนที่คาดการณ์ไว้ในแกนสุริยะและอัตราการตรวจจับนิวตริโนในการทดลองอิสระหลายครั้ง ในตอนแรกสิ่งนี้ทำให้เกิดความสงสัยเกี่ยวกับปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในการสร้างแบบจำลองสุริยะ และการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ของแบบจำลองได้รับการเสนอเพื่อให้การทำนายนิวตริโนสอดคล้องกับข้อสังเกต อย่างไรก็ตาม แม้ผลลัพธ์จากเฮลิโอเซอิซึมในระยะแรกจะแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าแบบจำลองที่ได้รับการดัดแปลงเหล่านี้ไม่ถูกต้อง และด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องมีคำอธิบายอื่นๆ สำหรับฟลักซ์ของนิวตริโนที่วัดได้ Zirker นำเสนอปัญหานี้และแนวทางแก้ไขขั้นสุดท้ายอย่างชัดเจน:
การหมุนและกระแสอื่นๆ ภายในดวงอาทิตย์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการสร้างสนามแม่เหล็กสุริยะและวัฏจักร 11 ปีของจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์และลักษณะอื่นๆ ของกิจกรรมแม่เหล็กแสงอาทิตย์ ตามที่ Zirker อภิปราย การหาค่าการหมุนภายในของดวงอาทิตย์แบบเฮลิโอเซอิซึมไม่สอดคล้องกับแบบจำลองตัวเลขเริ่มต้นที่พยายามอธิบายพลวัตของเขตพาความร้อนและที่มาของความแปรผันของอัตราการหมุนของพื้นผิวสุริยะกับละติจูดบนดวงอาทิตย์ สิ่งนี้นำไปสู่การแก้ไขแบบจำลองการสร้างสนามแม่เหล็ก ซึ่งตอนนี้ดูเหมือนว่าจะถูกครอบงำโดยขอบเขตของการแปรผันในแนวรัศมีที่รุนแรงในอัตราการหมุนที่ฐานของเขตการพาความร้อน นอกจากนี้ แบบจำลองที่ซับซ้อนมากขึ้นของปฏิสัมพันธ์ระหว่างการพาความร้อนและการหมุน ซึ่งจับลักษณะการไหลปั่นป่วนได้ดีกว่า กำลังเริ่มให้ผลลัพธ์ตามการอนุมานแบบเฮลิโอเซอิซึม และในที่สุด helioseismology ในท้องถิ่นได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างใต้ผิวดินของพื้นที่ที่มีพลังงานแสงอาทิตย์และการเกิดขึ้นของมัน และแม้กระทั่งนำไปสู่การติดตามกิจกรรมสุริยะที่อีกฟากหนึ่งของดวงอาทิตย์
หนังสือที่ยอดเยี่ยมของ Zirker ผสมผสานการพัฒนาของ helio- และ asteroseismology เข้ากับภาพรวมที่ชัดเจนและละเอียดของฟิสิกส์สุริยะสมัยใหม่ ข้อความอยู่ในระดับที่เข้าถึงได้สำหรับฆราวาสที่สนใจ โดยมีรายละเอียดด้านเทคนิคเพิ่มเติมที่กล่าวถึงในชุดบันทึกย่อจำนวนมาก มีความไม่สอดคล้องกันเล็กน้อยและการพิมพ์ผิดเล็กน้อย ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นชื่อ และน่าจะเป็นประโยชน์ที่จะรวมบรรณานุกรมสั้นๆ สำหรับผู้อ่านที่สนใจเจาะลึกในหัวข้อเฉพาะเพิ่มเติม
หนังสือเล่มนี้ขอแนะนำอย่างสุดใจ ผู้เข้าร่วมที่มีอายุมากกว่าในสาขานี้จะได้รับการเตือนว่า helioseismology พัฒนาขึ้นอย่างไร นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์จะได้รับความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับประวัติของวิชาของตน และผู้อ่านทั่วไปจะได้รับภาพรวมที่น่าสนใจของสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ใหม่ล่าสุดและมีการใช้งานมากที่สุดสาขาหนึ่ง รวมถึงการจี้ที่สนุกสนานของผู้เข้าร่วมบางคนด้วย เว็บสล็อตแท้
