خورشید چند برابر زمین است؟ مقایسه از نظر حجم، قطر و مساحت

در این مقاله می‌خواهیم بررسی کنیم که زمین در مقایسه با خورشید چقدر بزرگ است و سیاره ما چند بار فضای خورشید را پر می‌کند.

خورشید ما تنها ستاره منظومه شمسی است و در مرکز آن قرار دارد. این ستاره سرچشمه اصلی نور، گرما و انرژی سیاره ماست. اگرچه خورشید ما ستاره‌ای با اندازه متوسط است، بزرگ‌ترین جرم منظومه شمسی محسوب می‌شود. به‌طوری‌که 99.8 درصد از جرم منظومه ستاره‌ای ما را خورشید تشکیل می‌دهد؛ بنابراین جرم تمام سیارات روی هم فقط 0.2 درصد از جرم منظومه شمسی است. در این مقاله، می‌خواهیم بررسی کنیم که زمین در مقایسه با خورشید چقدر بزرگ است یا به عبارت دیگر، خورشید چند برابر زمین است؟

خورشید چند برابر زمین است؟

طبق محاسبات دانشمندان، می‌توان خورشید و زمین را از نظرهای مختلفی مانند قطر، حجم یا حتی جرم با هم مقایسه کرد. به‌عبارت‌دیگر، به روش‌های مختلف می‌توان به این سؤال پاسخ داد که خورشید چند برابر زمین است؟ از نظر جرمی می‌توان گفت، جرم خورشید حدود 1988500x10²⁴ کیلوگرم و جرم زمین 5.9724x10²⁴ کیلوگرم است؛ بنابراین خورشید 333000 برابر زمین جرم دارد.

ازنظر حجم، خورشید 1,412,000x10¹² و زمین 1.083x10¹² کیلومترمکعب است؛ پس در مقایسه حجم آن‌ها می‌توان گفت 1.3 میلیون زمین می‌تواند حجم خورشید را پر کند.

قطر خورشید چند برابر زمین است؟

پس از مقایسه شعاع و جرم خورشید با زمین نوبت مقایسه قطر می‌رسد. طبق برآوردهای دانشمندان می‌توان گفت خورشید 109 برابر زمین قطر دارد. به بیان دقیق‌تر، قطر خورشید 1,392,000 کیلومتر و قطر زمین 12,742 کیلومتر است.

اندازه خورشید چگونه تعیین می‌شود؟

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

«آریستارخوس ساموسی» حدود 310-230 سال قبل از میلاد، با روش هندسی «شکاف» قطر خورشیدی را به‌عنوان 720مین قسمت دایره زودیاک تخمین زد. چند سال بعد نیز «ارشمیدس» حدود 287-212 سال قبل از میلاد در کتاب خود به‌ نام «Sand-reckoner» تخمین دیگری زد.

این مقادیر باوجود اینکه نادرست بودند، با تخمین‌های جدید فاصله زیادی نداشتند و این نشان‌دهنده مهارت زیاد منجمان یونانی است. تخمین آنها طی چندین قرن موردتردید واقع نشد، مگر طی قرن چهاردهم تحت‌تأثیر مکتب مراغه در ایران که «ابن‌شاطر» (1304-1375) در کتاب خودش مجدداً دست به تخمین اندازه خورشید زد. ابن‌شاطر در این کتاب با عنوان «نهایه السول فی تصحیح الاصول» نوشت: «قطر خورشید از 29.5 اینچ (در اوج) تا 32.32 اینچ (در حضیض) متغیر است، واقعیتی که بدیهی است اخترشناسان یونانی نمی‌توانستند آن را بیان کنند.»

البته نمایش هندسی نسبتی که ابن‌شاطر به دست آورده، نیز اشتباه بود اما درصد خطای آن در مقایسه با مقادیر فعلی بسیار کم است.

درنهایت مکتب فرانسوی به رهبری «گابریل موتون» (1618-1694) و «ژان پیکارد» (1620-1682) را می‌توان پیشگام این عرصه دانست؛ زیرا این دو ستاره‌شناس توانستند اولین اندازه‌گیری شعاع خورشیدی را با دقت نجومی مدرن گزارش کنند که فقط 0.8 درصد خطا داشت.

اما امروزه داستان متفاوت است. دانشمندان ناسا به کمک 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 نشان می‌دهد شعاع خورشید ۶۹۶۳۴۲ کیلومتر است. عدم‌قطعیت این اندازه‌گیری فقط حدود ۶۵ کیلومتر است. البته این اندازه‌گیری مشکلاتی دارد که در ادامه آن‌ها را بررسی 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؛ پس 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 مخالف یک خط که از مرکز دیسک می‌گذرد.

اندازه‌گیری شعاع خورشید از زمین مشکلات خودش را دارد. یکی از تأثیرات اصلی 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 استفاده می‌شود. اول از همه، قطر ستارگان نسبت به قطر خورشید تعریف می‌شود؛ بنابراین تغییر در اندازه مطلق قطر خورشید و تغییرات زمانی 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 ایجاد 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 حدود 1.3 میلیون است. اما پرکردن یک کره عظیم با دسته‌ای از کره‌های کوچک به این سادگی نیست!

رقم 1.3 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 هنوز کروی‌شکل است؛ بنابراین، وقتی آن را به‌صورت مجازی در یک ستاره قرار می‌دهیم، باید واقع‌بین باشیم.

فیزیک‌دانان با نگاه به زمین به‌عنوان کره‌ای جامد، چندین شبیه‌سازی را اجرا می‌کند تا به این معادله پیچیده پاسخ دهد. آنها با بررسی اعداد در برابر مدلی واقعی، به این نتیجه رسیدند که تعداد کل زمین‌هایی که داخل خورشید ما جای می‌گیرند، 932884 خواهد بود؛ بنابراین تا زمانی که سیاره ما جامد و کروی باقی بماند، پاسخ این سؤال 1.3 میلیون نخواهد بود.

شاید برایتان سؤال 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، 1900x10²⁴ کیلوگرم است که 318 برابر زمین به حساب می‌آید و 1000 عدد از آن در خورشید جای می‌گیرد. عطارد کوچک‌ترین سیاره ماست که جرم آن فقط 0.330x10²⁴ کیلوگرم است؛ بنابراین برای پرکردن خورشید به 21.2 میلیون عطارد نیاز داریم.

سیاره کوتوله پلوتو فقط 1 درصد جرم زمین را دارد؛ بنابراین بیش 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 64.3 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. همچنین مرور کردیم که اندازه‌گیری شعاع خورشید در گذشته و حال چطور انجام می‌شود همچنین چه مشکلاتی دارد.

در مطالعه ابعاد خورشید، آن را با سایر سیارات منظومه شمسی مثل عطارد و مشتری نیز مقایسه کردیم. امروزه می‌دانیم قطر خورشید 1,392,000 کیلومتر است و این مقدار 109 برابر قطر زمین است.

سؤالات متداول