مكونات الشمس
الشمس هي نجم تمامًا مثل تلك التي يمكن رؤيتها في سماء الليل، ولكنها أقرب بكثير، وتعد الشمس نجمة عادية نسبيًا لأنها ليست كبيرة أو صغيرة، فهي مجرد نجم عادي، ولكن نظرًا لأنها قريبة جدًا من الأرض، فهي النجم الوحيد الذي تم دراسته بسهولة.
تحتوي الشمس على نفس العناصر الأساسية التي نجدها على الأرض، ولكن بكميات مختلفة تماما عما نراه من حولنا، تحتوي الشمس على حوالي ٩٢٪ هيدروجين و ٨٪ هيليوم، مع القليل من العناصر المشتركة الأخرى التي نجدها على الأرض، حيث العناصر الأكثر شيوعا هي الأكسجين والماغنسيوم والسيليكون والحديد على الأرض، إن أجزاء الشمس التي يمكن مراقبتها وقياسها مباشرة موجودة في الغلاف الجوي للشمس، والغلاف الضوئي والكروموسفير والإكليل، هذه المناطق لها خصائص مختلفة إلى حد كبير عن بعضها البعض، مع مناطق الانتقال التدريجي فيما بينها.
الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي للشمس وخصائصها
يتألف الغلاف الجوي للشمس من عدة طبقات، وخاصة الغلاف الضوئي والكروموسفير، حيث يتم كشف الطاقة الشمسية الناتجة من الطبقات الداخلية للشمس كضوء الشمس في هذه الطبقات الخارجية، وتشمل خصائص الغلاف الجوي للشمس
- الطبقة السفلية من الغلاف الجوي للشمس هي الغلاف الضوئي، ويبلغ سمكها حوالي 300 ميل (500 كيلومتر)، وهذه الطبقة هي المكان الذي يتم فيه إطلاق طاقة الشمس كضوء، وبسبب المسافة بين الشمس والأرض يصل الضوء إلى كوكبنا في حوالي ثماني دقائق.
- يتميز الغلاف الضوئي بحبيبات بلازما ساطعة ومشرقة وبقع شمسية أكثر قتامة وبرودة والتي تظهر عندما يخترق المجال المغناطيسي للشمس، لذلك يبدو أن البقع الشمسية تتحرك عبر قرص الشمس، وقد أدت مراقبة هذه الحركة إلى إدراك علماء الفلك أن الشمس تدور حول محورها، نظرًا لأن الشمس عبارة عن كرة غاز بدون شكل صلب، فإن مناطق مختلفة تدور بمعدلات مختلفة.
- الغلاف الضوئي هو مصدر التوهجات الشمسية، ويتألف من ألسنة نارية تمتد لمئات الأميال فوق سطح الشمس، وتنتج التوهجات الشمسية اندفاعات من الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والإشعاع الكهرومغناطيسي وموجات الراديو.
- الطبقة الثانية من العلاف الجوي الخارجي هي الكروموسفير، يصدر الغلاف اللوني توهجًا مائل إلى الحمرة مع احتراق الهيدروجين شديد الحرارة، لكن الحافة الحمراء لا يمكن رؤيتها إلا خلال كسوف الشمس الكلي لأنه في أوقات أخرى يكون الضوء المنبعث من الكروموسفير أضعف من أن يُرى على الغلاف الضوئي الأكثر إشراقًا.
- الطبقة الثالثة من الغلاف الجوي الخارجي للشمس هي الهالة، ولا يمكن رؤيتها إلا خلال كسوف شمسي كلي أيضا، حيث تظهر على شكل دوائر بيضاء أو أعمدة من الغاز المتأين المتدفق إلى الفضاء الخارجي. يمكن أن تصل درجات الحرارة في الهالة الشمسية إلى 3.5 مليون درجة فهرنهايت (2 مليون درجة مئوية). عندما تبرد الغازات، تتحول إلى الرياح الشمسية
ترتيب طبقات الشمس
بالنسبة للطبقات الداخلية، يكون المسافة المقطوعة من قلب الشمس، وبالنسبة للطبقات الخارجية تكون المسافة المقطوعة من سطح الشمس. الطبقات الداخلية تشمل المنطقة الأساسية والمنطقة الإشعاعية ومنطقة الحمل الحراري، والطبقات الخارجية تشمل الفوتوسفير والكروموسفير والمنطقة الانتقالية والكورونا
- أولاً الفوتوسفير Photosphere: الغلاف الضوئي هو الطبقة الأعمق من الشمس ويمكن مشاهدتها مباشرة، ويمتد من السطح المرئي في مركز القرص الشمسي لمسافة تصل إلى حوالي 250 ميلا (400 كم)، وتتراوح درجة حرارته بين 6500 كلفن في الجزء السفلي و4000 كلفن في الجزء العلوي، وتغطي معظمه حبيبات
- ثانياً الكروموسفير Chromosphere: الكروموسفير هي طبقة في الشمس تقع بين حوالي 250 ميلا (400 كم) و 1300 ميل (2100 كم) فوق سطح الشمس مباشرة، وتعتبر جزءا من الغلاف الضوئي. درجة الحرارة في الكروموسفير تتراوح بين حوالي 4000 كلفن في الأسفل (الحرارة الدنيا) و 8000 كلفن في الأعلى (6700 و 14000 درجة فهرنهايت، 3700 و 7700 درجة مئوية). لذلك، في هذه الطبقة، يزداد الجو سخونة كلما ابتعدنا عن الشمس، بالمقابل للطبقات السفلية التي تصبح أكثر سخونة كلما اقتربنا من مركز الشمس
- ثالثاً المنطقة الانتقالية Transition Region: هي طبقة ضيقة جدا تقع بين الكروموسفير والهالة، حيث ترتفع درجة الحرارة فجأة من حوالي 8000 إلى حوالي 500000 كلفن (14000 إلى 900000 درجة فهرنهايت، 7700 إلى 500000 درجة مئوية)
- رابعاً كورونا أو الهالة Corona: تمتد الهالة، التي تعد الطبقة الخارجية للشمس، من حوالي 1300 ميل (2100 كم) فوق سطح الشمس، وتحتوي على درجة حرارة تصل إلى 500000 كلفن (900000 درجة فهرنهايت، 500000 درجة مئوية) أو أكثر، وقد تصل إلى عدة ملايين من الكلفن. لا يمكن رؤية الهالة بالعين المجردة إلا في حالة الكسوف الكلي للشمس أو باستخدام أدوات خاصة، ولا توجد حدود علوية للهالة
كيف تكونت الشمس
تشكلت الشمس وبقية النظام الشمسي من سحابة عملاقة دوارة من الغاز والغبار تسمى السديم الشمسي منذ حوالي 4.5 مليار سنة، عندما انهار السديم بسبب جاذبيته الساحقة دار بشكل أسرع وتم تسويته إلى قرص، تم سحب معظم المواد منه نحو المركز لتشكيل الشمس، والتي تمثل 99.8٪ من كتلة النظام الشمسي بأكمله.
سوف يأتي يوم تنفد طاقة الشمس مثل كل النجوم يومًا ما، ولكن عندما تبدأ الشمس في أن تفقد طاقتها، سوف تنتفخ بشكل كبير لدرجة أنها ستبتلع عطارد والزهرة وربما حتى الأرض، يتوقع العلماء أن تكون الشمس أقل بقليل من منتصف عمرها وستستمر 6.5 مليار سنة أخرى قبل أن تتقلص لتصبح نجم صغير أبيض.
معلومات مختصرة عن الشمس
- إمكانية الحياة على الشمس
على الرغم من أن الشمس ليست مكانًا جيدًا للحياة، بسبب مزيجها الحار والحيوي من الغازات والبلازما، إلا أن الشمس جعلت الحياة على الأرض ممكنة، حيث قدمت الدفء والطاقة اللازمة للكائنات الحية مثل النباتات لتشكيل أساس العديد من سلاسل الغذاء.
- الأقمار والحلقات
الشمس والنجوم الأخرى لا يوجد لديها أقمار، ولكن لديها كواكب وأقمار تدور حول تلك الكواكب، بالإضافة إلى الكويكبات والمذنبات وبعض الأجرام الأخرى في الفضاء، ولا تمتلك الشمس حلقات.
- الغلاف المغناطيسي
التيارات الكهربائية في الشمس تعمل على توليد مجالًا مغناطيسيًا معقدًا، وهو يمتد إلى الفضاء ليشكل المجال المغناطيسي بين الكواكب، حجم الفضاء الذي يتحكم فيه المجال المغناطيسي للشمس يسمى الغلاف الشمسي، يتم تنفيذ المجال المغناطيسي للشمس من خلال النظام الشمسي بواسطة الرياح الشمسية، يكون عبارة عن تيار من الغاز المشحون كهربائيًا يندفع إلى الخارج من الشمس في جميع الاتجاهات، منذ أن تدور الشمس يدور المجال المغناطيسي في دوامة دوارة كبيرة تُعرف باسم دوامة باركر.
- تغيرات الشمس المدارية
لا تتصرف الشمس بنفس الطريقة طوال الوقت، ولكن تمر بمراحل من دورته الشمسية الخاصة كل 11 عامًا تقريبًا، تتغير الأقطاب الجغرافية للشمس من قطبيتها المغناطيسية، عندما يحدث هذا يخضع الغلاف الضوئي للشمس و الكروموسفير والهالة للتغييرات من الهدوء إلى النشاط العنيف، ذروة نشاط الشمس المعروف باسم الحد “الأقصى للشمس” هو وقت العواصف الشمسية والبقع الشمسية و التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، يحدث هذا بسبب عدم الانتظام في المجال المغناطيسي للشمس ويمكن أن يطلق كميات هائلة من الطاقة والجسيمات والتي يصل بعضها إلينا هنا على الأرض، يمكن أن يؤدي هذا الطقس الفضائي إلى إتلاف الأقمار الصناعية وتآكل خطوط الأنابيب والتأثير على شبكات الطاقة.