مقال علمي عن الشمس

موضوع علمي عن الشمس فالشمس (رمزها Sun symbol.svg
و هي النجم المركزي للمجموعة الشمسيه.

 


وهي تقريبا كرويه وتحوي بلازما حارة متشابكة مع الحقل المغناطيسي يبلغ قطرها حوالى 1,392,684 كيلومتر، وهو ما يعادل 109 اضعاف قطر الارض وكتلتها 2×1030 كيلوغرام وهو ما يعادل 330,000 ضعف من كتلة الارض و تشكل نسبة ما يتراوح الى 99.86  من كتلة جميع المجموعة الشمسيه.

The Sun by the Atmospheric Imaging Assembly of NASA's Solar Dynamics Observatory  20210819.jpg

من الناحيه الكيميائيه يشكل الهيدروجين ثلاث ارباع مكونات الكتلة الشمسيه،

 


اما البقية فهي فمعظمها هيليوم مع وجود نسبة 1.69 تقريبا تعادل 5,628 من كتلة الارض من العناصر الاثقل متضمنه الاكسجين والكربون والنيون والحديد وعناصر اخرى.[15]

تنتمى الشمس و فق التصنيف النجمي علي اساس الطبقات الطيفيه الي الفئه G2V.ويعرف بانه قزم اصفر،

 


لان الاشعة المرئية تكون اكثر فالطيف الاصفر و الاخضر.

 


وتبدو من على سطح الكرة الارضية ذات لون اصفر على الرغم من لونها الابيض بسبب النشر الاشعاعى للسماء للون الازرق..[16] علي اي حال و فق التصنيف النجمي،

 


يشير الرمز G2 الى درجة حرارة السطح والتى تصل تقريبا الى 5778 كلفن،

 


بينما يشير الرمز V الى ان الشمس هي نجم من النسق الرئيسي.

 


ويعتبرة علماء الفلك بانه نجم صغير و ضئيل نسبيا،

 


ويعتقد ان الشمس ذات بريق اكثر من 85 من نجوم مجرة درب التبانه،

 


لتشكل اقزام حمراء معظم نجوم هذي المجره.[17][18] يبلغ القدر المطلقللشمس 4.83،

 


وكنجم اقرب الى الارض فان الشمس هي اكثر جرم لمعانا فسماء الارض مع قدر ظاهري −26.74.[19][20] تتمدد هاله الشمس بشكل مستمر الى الفضاء مشكلة ما يعرف بالرياح الشمسيه وهي عبارة عن جسيمات مشحونة تمتد حافة الغلاف الشمسي والتى تصل الى حوالى 100 وحدة فلكيه،

 


ويمتلئ الوسط بين النجمي بالرياح الشمسيه.

 


يشكل الغلاف الشمسى اكبر بنية متصلة فالمجموعة الشمسيه.[21][22]

تتحرك الشمس في السحابة البينجمية المحليه الواقعة فمنطقه الفقاعة المحليه ضمن الحافة الداخليه لذراع الجبار احد الاذرعة الحلزونية لمجرة درب التبانه.

 


تحتل الشمس المركزة الرابعة من حيث الكتلة ضمن الخمسين نجم الاقرب الى الارض نجوم تقع على مسافة 17 سنة ضوئيه من الارض)،

 


فى حين ان اقرب نجم من الارض بعد الشمس هو القنطور الاقرب الذى يقع على بعد 4.2 سنة ضوئيه.[23]

يبعد مدار الشمس المجرى عن مركز المجره علي بعد تقريبى يتراوح ما بين 24,000–26,000 سنة ضوئيه،

 


تكمل الشمس مدارها المجرى او السنة المجريه كما يخرج منالقطب المجرى الشمالي فى حوالى 225–250 مليون سنه.

 


بما ان المجرة تتحرك بشكل متناسب مع اشعاع الخلفية الكوني الميكرويفي بسرعة 550 كم/سا مما ينتج حركة للشمس بسرعة 370 كم/سا باتجاه كوكبة الاسد او كوكبة الباطيه.[24]

تبلغ متوسط مسافة الشمس عن الارض حوالى 149.6 مليون كم وحدة فلكية واحده)،

 


ويعتقد ان هذي المسافة تتغير بتحرك الارض من الاوج الى الحضيض.[25] ينتقل الضوء عند هذي المسافة المتوسطة اثناء 8 دقائق و 9 ثوان،

 


تومن طاقه الاشعة الضوئية الشمسية المنتقلة الى الارض الحياة عليها من اثناء تامين عمليه التمثيل الضوئي,[26] اضافة الى تامين مناخ و طقس الارض،

 


وقد عرفت اثار الشمس على الارض في عصر ما قبل التاريخ،

 


واعتبرت الشمس و فق بعض الثقافات كاله.

 


تطور الفهم العلمي للشمس بشكل بطيء،

 


وحتي علماء القرن التاسع عشر كانت معارفهم حول التكوين المادى للشمس و مصدر طاقتها محدود،

 


ولا تزال هذي المعارف تتطور مع وجود بعض الحالات الشاذة فسلوك الشمس الغير قادرة على التفسير.

 

المميزات العامه


صورة بالوان زائفة مصورة بالاشعة فوق بنفسجية يخرج توهج من الصنف C المنطقة البيضاء فالجزء اليسارى العلوي و تسونامي شمسى امواج على شكل بناء فالجزء الايمن العلوي و خيوط متعددة من البلازما تتبع الحقل المغناطيسى ترتفع من السطح النجمي

تنتمى الشمس الى نوع نجوم النسق الاساسى G,

 


وتشكل كتله الشمس حوالى 99.8632 من كتله المجموعة الشمسيهككل.

 


وشكلها تقريبا كروى كامل بحيث يختلف القطر عند القطب عن القطر عند الاستواء بعشرة كيلومتر فقط.[27] بما ان الشمس هي في حالة البلازما وليس فالحالة الصلبة فانها تدور بسرعة اكبر عند خط الاستواء منه عند القطبين و يعرف ذلك السلوك بالدوران التفاضلي،

 


ويتسبب هذا بالحمل الحراري وتحرك الكتلة بسبب التدرج الكبير فدرجات الحرارة من النواة الى الخارج.

 


تحمل هذي الكتلة جزء من الزخم الزاوي بعكس جهة دوران عقارب الساعة لتظهر على انها من القطب الشماليلمسار الشمس،

 


وهكذا يتم اعادة نوزيع السرعة الزاويه.

 


فترة الدوران الحقيقي للشمس تستغرق 25.6 يوم عند خط استوائة و 33.5 يوم عند القطبين.

 


بينما فترة الدوران الظاهرى عند خط الاستواء 28 يوم.[28] ان تاثير قوة الطرد المركزي لهذا الدوران البطئ اقل 18 مليون ضعف من قوة الجذب السطحى عند خط الاستواء.

 


كما ان تاثير قوة المد و الجزر للكواكب ذات تاثير ضعيف جدا،

 


لذا ليس لها تاثير يذكر على شكل الشمس.[29]

يعتبر الشمس نجم غنى بالمعادن.[30] من الممكن ان تشكل الشمس ربما تحفز نتيجة امواج صدمية من مستعر اعظم او اكثر كانا قريبين.[31] اقترح ذلك النموذج بسبب و فره المعادن الثقيله فى النظام الشمسي،

 


مثل الذهب واليورانيوم،

 


نسبة الى توفر المعادن الثقيلة فنجوم اخرى.

 


ويحتمل نشاة هذي العناصر من التحفيز الذرى عن طريق امتصاص طاقه والذى يحدث خلال انفجار مستعر اعظم،

 


او اثناء التحول النووي نتيجة امتصاص النيوترونات ضمن النجم الثانوي المولد.[30]

لا تملك الشمس حد و اضح مثل الكواكب الصخريه،

 


وتتناقص كثافه الغازات فالاجزاء الخارجية للشمس كلما ابتعدنا عن النواه.[32] ومع هذا فان البنية الداخلية للشمس متميزة بوضوح كما سيوضح لاحقا.

 


يقاس نص قطر الشمس بدءا من مركز النواة الى نهايه الغلاف الضوئي (الفوتوسفير و هي طبقة اعلي من النواة تكون بها الغازات باردة و رقيقة بحيث تشع كميات كبار من الضوء،

 


لذا يصبح سطحها مرئى بسهولي بالعين المجرده.[33]

لا ممكن روية الداخل الشمسى بالعين،

 


كما ان الشمس غير نفوذه للاشعة الكهرومغناطيسيه.

 


يتم دراسة التركيب الداخلى للشمس بشكل مشابة لدراسة التركيب الداخلى للارض،

 


ففى حالة الارض يتم استخدام الموجات الزلزاليه،

 


بينما تعبر الامواج الاتضغاطية فحالة الشمس عن التركيب الداخلى للشمس و تمكن من وضع تصور للبنية الداخلية لها.[34]كما تستعمل المحاكاة بالحاسوب كاسلوب نظرى فدراسة الشمس و استكشاف الطبقات الداخليه

النواه


مقطع عرضى للشمس


طبقات الشمس:

1.

 


قلب الشمس 14 مليون كلفن)

2.

 


منطقة اشعاعية 2 مليون كلفن)

3.

 


منطقه حمل حراري

4. غلاف ضوئي (5800 كلفن)

5.

 


غلاف لونى ضوء واشعة سينيه واطياف اخرى)

6. الهاله

7. بقع شمسيه

8.

 


سطح حبيبي هائج

9. انفجار شمسي

تمتد نواة الشمس من مركز الشمس الى 20-25 من نص قطر الشمس.[35] وتزيد كثافتها عن 150 غ/سم3[36][37] (حوالى 150 ضعف من كثافة الماء).

 


تصل درجة الحرارة ضمن النواة الى 15.7 مليون كلفن،

 


فى حين ان درجة حرارة سطح الشمس تصل الى 5,800 كلفن.[35] وفق تحليل المسبار سوهو فان نواة الشمس تدور بسرعة اكبر من سرعة دوران المنطقة الاشعاعيه.[35] تنتج الطاقة الشمسية اثناء معظم حياة الشمس من خلالالاندماج النووي من اثناء سلسلة من المراحل تدعى بسلسلة تفاعل بروتون-بروتون،

 


ومن اثناء هذي العملية يتحول الهيدروجينالى الهيليوم.[38] بينما ينتج عن طريق دورة كنو فقط 0.8 من طاقة الشمس.[39]

تعتبر نواة الشمس الطبقة التي تنتج معظم الطاقة الحرارية للشمس من اثناء الاندماج النووي،

 


فمن اثناء ال 24  من نص القطر الشمسى يتم انتاج 99 من الطاقه.

 


وتتوقف عملية الاندماج النووى ما بعد 30 من نص القطر الشمسي،

 


فى حين ان بقية النجم يتم تسخينة عن طريق الانتقال الحراري.

 


وهكذا فان الطاقة المنتجة من النواة تنتقل منها اثناء عدة طبقات لتصل الى الفوتوسفير لتنتقل من ثمة الى الفضاء على شكل اشعة ضوئيهوطاقة حركيه للجسيمات.[40][41]

تحدص سلسلة البروتون – بروتون ضمن نواة الشمس جميع 9.2*1037 مرة فالثانية =الواحده.

 


بما ان ذلك التفاعل يستعمل اربع بروتونات حرة نوي الهيدروجين فانه يحول 3.7*1038 بروتون الى جسيم الفا (نوي هيليوم اثناء الثانية =الواحدة اي ما يعادل حوالى 6.2 1011 كيلوغرام فالثانيه.[41] ونظرا لان اندماج الهيدروجين و تحولة الى هيليوم يحرر حوالى 0.7 من الكتلة المنصهرة الى طاقه،[42] فيبلغ مجمل الكتلة المتحولة الى طاقة حوالى 4.26 مليون طن/الثانية =او الطاقة الناتجة عن تحول هذي الكتلة تساوى 384.6 1026 واط[1] وهو ما يعادل الطاقة الناتجة عن انفجار 9.192*1010 كيلو غرام من التى ان تي فى الثانية =الواحده.

 


وتتحول المادة الى طاقة و تشع كطاقة اشعاعية طبقا لقانون تكافو المادة و الطاقه الذى صاغه اينشتاين في النظرية النسبيه.

تتغير الطاقة المنتجة عن طريق الاندماج النووى تبعا لبعدين عن مركز الشمس.

 


توضح المحاكاة النظرية ان الطاقة المنتجة فمركز الشمس تصل الى 276.5 و اط/م3

المنطقة الاشعاعيه

تكون المادة الشمسية فمنطقة تقع على نص قطر اقل من 0.7 من قطر الشمس،

 


حارة و كثيفة بما به الكفاية بحيث يصبح النقل الحرارى الاشعاعي كبير لنقل الحرارة ال كبار للنواة باتجاة الخارج.[43] ولا يوجد فهذه المنطقه نقل حرارى بالحمل،

 


كما تتبرد المواد فهذه المنطقة من 7 مليون كلفن الى 2 مليون كلفن بشكل يتناسب مع الارتفاع.

 


هذا التدرج الحراري اقل من قيمه معدل السقوط الاديباتي والتى لايمكن ان تودى الى النقل بالحمل.[37] الطاقة المنتقلة بواسطه اشعاع ايونات الهيدروجين و انبعثات فوتونات الهيليوم و التي تنتقل مسافة قصيرة قبل ان يعاد امتصاصها من ايونات اخرى.[43] كما تنخفض الكثافة الى مئة ضعف من منطقة تتراوح 0.25 من قطر الشمس الى قمة منطقة الاشعاع من 20 غ/سم3 الي 0.2 غ/سم3)[43]

تتشكل فمكان الاتصال ما بين المنطقة الاشعاعية و منطقة الجمل طبقة انتقالية تعرف بخط السرعه او تاكولاين،

 


تتميز ذلك الطبقة بتغير حاد فنظام الدوران من دوران منتظم فالمنطقة الاشعاعية الى دوران تفاضلى فمنطقة الحمل،

 


مما ينتج عن اجهادات قص كبار لتنزلق الطبقات الافقية بعضها على بعض.[44] حركة السائل المتواجدة فمنطقة الحمل تختفى بشكل تدريجى من الاعلي الى الاسفل بشكل يطابف المميزات الساكنة للطبقة الاشعاعية فاسفل منطقة الحمل،

 


حاليا اقترحت فرضيهالدينامو الشمسي حيث فرضت بان الدينامو الغناطيسى فهذه الطبقة يولد الحقل المغناطيسي للشمس.[37]

منطقة الحمل

اعتبارا من الطبقة الخارجية لسطح الشمس،

 


نزولا الى ما يقارب 200000 كم باتجاة النواة حوالى 70 من نص قطر الشمس تكون البلازما غير كافية او غير حارة بمافية الكفايي لنقل الطاقة الحراريه الداخلية للخارج عن طريق الاشعاع.

 


نتيجة لذلك،

 


يحدث انتقال الحرارة بواسطة الحمل حيث تحمل تيارات حرارية المواد الساخنة باتجاة سطح الشمس،

 


وحالما تبرد هذي المواد تحمل الى اسفل منطقة الحمل لتتلقي حرارة من اعلي منطقة الاشعاع.

 


تصل درجة الحرارة فالمنطقة المرئية من سطح الشمس الى 5700 كلفن،

 


والكثافة الى 0.2 غ/سم3 فقط حوالى 1/6000 من كثافة الهواء عند مستوي سطح البحر).[37]

تشكل الاعمدة الحرارية الناتجة عن النقل الحرارى بالحمل سمات متميزة على سطح الشمس تعرف الحبيبات الشمسيه والحبيبات الشمسية الفائقه.

 


يسبب الحمل الحراريالمضطرب فى ذلك المنطقة تاثير دينامو صغير الذي يودى الى نشوء قطب شمالى و قطب جنوبى مغناطيسى للشمس.[37] الاعمدة الحرارية هي خلايا بينارد  لذا تكون على شكل منشور سداسي.[45]

الغلاف الضوئي


درجة الحرارة الفعالة او درجة حرارة الجسم الاسود،

 


وتبلغ 5777 كلفن و هي درجة حرارة جسم اسود يملك نفس الحجم يجب ان يبث نفس كمية الطاقه.

 


توزيع الموجات الكهرومغناطيسية بحسب طول موجتها اصفر و مقارنتة بتوزيع اشعاع جسم اسود (رمادي عند نفس درجة الحراره

يعرف السطح المرئى من الشمس بالغلاف الضوئي،

 


وتكون الطبقة الادني من هذي الطبقة ذات عتامه للضوء المرئي،[46] يكون ضوء الشمس حرا بالانتقال الى الفضاء فوق هذي الطبقه،

 


ومنها تنتقل طاقة داخل الشمس للخارج.

 


يرجع التغير فالخصائص البصرية للشمس فهذه الطبقة نتيجة تناقص كميات انيون الهيدروجين والذى يمتص الضوء المرئى بسهوله.[46]وعلي العكس من هذا ينتج الضوء المرئى الكترونات تتفاعل مع ذرات الهيدروجين لتقلل من كمية انيون الهيدروجين.[47][48] تبلغ سماكة الغلاف الضوئى مئات الكيلومترات و هي ذات عتامة اقل بقليل من هواء الارض.

 


لان القسم الاعلي من الغلاف الضوئى ابرد من ادني اقسامه.

 


تظهر الصور الملتقطة للشمس بانها ذات سطوع اعلي فالمركز منه عن الاطراف او يوجود سواد على اطراف قرص الشمس و هو ما يعرف باسم سواد الاطراف.[46] يملك ضوء الشمس تقريبا طيف الجسم الاسود وهو ما يوشر على ان درجة حرارتها حوالى 6000 كلفن،

 


يتخللها خطوط طيفيه ذرية فالطبقات الضعيفة فوق الغلاف الضوئي.

 


تبلغ كثافة الجسيمات الغلاف الضوئى حوالى 1023 م3 وهو ما يعادل 0.37 من كثافة جسيمات الغلاف الجوى الارضى عند مستوي سطح البحر.

 


يعود هذا لان معظم جسيمات الغلاف الضوئى هي من الالكترونات و البروتونات مما يجعل جسيمات الغلاف الجوى الارضى اثقل ب 58 ضعف.[43]

لوحظت اثناء الدراسات المبكره للطيف المرئي بان بعض الخطوط الطيفية لا تتناسب مع اي مركب كيميائي معروف على الارض.

 


لذا فرض جوزيف نورمان لوكير فى سنة 1868 بان هنالك عنصر جديد موجود و دعاة بالهيليوم،

 


ولم تمض سوي 25 سنة بعد هذا حتي تم عزل الهيليوم على الارض.

الغلاف الجوى

  • حلقات الهاله


يمكن روية هالة الشمس خلال الكسوف الكلى للشمس بالعين المجرده

يشار الى القسم من الشمس اعلي الغلاف الضوئى بالغلاف الجوى للشمس.[46] ويمكن رصدة بتلسكوب عامل على الطيف الكهرومغنطيسي.

 


يمكن تمييز خمس مناطق اساسية فالغلاف الشمسى باستعمال امواج الراديو او اشعة غاما وهي : منطقة الحرارة المنخفضه والغلاف الملون ومنطقه الانتقال والهالة الشمسيه والغلاف الشمسي.[46] يعتبر الغلاف الشمسى الطبقة الخارجية من الشمس يتتمدد الغلاف الشمسى بعد مدار بلوتو ليكون غشاء شمسى غمد شمسي)،

 


حيث تشكل حدود على شكل موجة صدميه فى الوسط بين النجمي.

 


تكون جميع من الغلاف الملون و منطقة الانتقال و الهالة اكثر حرارة من سطح الشمس.[46] حتي الان لم يبرهن الاسباب =و راء ذلك،

 


لكن يقترح ان امواج الففين لها الطاقة الكافية لتسخين الهاله[50]

الطبقة الاقرب للشمس هي طبقة درجة الحرارة المنخفضة و تقع على ارتفاع 500 كم من الغلاف الضوئي،

 


وتصل درجة الحرارة فهذه الطبقة الى 4100 كلفن.[46] وهذه الطبقة ذات درجة حرارة منخفضة بما به الكفاية لتدعم وجود جزيئات الماء واحادى اكسيد الكربون وامكن تحديد وجود هذين المركبين باستعمال الخطوط الطيفيه.[51]

تتموضع فوق طبقة الحرارة المنخفضة طبقة الغلاف الملون،

 


وهي طبقة يبلغ سمكها حوالى 2000 كم مهيمن عليها من قبل خطوط الطيف..[46] وسميت بهذا الاسم لانها تري كوميض ملون فبداية و نهاية كسوف الشمس.[43] تزداد الحراة فهذه الطبقة تدريجيا مع الارتفاع لتصل الى حرارة 20000 كلفن بالقرب من اعلي هذي الطبقه.

 


يكون الهيليوم فالجزء الاعلي من هذي الطبقه متاين جزئيا.[52]


صورة ملتقطة بواسطة مسبار هينودى فسنة 2007 تكشف هذي الصورة عن طبيعة البلازما الشمسية التي تربط مناطق مختلفة القطبية المغناطيسيه

تتواجد طبقة رقيقة بسمك 200 كم تقريبا و هي منطقة الانتقال،

 


تتميز هذي المنطقة بالارتفاع السريع لدرجة الحرارة بحيث ترتفع من 20000 كلفن فنهابة منطقة الغلاف الملون الى 1000000 كلفن.[53] ويساهم تاين كامل الهيليوم فهذه المنطقة من الزيادة السريعة لدرجة الحرارة بحيث تساهم بتقليل التاثير التبريدى الاشعاعى للبلازما.[52] لا تحدث منطقة الانتقال كحالة على ارتفاع ما ،

 


انما تشكل هالة ضوئيه حول الغلاف الملون و تخرج كوهج.[43] من السهل رووية منطقة الانتقال من الارض،

 


كما من السهل روويتة منالفضاء باستعمال معدات حساسه للاشعة فوق البنفسجيه.[54]

تمتد الهالة للخارج،

 


وهي بحد ذاتها اكبر من الشمس.

 


تمتد الهالة بشكل مستمر الى الفضاء مشكلة الرياح الشمسيه،

 


والتى تملئ جميع المجموعة الشمسيه.[55] تملك الطبقة السفلي من الهالة بالقرب من الشمس كثافة جسيمات تتراوح ما بين 1015 الي 1016 م−3.[52] تتراوح متوسط درجة حرارة الهالة و الرياح الشمسية 1,000,000–2,000,000 كلفن،

 


علي الرغم من الحرارة فالمناطق الاسخن تتراوح ما بين 8,000,000–20,000,000.[53] حتي الان لاتوجد نظرية لحساب حرارة الهاله،

 


لكن بعض من الحرارة عرفت بواسطهاعادة الاتصال المغناطيسي.[53][55]

الغلاف الشمسى عبارة عن تجويف حول الشمس ممتلء ببلازما الرياح الشمسية و يمتد لما حوالى 20 ضعف من نص قطر الشمس او الحدود الخارجية للمجموعة الشمسيه.

 


تعرف حددودة الخارجية بانه الطبقة التي يكون فيها تدفق الرياح الشمسية اسرع من امواج الففين.[56] الاضطربات والقوي الديناميكية خارج هذي الحدود لا تاثر على شكل الهالة الشمسية ضمنها،

 


لان المعلومات ممكن ان تسافر فقط ضمن سرعة موجة الففين.

 


دائما الرياح المنتقلة للخارج عبر الغلاف الشمس تشكل حقل مغناطيسى شمسى على شكل لولبي،[55] حتي تصطدم بالغمد الشمسى على بعد 50 و حدة فلكيه.

 


مر مسبار فوياجر 1 بجانب موجة صدمية و التي يعتقد انها جزء من الغمد الشمسي.

 


كما سجل كلا من مسبارى فوياجر مستويات عالية من الطاقة عندما اقتربو من حدود الغلاف.[57]

الحقل المغناطيسي


تيار الغلاف الشمسى الدورى يمتد الى المراكز الاخيرة للمجموعة الشمسية و ينتج بسبب التشابك الناتج عن دوران الحقل المغناطيسى الشمسى مع الحقل بين الكوكبي [58]

الشمس نجم نشط مغناطيسيا.

 


فهي تدعم التغيرات القوية و التي تتنوع من عام لعام و تغير الاتجاة جميع احد عشر عاما حول الذروة الشمسيه.[59] يودى الحقل المغناطيسى الشمسى الى تاثرات كثيرة تدعي بمجملها النشاط الشمسي متضمنة البقع الشمسية على سطح الشمس والانفجارات الشمسيه والتغيرات فالرياح الشمسية و التي تحمل المواد عبر المجموعة الشمسيه.[60]يتضمن تاثير النشاط الشمسى على الارض الشفق القطبي وتعطل الاتصالات اللا سلكيه والطاقة الكهربائيه.

 


يعتقد ان النشاط الشمسى يلعب دور كبير في تشكل و تطور المجموعة الشمسيه.

 


كما يغير النشاط الشمسى تركيب الغلاف الجوى الارضي الخارجي.[61]

جميع المواد فالشمس تكون بالطور الغازى و بلازما نتيجة حرارة الشمس العاليه.

 


مما يجعل من السهل للشمس ان تدور اسرع عند خط الاستواء حوالى 25 يوم منها فخطوط العرض الاعلي حوالى 35 يوم قرب القطبين).

 


يسبب الدوران التفاضلى للشمس مع الارتفاع تشابك خطوط الحقل المغناطيسي مع بعضها البعض مما يسبب حلقات من الحقل المغناطيسي تنشا من سطح الشمس و تودى الى تشكلات هائلة من البقع الشمسيه والتوهجات الشمسيه.

 


كما يسبب التشابك المغناطيسى ذلك تاثير الدينامو الشمسى و دورة الاحد عشر عاما للنشاط المغناطيسى الشمسي،

 


حيث يعكس الحقل المغناطيسى الشمسى نفسة جميع احد عشر عاما.[62][63]

تحمل الرياح الشمسية الممغنطة الحقل المغناطيسى الشمسى معها مشكلة ما يعرف باسم الحقل المغناطيسى البين كوكبي.[55] وبما ان البلازما يمكنها ان تنتقل على طول خطوط الحقل المغناطيسي،

 


يمتد الحقل المغناطيسى البين كوكبى بشكل قطري من الشمس.

 


ولان الحقل المغناطيسى فوق و تحت خط الاستواء له نقاط قطبية مختلفة فاتجاة او بعيدا عن الشمس،

 


وتوجد طبقة رقيقة من التيار الكهربائى عند مستوى خط الاستواء الشمسي،

 


والتى تدعى تيار الغلاف الشمسى الدوري.[55] يشابك دوران الشمس الحقل المغناطيسى و التيار الدورى على مسافة بعيدة على شكل حلزون ارخميدس مشكلة بنية تدعى حلزون باركر.[55] الحقل المغناطيسى البين كوكبى احسن بعديد من الحقل المغناطيسى الثنائى للشمس.

 


يتراوح قوة الحقل المغناطيسى الثنائى للشمس ما بين 50-400 ميكروتسلا (عند الغلاف الضوئي و يتناقص متناسبا عكسا مع مكعب المسافة ليصل الى 0.1 نانو تسلا على مسافة تساوى بعد الارض.

 


فى حين و حسب قياسات المسبارات الفضائية يصبح الحقل المغناطيسى البين كوكبى على بعد الارض يساوى 5 نانو تسلا.[64]

التركيب الكيميائي

تتكون الشمس بصفة رئيسية من عنصري الهيدروجين والهيليوم بنسبة 9 و 74 و 8 و 23 على التوالى و ذلك التكوين هو ما يبينة الغلاف الضوئي. [65] وتسمي العناصر الاثقل من هذا “معادن” طبقا للمصطلح الفلكي،

 


ونسبتها فالشمس اقل من 2 من كتله الشمس.

 


و المعادن تتكون من 1 من الاكسجين و0.3% كربون و 0.2% نيون و0.2% حديد وذلك بحسب قياسات عام 2004. [66] وتكونت الشمس منذ نحو 5 و 4 مليار سنة من الهيدروجين و الهيليوم مختلطا فيه قليل من المعادن نحو 5 و 1% ناشيئ عن تخليق العناصر فى اجيال من النجوم الاقدم اكملت مراحل تطورها بعدها انفجرت كمستعرات عظمى والقت محتوياتها فالوسط البيننجمي،

 


ومنها تكونت الشمس. [67] ويعتبر التركيب الكيميائى للغلاف الضوئى مماثلا للتركيب الكيميائي للمجموعة الشمسه عند نشاتها. [68] وبعد نشاة الشمس و بدا فيها تخليق العناصر المعدنية الاثقل فتنفصل هذي عن الغلاف الضوئى السطحى مترسبة فمركز الشمس.

 


و لذا فيحتوى الغلاف الضوئى حاليا على نسبة من الهيليوم اقل حيث كانت نسبتة الاصلية عند نشاة الشمس 4 و 27 و كانت نسبة الهيدروجين 1 و 71 و نسبة المعادن 5 و 1%. [65]

وقد عمل الاندماج النووي للهيدروجين و تحولة الى الهيليوم فى قلب الشمس على تغيير نسب العناصر،

 


فاصبح باطن الشمس يحتوى على 60 من الهيليوم كما تغيرت نسب العناصر الثانية =“المعادن”.

 


ونظرا لان الطبقة الداخلية من باطن الشمس طبقة تنتقل بها الحرارة بالاشعاع و ليس بالحمل الحرارى فان المكونات الثقيلة الناتجة عن الاندماج النووى تتركز فقلب الشمس و لا تظهر الى السطح الغلاف الضوئي).[69]

الوصف اعلاة لتركيز العناصر الشمسية الثقيلة قيس باستخدام المطيافيه الفلكية لتحليل الغلاف الضوئى للشمس و بقياس تركيز العناصر في الحجارة النيزكيه التى لم تسخن لدرجة الانصهار.

 


يعتقد ان هذي الحجارة النيزكية ربما حفظت تركيبالنجم الاولي للشمس و بذلك لم تتاثر بتراكم العناصر الثقيله.

 


كلا الطريقتين اثبتت جدواهما.[15]

مجموعة عناصرالحديد المتاين المنفرده

قامت مجموعة كبار من البحوث فعام 1970 مركزة على البحث عن تراكيز مجموعه الحديد فى الشمس.[70][71] وعلي الرغم من ان تلك البحوث حققت نتائج مرضية الا ان تحديد تراكيز بعض عناصر مجموعة الحديد كالكوبالتوالمغنسيوم بقى صعبا حتي عام 1978 بسبب بنيتهم فائقة الدقه.[70]

انجز اول بحث كامل لدراسه قوي التذبذب علي عناصر مجموعة الحديد المتاينة المنفردة فسنة 1962،[72] وحسبت قوي التذبذب فسنة 1976.[73] وفى سنة 1978 اشتقت تراكيز عناصر مجموعة الحديد المتاينه.[70]

العلاقة بين الشمس و الكواكب من حيث التجزئة الكتليه

يفرض الكثير من الباحثين وجود علاقة في التجزئه الكتلية بين تراكيب النظائر الشمسيه والغازات النبيله الكوكبيه،[74] علي سبيل المثال الترابط بين تراكيب النظائر الكوكبيه ونيون وزينون الشمس.[75] وساد الاعتقاد حتي سنة 1983 ان جميع الشمس لها نفس التركيب الذي يملكة الغلاف الجوى الشمسي[76]

فى سنة 1983 دعى انه كان هنالك تجزئة فالشمس نفسها سببت العلاقة التجزئية بى تراكيب النظائر للكواكب و الرياح الشمسية المصطدمة بالغازات النبيله.[76]

الدورات الشمسيه

البقع الشمسية و دورات البقع الشمسيه


قياسات تغيرات البقع الشمسية اثناء احدث 30 عام

عادة عند رصد الشمس مع فلترة مناسبه،

 


فان البقع الشمسية من الملامح التي تري بسرعه،

 


والتى تعرف بانها منطقة من سطح الشمس تبدو اغمق من محيطها بسبب درجة حرارتها المنخفضه.

 


تكون البقع الشمسية منطقة ذات نشاط مغناطيسى شديد حيث يثبط النقل الحرارى بالحمل بسبب الحقل المغناطيسى الشديد،

 


مما يقلل من انتقال الطاقة من المناطق الاكثر حراره.

 


يسبب الحقل المغناطيسى تسخى كبير فالهاله،

 


مما ينتج عنه مناطق تكون مصادر لوهج شمسى شديد والانبعاث الكتلى الاكليلي.

 


قد يبلغ مقطع بعض البقع الشمسية عشرات الاف الكيلومترات.[77]

عدد البقع الشمسية المرئية على الشمس غير ثابت،

 


لكنة يتغير جميع دورة مولفة من احد عشر عاما.

 


فى ادني الدورة الشمسية عدد قليل من البقع ممكن روويتة و احيانا لا ممكن رووية اي بقعة و يصبح اغلبها عند خطوط العرض العليا.

 


مع تقدم الدورة الشمسية يزداد عدد البقع الشمسية و تتحرك نحو خط الاستواء،

 


هذه الظاهرة توصف بواسطه قانون سبورر.

 


عادة ما تنشا البقع الشمسية بين زوجين من الاقطاب المغناطيسيه.

 


تتبدل الاقطاب المغناطيسية جميع دورة شمسيه،

 


بذلك جميع قطب مغناطيسى شمالى فدورة يتحول الى قطب جنوبى فالدورة الاتيه.[78]


تاريخ اعداد رصد البقع الشمسية اثناء احدث 25 سنة و التي تخرج دورة الشمس المولفة من 11 عاما

تاثر الدورة الشمسية بشكل كبير على مناخ الفضاء،

 


اضافة الى تاثيرها الكبير على مناخ الارض حيث انه لضياء الشمس علاقة كبار مع النشاط المغناطيسي.

 


يميل النشاط الشمسى عند ادني الدورة الى ان يصبح مرتبط مع درجات الحرارة الاخفض،

 


فى حين اكثر من متوسط الدورة يرتبط بدرجات الحرارة الاعلى.[79] فى القرن السابع عشر بدت ان الدورة الشمسية ربما توقفت لعدة عقود فعدد قليل من البقع لوحظ اثناء هذي الفترة مما ادي الى نشوء ما عرفبالعصر الجليدى الصغير،

 


فشهدت اوروبا درجات الحرارة الباردة على نحو غير عادي.[80] وقد تم اكتشاف الحرارة الدنيا من اثناء تحليل حلقات جذوع الاشجار و يبدو ان تزامنت مع اقل من متوسط درجات الحرارة العالميه[81]

احتمالية الدورة طويلة الامد

توجد نظرية تدعى ان هنالك عدم استقرار مغناطيسى فنواة الشمس تسبب تقلبات مع فترات طويلة من السنوات تتراوح 41000 الى 1000000 سنه.

 


يمكن لهذه النظرية توفر اروع تفسير العصور الجليدية من دورات ميلانكوفيتش.[82][83]

دورة حياة الشمس


تطور الشمس و الضياء الشمسى و نص قطرها و درجة الحرارة الفعالة مقارنة بالوقت الحاضر.[84]

تشكلت الشمس قبل حوالى 4.57 مليار سنة نتيجة انهيار قسم من سحابة جزيئيه عملاقة و التي كانت تحتوى فمعظم تركيبها على الهيدروجين و الهيليوم،

 


ومن الممكن ان هذي السحابة ربما شكلت نجوم اخرى.[85] وقد قدر ذلك العمر استنادا الى النمذجة باستخدام الحاسوب لتقدير التطور النجمى و من خلال علم التسلسل الزمنى الكوني ايضا.[9] كانت النتائج منسجمة مع بيانات التاريخ الاشعاعي لمواد قديمة من المجموعة الشمسيه.[86][87] كشفت الدراسات على النيازك القديمة اثار نوي مستقرة من النظائر قصيرة العمر كالحديد-60 و الذي يتشكل فقط فانفجارات قصيرة المدي للنجوم.

 


ويوشر ذلك الى انه يجب ان ينفجر مستعر اعظم او اثنين بالقرب من مكان تشكل الشمس.

 


ومن المحتمل بان الموجة الصدميه الناتجة عن انفجار المستعر الاعظم ربما حثت على تشكل الشمس عن طريق ضغط الغازات ضمن السحابة الجزيئيه،

 


وتسبب بانهيار داخل السحابة فمنطقة ما تحت تاثير جاذبيتها.[88] الجزء المنفصل من السحابة المنهار بدا بالدوران بسبب مصونيه الزخم الزاوي وبداتة حرارتة بالازدياد مع ارتفاع الضغط،

 


نتيجة لذا تجمعت معظم الكتلة فالمركز،

 


بينما طارت البقية لخارج القرص و التي شكلت الكواكب و بقية النظام الشمسي.

 


ولد الضغط و الحرارة فنواة السحابة المنفصلة كمية كبار من الحرارة كما تراكم مزيد من الغاز من محيط القرص،

 


اخيرا تسبب هذا ببدا التفاعلات النووية و بذلك و لدت شمسنا

تعتبر الشمس الان فمنتصف عمرها كنجم نسق رئيسي،

 


واثناء هذي المرحلة يصبح تفاعلات هيدروجينية تحول الهيدروجين الى الهيليوم.

 


ففى جميع ثانية =يتحول اكثر من مليون طن من المادة الى طاقة ضمن نواة الشمس منتجه نيترونات واشعاعات شمسيه،

 


هذه النسبة تعادل تحويل ما يقارب من 100 ضعف من كتلة الارض الى طاقه.

 


تقضى الشمس فمرحلة النسق الاساسى منذ بدايتها و حتي نهايتها حوالى 10 مليار سنه.[89]

لا تملك الشمس كتلة كافية لتنفجر كمستعر اعظم،

 


وبدلا من هذا فانه بعد 5 مليار سنة ستدخل فطور عملاق احمر،

 


حيث ستمتد الطبقات الخارجية منها بسبب نفاذ و قود الهيدروجين فالنواة و ستتقلص النواة و تسخن.

 


سيستمر اندماج الهيدروجين حول النواة الحاوية على الهيليوم و التي ستتمد بشكل مستمر طالما هنالك انتاج للهيليوم.

 


حالما تصل درجة حرارة النواة الى 100 مليون كلفن يبدا اندماج الهيليوم و انتاج الكربون لتدخل الشمس طور عملاق مقارب.[30] يتبع مرحلة العملاق الاحمر نبضات حرارية شديدة تسبب تخلص الشمس من طبقاتها الخارجية و تشكيل سديم كوكبي.

 


الشيء الوحيد الذي يبقي بعد قذف الطبقات الخارجية هي النواة الحاره،

 


والتى ستبرد ببطا و تتضمحل لقزم ابيض اثناء مليارات السنين.

 


وهذا هو سيناريو تطور النجوم متوسطة الكتله.[90][91]

تلاشى الشمس

من المعروف ان مصير الارض محسوم بالزوال فالنهايه.

 


عندما تتحول الشمس الى عملاق احمر فان نص قطرة سيمتد لخلف مدار الارض الحالي،

 


حيث ان نص قطر العملاق الاحمر سيصبح اكبر ب 250 ضعف من قطرها الحالي.[92]ومع الوقت سيتحول العملاق الاحمر الى عملاق مقارب،

 


حيث ستفقد الشمس 30 من كتلتها بسبب الرياج النجميه،

 


لذا ستفلت الكواكب من مداراتها للخارج،

 


ويعتقد ان الارض ستكون بمناي عن ذلك،

 


لكن يعتقد العلماء بان الارض ستبتلع من قبل الشمس بسبب قوي المد و الجزر..[92] وحتي لو نجحت الارض من الافلات من ابتلاع الشمس،

 


فان الماء على سطحها سيغلي،

 


ومعظم غلافها الجوى سوف يهرب باتجاة الفضاء.

 


وحتي اثناء الحياة النجمية للشمس ضمن نوع النسق الرئيسي،

 


فان ضياء الشمس سيزداد تدريجيا 10 جميع مليار سنه و بالتالي سترتفع درجة حرارتها تدريجيا مما سيصبح له عظيم الاثر على الارض.

 


من المعلوم ان الشمس كانت اكثر خفوتا فالماضي،

 


ومن الممكن ان يصبح ذلك اسباب بدا الحياة على الارض قبل حوالى مليار سنه.

 


ازدياد الحرارة بهذا الشكل ستودى الى تسخين حرارة الارض و تبخر مياة الارض من على سطحها فالمليار السنة القادمه،

 


مما سيقضى على كل اشكال الحياة على الارض.[92][93]


دورة حياة الشمس.

ضوء الشمس


مقارنة بين حجم الشمس كما تبدو فجوار الكواكب الثمان و بلوتو

يعتبر ضوء الشمس المصدر الرئيسى للطاقة على الارض.

 


فى حين ان المصدر الاخر للطاقة هو المواد الانشطارية فباطن الارض،

 


وهذه المواد الانشطارية هي مصدر الطاقة الحرارية الارضيه عن طريق حدوث تفاعلات نوويه.

 


يعرف الثابت الشمسي بانة كمية الطاقة التي تامنها الشمس بالنسبة لواحدة المساحة المعرضة مباشرة لضوء الشمس.

 


يعادل الثابت الشمس لسطح على بعد وحدة فلكيه واحدة ما يعادل بعد الارض عن الشمس تقريبا 1368 و اط/متر2[94] يساهم الغلاف الجوى الارضي بتوهين ضوء الشمس و بالتالي فان الطاقة الواصلة للشمس تكون قريبة من 1000 و اط/متر2 وذلك بالظروف الطبيعة و عندما تكون الشمس بوضع سمت الراس.[95]


مشهد غروب الشمس من على سطح الارض

يمكن تسخير الطاقة الشمسية بعدة طرق طبيعية و صناعيه.

 


فعمليه التمثيل الضوئي تلتقط الطاقة من ضوء الشمس و تحولها الى طاقة كيميائيه هى من العمليات التي تجرى بشكل طبيعي على الارض.

 


يمكن استعمال طاقة ضوء الشمس لتوليد الطاقة الكهربائيه عن طريق التسخين المباشر او تحويل الضوء الى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسيه.

 


كما ان الطاقة المخترنة في النفط وانواع الوقود الاحفوري الثانية =كان مصدرها الاساسى هو تحول الطاقة الشمسية عن طريق التمثيل الضوئى فالماضى البعيد.[96]

حركة و تموضع الشمس فالمجره


حركه مركز كتله المجموعة الشمسية بالنسبة للشمس


مخطط يخرج مجرة درب التبانة و تموضع الشمس فيها

تتموضع الشمس بالقرب من ذراع داخلى لمجرة درب التبانة يدعى ذراع الجبار،

 


ضمن السحابة البين نجمية المحليه او سحابة الحزام.

 


ويفترض انها تبعد عن مركز المجره من 7.5-8.5 فرسخ فلكي (ما يعادل 25000-28000 سنة ضوئيه)[97][98][99][100] وهي محتواة ضمن الفقاعة المحليه وهو و سط من الغازات الساخنة المخلخلة و المحتمل نشوءة بسبب بقايا مستعر اعظم التوامان.[101] يبعد الذراع المحلى عن اقرب ذراع خارجى له و هو ذراع حامل راس الغول حوالى 6500 سنة ضوئيه..[102] اطلق العلماء على الشمس و المجموعة الشمسية ما يعرف باسم نطاق صالح للسكن.

يعتقد ان مدار الشمس حول مركز المجرة بانه قريب من شكل قطع ناقص مع بعض التشوهات نتيجة لعدم تجانس توزع كتل الاذرع الحلزونيه للمجره.

 


بالاضافة الى ان الشمس تتحرك حركة تذبذبية للاعلي و الاسفل بالنسبة لمستوى المجرة و تتم هذي الحركة حوالى 2.7 مرة فكل دورة مداريه.

 


اقترح ان الشمس ربما مرت اثناء ذراع مجرى ذو كثافة اكبر مما تسبب في انقراضات جماعيه علي الارض،

 


بسبب زياده الاصطدامات.[103] تستغرق الدورة المدارية الواحدة للمجموعة الشمسية حوالى مليار سنة سنة مجريه)، [104] لذا يعتقد ان الشمس ستكمل 20-25 دورة مدارية اثناء حياتها.

 


تبلغ السرعة المداريه للمجموعة الشمسية لحركتها حول مركز المجرة حوالى 251 كم/ثا.[105] تستغرق المجموعة الشمسية 1190 سنة للسفر سنة ضوئية واحدة ضمن مجال السرعة ذلك او 7 ايام للسفر مسافة و حدة فضائيه [106]
تتاثر حركة الشمس حول مركز كتلة المجموعة الشمسية باضطرابات الكواكب،

 


لذا جميع بضع مئات من السنين تتحول الحركة من حركة عادية الى حركة تراجعيه.[107]

مشاكل نظريه

مشكلة نيوترينو الشمس

كانت قياسات معدلات الكترون نيترينو لسنوات و المحددة على الارض اقل بما بين ثلث الى نص الكمية المتوقعة حسب النموذج الشمسى القياسي.

 


عنونت هذي النتجة الشاذة باسم مشكلة نيوترينو الشمس.

 


اقترح لحل هذي المشكلة اما تخفيض درجة حرارة داخل الشمس لشرح التدفق المنخفض للنيوترينو،

 


او اقترح انه ممكن للالكترون نيترينو ان يتذبذب،

 


ويتحول لجسيمات غير محددة هي تاو نيترينو وميوون نيترينو خلال سفرة من الشمس الى الارض.[108] بنيت عدة مراصد لقياس معدلات النيوتيرنو الشمسى بدا من عام 1980،[109] واظهرت هذي المراقبة بان الالكترون نيترينو لدية كتلة صغار بالاضافة الى تذبذبه.[110][111] نجح مرصد سودبورى للنيوترينو فى سنة 2001 فتحديد ثلاث نوعيات من النيوترينو،

 


ووجد بعد ذلك ان الانبعاث الشمسى الكلى للنيوترينو يوافق النموذج القياسي،[109][112] وبعد تحليل احصائى عويص و جد ان نحو 35 من النيوترينوات القادمة من الشمس من نوع نيوترينو الالكترون.

 


وهذا توافق مع تاثير ميكهيف سميرنوف و ولفنشتاين الذى وصف تذبذب النيترينو فالماده.

 


حاليا تعتبر ان هذي المشكلة ربما حلت.[109]

مسالة تسخين الهاله

تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئى حوالى 6000 كلفن،

 


تتموضع هالة الشمس فوق الغلاف الضوئي،

 


وترتفع درجة الحرارة بها ما بين 1000000 – 2000000 كلفن.[53] ويظهر من درجة الحرارة العالية للهالة بان تسخن نتيجة شيء احدث غير التسخين المباشر بالحمل الحراى من الغلاف الضوئي.[55]

يعتقد بان الطاقة اللازمة لتسخين الهالة تامن الحركة المضطربة لمنطقة الحمل اسفل الغلاف الضوئي،

 


وقد اقترحت اليتين لشرح تسخين الهاله.[53] الفرضية الاولي دعيت بامواج التسخين حيث ان الحركة المضطربة لمنطقة الحمل تنتجالامواج الصوتيه وجاذبية و الامواج الهيدروديناميك مغناطيسيه.[53] تنتقل هذي الامواج للاعلي و تتبدد فالهاله،

 


لتودع طاقتها فالغاز المحيط على شكل حراره.[113] فى حين تتمحور الفرضية الثانية =حول التسخين المغناطيسين حيث تبني الطاقة المغناطيسية نتيجة حركة الغلاف الضوئى و تتحرر من خلال اعادة الاتصال المغناطيسي علي صورة و هج شمسى كبير و اشكال مشابهة من الوهج لكن بشكل اصغر و باعداد لاتحصي تدعى بالوهج النانوي.[114]

حاليا،

 


من غير الواضح فيما اذا كانت الامواج تاثر على الية التسخين،

 


وجد ان كل الامواج باستثناء امواج الففين تتبدد او تنعكس قبل و صولها الهاله.[115] بالاضافة الى امواج الففين لا تتبدد بسهولة فالهاله،

 


لذا يركز الباحثين باتجاة التسخين المغناطيسي.[53]

خفوت الشمس الوليده

يقترح النموذج النظرى لتطور الشمس بان الشمس قبل 3.8 الى 2.5 مليار سنة و خلال العصر الاركي كانت تشع 75 من ضيائها مقارنة باليوم.

 


وبمثل ذلك النجم الضعيف،

 


فانة غير قادر على تزويد سطح الارض بالماء،

 


والحياة لن تستطيعالتطور.

 


مع ذلك،

 


فان السجلات الجيولوجيه تدل على ان الارض ظلت فدرجة حرارة ثابتة الى حد ما طوال تاريخها،

 


وان الارض الوليدة كانت اسخن مما هي عليه اليوم.

 


يجمع العلماء بان الغلاف الجوى للارض الوليدة حوت كميات اكبر بعديد من الغازات المسببة للاحتباس الحرارى مثل ثاني اكسيد الكربون، والميثان والامونيا مما هو موجود اليوم،

 


والذى حصر كمية اكبر من الحرارة لتعويض الكميات القليلة الواصلة الى الارض من الطاقة الشمسيه.[116]

تاريخ الرصد

الفهم القديم


رع او “رع-حوراختي” الة رئيسى فالدين المصري القديم فعصر الاسرة الخامسه،

 


وكان يرمز الية بقرص الشمس

وضعت الشمس فالكثير من الثقافات موضع التبجيل اثناء التاريخ البشري،

 


مثلها كباقى الظواهر الطبيعيه.

 


كان الفهم البشرى للشمس على انها قرص مشع فالسماء،

 


وبوجودها فوق خط الافق يتشكل النهار،

 


وغيابها يسبب الليل،

 


اعتبرت الشمس فالعديد من حضارات ما قبل التاريخ و الحضارت القديمة كاله.

 


كانت عبادة الشمس محور لحضارات شعوب عديدة مثل الانكا فيامريكا الجنوبيه والازتيك في المكسيك حاليا.

 


بناء لهذه العبادات بنيت الكثير كم المعابد مركزة على الظواهر الشمسية و انطباعاتها العقليه،

 


علي سبيل المثال حجاره ميغاليث والتى تحدد انقلاب الشمس الصيفي والانقلاب الشتوي.

 


وتقع بعض من ابرز الاثار المغليثية في مصر ومالطا وستونهنج في انكلترا.

 


من اشهر المعالم التي تحدد الانقلاب الشتوي هو نيوغرانغ في ايرلندا.

 


كما انمعبد تشيتشن ايتزا فى مدينه تشيتشن ايتزا صمم ليلقى الظلال على شكل الثعابين تسلق الهرم فالاعتدالات الربيعى و الخريف.

فى اواخر الامبراطورية الرومانيه كان يحتفل بمولد الشمس بعيد يعرف باسم سول انفكتوس (والذى يعيني الشمس التي لاتقهر بعد وقت قصير من الانقلاب الشتوي خشبية و قد كان سابقة لاحتفالات عيد الميلاد.

 


من حيث النجوم الثابته تظهر الشمس من الارض على انها تدور مرة واحدة فالسنة على طول مسير الشمس من خلال دائرة البروج،

 


لذا اعتبرها علماء الفلك اليونانى انها واحدة من الكواكب السبعة و سميت اسماء الاسبوع السبعة اعتمادا على هذا فبعض اللغات.[117][118][119]

تطور الفهم العلمي

لاحظ علماء الفلك البابليون فى الالفية الاولي قبل الميلاد بان حركة الشمس لم تكن منتظمة على طول مسار الشمس،

 


علي الرغم من انهم لم يدركوا سبب ذلك.

 


اليوم عرف بان الارض لها مدار اهليلجى حول الشمس،

 


لذا هي تدور بشكل اسرع عندما تكون قرب الشمس الحضيض و بشكل ابطا عندما تكون بعيدة الاوج)[120] كان الفيلسوف اليوناني اناكساغوراس من اوائل الناس الذين قدموا تفسيرا علميا للشمس معرفا اياها على انها كرة عملاقة ملتهبة من المعدن اكبر من البيلوبونيز بدلا من عجلة حربيه يقودها هيليوس،

 


وعرف القمر بانة يعكس ضوء الشمس.[121]حكم عليه بالسجن وعقوبة الاعدام من قبل السلطات لتعليمة ما دعي بالهرطقه،

 


لكنة حرر بعد ان تدخل بريكليس.

 


قدر اراتوستينس المسافة بين الارض و الشمس فالقرن الثالث قبل الميلاد،

 


لكن حتي الان ما زال هنالك اختلاف فصحة ترجمة المسافة التي قدرها.

 


حدد كلاوديوس بطليموس المسافة بين الارض و الشمس بانها 1210 ضعف من قطر الارض،

 


وهي تعادل 7.71 مليون كيلومتر 0.0515 و حدة فلكيه).[122]

كان اول من وضع نظريه مركزية الشمس ودوران الكواكب حولها كان ارسطرخس الساموسي فى القرن الثالث قبل الميلاد،

 


ومن بعدها عدلت من قبل سلقوس.

 


وقد تطور ذلك الراى فالقرن السادس عشر و تحولة من نموذج فلسفى الى نموذج رياضى من اثناء اعمال نيكولاس كوبرنيكوس.

 


سمح ظهور التلسكوبات بوضع ملاحظات تفصيلية على البقع الشمسية من قبل توماس هاريوت وغاليليو غاليلي وفلكيين اخرين.

 


ويعتبر غاليليو اول من وضع ملاحظات تلسكوبية على البقع الشمسية و افترضها على انها متوضعة على سطح الشمس،

 


بدلا من الراى بانها اجسام صغار تتحرك بين الارض و الشمس.[123] اول رصد مورخ للبقع الشمسية سجلة الفلكيين الصينيين في مملكة هان (220-206 قبل الميلاد و الذين حافظوا على تسجيل ملاحظاتهم لعدة قرون.

 


كما سجل ابن رشد ملاحظات عن البقع الشمسيه.[124]

تضمنت مساهمات علماء الفلك المسلمين اعمال مثل محمد بن جابر بن سنان البتاني الذى اكتشف بان اتجاة حركه القبا الشمسى متغير.[125] وسجل ابن يونس المصري اكثر من 10000 رصد لتموضع الشمس باستخدام اسطرلاب كبير.[126] كما ان اول رصد لعبور الزهره كان فسنة 1302 على يد ابن سينا،

 


والذى استنتج بان الزهره اقرب للارض منه للشمس.[127] فى حين ان اول رصد لعبور عطارد كان فالقرن الثاني عشر بواسطه ابن باجه.[128]

حلل اسحاق نيوتن فى القرن السابع عشر ضوء الشمس باستخدام الموشور،

 


وبين انه اللون الابيض له مكون من تراكب عدة الوان.[129] فى حين اكتشف ويليام هيرشل فى سنة 1800 بان الطيف الشمسى يحوي اشعة تحت حمراء فى المجال الطيفى ذو الطول الموجي الاقل من اللون الاحمر.[130] تطورت الدراسة الطيفية للاشعة الشمسية فالقرن التاسع عشر فسجل فراونهوفر اكثر من خط طيفى مكون للطيف الشمسي.

كان مصدر طاقة الشمس فاوائل العصور العلمية الجديدة لغز محير للعلماء.

 


اقترح اللورد كلفن بان الشمس جسم يبرد تدريجيا و نتيجة لذا كان يشع حرارتة الداخلية المخزنه.[131] ثم اقترح كلفن وهرمان فون هلمهولتز اليه تركيز الجاذبيهلشرح خرج الطاقة ال كبار للشمس،

 


لكن حسب تقديرهم فان عمر الشمس سيصبح 20 مليون شمس و هو عمر قصير جدا جدا عما اقترحة علماء هذا العصر و المقدر ب 300 مليون سنة انذاك.[131] فى سنة 1890 اقترح مكتشف الهيليوم فالطيف الشمسي جوزيف نورمان لوكير نظرية التشكل النيزكى لشرح تشكل و تطور الشمس.[132]

فى سنة 1904 اقترح ارنست رذرفورد بان حرارة الشمس ممكن المحافظة عليها من اثناء مصدر داخلى للحراره،

 


واقترح الاضمحلال الاشعاعي كمصدر لهذه الطاقه.[133] وفر البرت اينشتاين فكرة رئيسية لانتاج مصدر الطاقة الشمسية من معادله تكافو المادة و الطاقه

E = MC2 [134]

اقترح ارثر ستانلى ادنغتون فى سنة 1920 بان الضغط و الحرارة الكبيرتان فنواة الشمس ستودى الى تفاعلا اندماج نووى بحيث سيندمج بروتون هيدروجينى في نوى الهيليوم،

 


مما سينتج انتاج طاقة مع تغير فالكتله.[135] فى سنة 1925 اكدت ابحاث سيسيليا باين غابوشكين باستعمال نظريات التاين وفرة الهيدروجين فالشمس.

 


وقد تم تطوير ذلك المفهوم النظرى للاندماج فعام 1930 من قبل علماء الفيزياء الفلكيه سابرامانين تشاندراسخار وهانز بيته،

 


وقد حسب هانز تفاصيل التفاعلين الذريين المنتجين للطاقة كما فطاقة الشمس.[136][137]

واخيرا،

 


نشر بحث فسنة 1957 من قبل مارغريت بوربيدج بعنوان “تجميع العناصر فالنجوم”.[138] اظهرت ان معظم العناصر فالكون تنتج من التفاعلات النووية داخل النجوم،

 


مثل ما يحدث فشمسنا.

الرحلات الفضائيه


عاصفة مغناطيسية كبار ملتقطة فالساعة 1:29 مساء من يوم 13 ما رس 2021

ملف:Moon transit of sun large.ogg

مشهد ملتقط لعبور القمر بواسطه مسبار ستيريو[139]

كان برنامج بيونير التابع لوكالة ناسا اول من اطلق اقمار صناعيه (بيونير 5 و 6 و 7 و 8 لرصد الشمس،

 


وقد اطلقت الرحلات ما بين اعوام 1959 الى 1968.

 


وقد دارت هذه المسباراتفى مدار حول الشمس على بعد مماثل لبعد الارض عن الشمس.

 


ونجحت فجمع اول قياسات عن الرياح و الحقل المغناطيسى الشمسي.

 


وقد عمل بيونير 9 لفترة طويلة من الزمن و استمر حتي عام 1983.[140][141]

فى عام 1970 امنت جميع من رحلتي هيليوس ومرصد ابولو ما ونت وسكاى لاب معلومات علمية حديثة حول الرياح الشمسية و الهاله.

 


كانت هيليوس 1 و 2 نتاج تعاون بين جميع من المانيا الغربيه والولايات المتحدة الامريكيه وقد درست الرياح الشمسية من مدار ضمن مدار عطارد خلال الحضيض.[142] سكاى لاب هو عبارة عن محطة فضائية امريكية اطلقت سنة 1973 و ربما ضمت هذي المحطه مرصد شمسى يدعي بمرصد ابولو ما ونت،

 


والذى كان يشغل من قبل رواد الفضاء العاملين فالمحطه.[54] وقد قدم سكاى لاب اول معلومات رصدية عن منطقة الانتقال الشمسى و انبعاثات الاشعة فوق البنفسجيه لهالة الشمس.[54] كما تضمنت استكشافاتها الانبعاث الكتلى الاكليلي وثقوب الهالة التي يعرف الان انها على ارتباط و ثيق بالرياح الشمسيه.[142]

اطلقت ناسا فسنة 1980 مهمة سولار ما كسيموم،

 


صممت هذي المهمة لرصد انبعاثات اشعة غاما والاشعة السينيه والاشعة فوق البنفسجيه المنبعثة من الوهج الشمسى خلال اوقات ذروة النشاط الشمسى و الضياء الشمسي،

 


لكن بعد اشهر قليلة من اطلاقة تسبب عطل الكترونى فالمسبار بوضعة فو ضع الاستعداد،

 


لتمضى السنوات الثلاثة الاتية بدون اي نشاط.

 


فى عام 1984 استرجع شالنجر واصلحوا العطل قبل ان يعيدوة الى مداره،

 


ليلتقط سولار ما كسيموم الكثير من الصور لهالة الشمس قبل ان يعود ليدخل الغلاف الجوى الارضى فيونيو 1989.[143]

اطلقت منظمة بحوث الفضاء اليابانيه فى سنة 1991 المسبار يوكو لرصد الوهج الشمسى و الاطوال الموجية للاشعة السينيه.

 


سمحت البيانات المجموعة من ذلك المسبار للعلماء بتحديد عدة نوعيات مختلفة من الوهج الشمسي،

 


كما اثبتت ان الهالة بعيدا عن منطقة الذروة كانت ذات نشاط و ديناميكية اعلي مما كان متوقعا.

 


رصد المسبار يوكو كامل الدورة الشمسيه،

 


لكنة دخل فو ضع الاستعداد خلال كسوف سنة 2001.

 


دخل المسبار الغلاف الجوى الارضى فسنة 2005 ليتحطم هناك.[144]

كان مسبار سوهو واحد من اهم المهمات التي جمعت بيانات عن الشمس،

 


وقد تم بنائة بمساهمة جميع من ناسا ووكالة الفضاء الاوروبيه ليطلق ف2 ديسمبر 1995.[54] كان من المفترض ان تستغرق مهمتة عامين،

 


لكن امتدت هذي المهمة حتي سنة 2021 بعد ان تم الموافقة على تمديد المهمة فاكتوبر 2009.[145] وقد ثبت انه من المفيد متابعة المهمة لذا اطلق ففبراير 2021 مسبار مرصد ديناميكا الشمس.[146] تموضع ذلك المسبار في نقطة لاغرانج تقع بين الارض و الشمس.

 


زود سوهو العلماء بصور كثيرة لشمس باطوال موجية مختلفة منذ اطلاقه.[54]كما اكتشف سوهو بالاضافة الى رصدة الشمسى الكثير من المذنبات،

 


معظم هذي المذنبات كانت صغار و تتموضع مداراتها بالقرب من الشمس لتحترق عند مرورها بجوار الشمس.[147]

رصدت جميع تلك البعثات الشمس من مستوى مسار الشمس،

 


وبذلك فهي رصدت منطقة الاستواء الشمسية بدقه.

 


لذا اطلقت ناسا و وكالة الفضاء الاوربية مسبار يوليوس فى سنة 1990 لدراسة المنطقة القطبية الشمسيه.

 


انطلق المسبار الى المشترى فالبداية ليقوم بالتفافة و يضع نفسة فمدار اعلي من مستوي مسار الشمس.

 


وقد رصد مصادفة اصطدام المذنب شوميكار-ليفى 9 بالمشترى فسنة 1994.

 


حالما تموضع يوليوس فمدارة المخطط له،

 


بدا برصد الرياح الشمسية و شدة الحقل المغناطيسى الشمسى على خطوط عرض اعلي من خط الاستواء.

 


وجد المسبار ان الرياح الشمسية عند خطوط عرض اعلي كانت تتحرك بسرعة 750 كم/ثا و هي ادني مما كان متوقع،

 


بالاضافة الى وجود حقل مغناطيسى قوي يصدر فهذه الارتفاعات و الذي كان يندمج مع الاشعة الكونيه.[148]

تركيزات العناضر فالغلاف الضوئى عرفت بشكل جيد من اثناء الدراسات الطيفيه،

 


ولكن كان يوجد نقص فمعرفة تكوين المناطق الداخلية للشمس.

 


لذا ارسلت مهمة قابلة للعود دعيت باسم التكوين وقد صممت هذي المهمة لتسمح للعلماء بالقياس المباشر لمركبات الشمس.

 


عاد مسبار التكوين الى الارض فسنة 2004 لكنة تاذي بعد ان اصطدم بالارض نتيجة فشل مظلتة فان تفتح بعد دخولة الغلاف الجوي.

 


علي الرغم من الاضرار الجسيمه،

 


تم انتشال بعض العينات الصالحة للاستخدام من المركبة الفضائية و التي يتم دراستهم و تحليلهم.[149]

انطلق مسبار ستيريو المتكون من مسبارين جزئيين فاكتوبر 2006.

 


وقد فصلت المسبارين ليتم سحبة تدريجيا الى خلف مدار الارض،

 


مما جعلهما قادرين على تصوير الشمس و الظواهر الشمسية بما به الانبعاث الكتلى الاكليلي.[150][151]

اطلقت منظمة البحوث الفضائية الهنديه مسبار فضاء باسم اديتيا بوزن 100 كغ ف2021 و يهدف الى دراسة ديناميكية الهالة الشمسيه.[152]

المراقبة و التاثيرات


مشهد لشروق الشمس من سطح الارض.

يسبب النظر المباشر للشمس و بالعين المجرده،

 


علي الرغم من ان النظر لفترة و جيزة لا يسبب اي خطر للعين الغير متوسعه الحدقه.[153][154] يسبب النظر المباشر الى الشمس وبصهبصرية و العمي الموقت الجزئي.

 


كما ان ضوء الشمس يودى الى تزويد شبكية العين بحوالى 4 ملى و اط مما ينتج عنه تسخين قليل للشبكيه،

 


ويحتمل ان يسبب ذلك بعض الضرر للعين ليضعف استجابتها للسطوع.[155][156] كما ان تعرض العين للاشعة الفوق البنفسجية سيودى الى الاصفرار التدريجي لعدسة العين،

 


ليساهم هذا فحدوث الساد،

 


مع ملاحظة ان ذلك الامر يعتمد على التعرض للاشعة الفوق البنفسجية بشكل عام و ليس بالنظر المباشر الى الشمس.[157] يودى النظر المباشر و بالعين المجردة الى الشمس بالتسبب بافات التعرض للاشعة فوق البنفسجية كحروق الشبكية و التي تخرج بعد التعرض لاشعة الشمس مدة 100 ثانيه،

 


ولاسيما فالظروف التي تكون الاشعة الفوق البنفسجية الشمسية مكثفة و مركزه[158][159] كما يتسبب النظر لاشعة الشمس باستعمال مركزات بصريه مثل النظارة المقربه بدون استعمال فلاتر مرشحة للاشعة الفوق البنفسجية الى تلف دائم فالشبكيه،

 


بعض المرشحات التجارية تمرر الاشعة فوق البنفسجية او الاشعة تحت الحمراء و التي ممكن ان تضر العين عند مستويات سطوع عاليه.[160] تسلم المناظير المقربة الغير مفلترة لشبكية العين 500 ضعف من الطاقة مقارنة بالنظر باستعمال العين المجرده،

 


هذه الكمية ال كبار من الطاقة ستتسبب بالقتل الفورى للخلايا الشبكيه،

 


حتي ان النظرات الشريعة لشمس الظهيرة من اثناء المنظارات المقربة ستودى الى العمي الدائم.

يشكل الكسوف الجزئى خطر على النظر،

 


لان حدقة العين غير متكيفة مع الاشعة البصرية عالية التباين.

 


تتوسع الحدقة تبعا لكمية الضوء ضمن نطاق الرو يه.

 


فاثناء الكسوف الجزئي،

 


يحجب القمر معظم ضوء الشمس،

 


لكنة لا يغطى اجزاء عديدة من الغلاف الضوئى و الذي له سطوع مماثل للسطوع فالايام العاديه.

 


نتيجة لذا و خلال الكسوف تتوسع حدقة العين من 2 مم الى 6 مم تتعرض جميع خلية فشبكية العين الى عشر اضعاف من الطاقة مقارنة بالايام العاديه،

 


سيودى ذلك الى الحاق الضرر او قتل تلك الخلايا مما سينتج عنه بقع عمياء.[161] يشكل ذلك خطرا على المراقبين عديمى الخبرة او الاطفال بسبب عدم الشعور بالالم،

 


اضافة الى عدم سرعة تدمير الرويه.

تكون اشعة الشمس اثناء الشروق والغروب ضعيفة بسبب تبعثر ريليه وتبعثر ما ي فى مرورة الطويل اثناء الغلاف الجوى الارضي.[162] تكون الشمس احيانا ضعيفة بمافية الكفاية لتكون مريحة للروية بدون اخطار.

 


كما تساهم الاوضاع الضبابية و الغبار فالغلاف الجوى من زيادة تاثير ذلك التبعثر.[163]

قد تحدث بعض الظواهر البصرية النادرة بعد فترة و جيزة من غروب الشمس او قبل الشروق تدعي هذي الظاهرة بظاهرة الوميض الاخضر،

 


ينتج ذلك الوميض نتيجة انكسار ضوء الشمس تحت خط الافق باتجاة الراصد،

 


وهذا الضوء ذو طول موجى صغير اخضر او بنفسجى او ازرق)،

 


فيبقي الضوء الاخضر عكس الوميضان الازرق و البنفسجى كونهما لديهما قابلية كبار للتبعثر على خلاف الوميض الاخضر.[164]

تمتلك الاشعة فوق البنفسجية الشمسية خصائص مطهره،

 


ويمكن استخدامها لتعقيم الادوات و المياه.

 


كما لها اثار طبية كانتاج فيتامين دي تضعف طبقة الاوزون الاشعة فوق البنفسجية لذا تختلف كمية الاشعة الفوق البنفسجية اختلافا كبيرا مع الارتفاع و خطوط العرض الارضية لذا تسهم فالتعديلات البيولوجية بشكل كثير بما فذلك الاختلافات فلون الجلد البشرى حول مناطق مختلفة من العالم.[165]
  • مقال علمي عن الشمس
  • العلاقة بين نشأة الرياح والطاقة الشمسية والامواج
  • مقال علمي قصير جدا عن الشمس
  • مقال عن الشمس
  • مقال هل الشمس تدور؟؟؟
  • 6٬012 مشاهدة

    مقال علمي عن الشمس