الشمس: الخصائص والأجزاء والهيكل والتركيب
الشمس هي جسم غازي له نواة مضغوطة للغاية ، حيث يتم توليد الطاقة عن طريق التفاعلات النووية الحرارية.
إنه النجم الذي تدور حوله الأرض والكواكب الأخرى ، والتي توفر الضوء والحرارة لها. ولدت قبل 4600 مليون سنة. على الرغم من أنها واحدة من أكثر من 1000 مليون الأجرام السماوية التي تشكل مجرة درب التبانة ، إلا أنه النجم الذي يلمع أكثر.
كل الحياة على الأرض تعتمد على الطاقة الشمسية التي يوفرها النجم. بدون الشمس ، ستكون الأرض مكانًا مظلمًا بلا حياة متجمدًا في الوقت المناسب.
على الرغم من أنه من غير المعروف ما حدث قبل أكثر من 4 مليارات عام ، إلا أن النظرية الحالية ترى أن سحابة ضخمة من الغبار والغاز بدأت تتحول ببطء.
جر الجاذبية منطقة كثيفة داخل هذه السحابة. الدافع زيادة سرعة الدوران. تسببت هذه الحركة في تسخين الغاز في الوسط ، مما تسبب في ردود فعل حولت الغبار والغاز إلى مواد صلبة ، مما أدى إلى ظهور الكواكب.
أصبحت المادة المركزية حارة جدا وكثيفة ، مما أدى إلى اندماج نووي نشأ عن الشمس.
الشمس هي الكائن المهيمن في النظام الشمسي بسبب أبعادها الكبيرة لأنها تحتوي على 99 ٪ من كتلة النظام.
قوتها الجاذبية تبقي جميع الكواكب في المدار. إنه نجم متوسط الحجم ينتج ضوءه وحراره عن طريق حرق الوقود مثل الهيدروجين والهيليوم في عملية تعرف باسم الاندماج النووي.
للنجوم حياة محدودة والشمس ليست استثناء ، فهي في منتصف دورة حياتها البالغة نحو عشرة مليارات سنة. وهي تقع في وسط المجرة ، والتي لها شكل حلزوني.
ما هي الشمس؟ أجزاء ودراسات حول النجم
من بعيد ، لا تبدو الشمس معقدة للغاية. بالنسبة للمراقب المشترك ، إنها كرة غاز سلسة ومتناسقة. ومع ذلك ، يُظهر الفحص الدقيق أن النجم في حالة اضطراب مستمر. الشمس الهادئة على ما يبدو هي جسم لا يهدأ ، يرتجف وينفجر ، مغناطيسية قوية ومتغيرة.
في الماضي القريب ، لم يتمكن العلماء من فهم كيفية توليد الشمس لحقولها المغناطيسية ، المسؤولة عن معظم النشاط الشمسي.
كما أنهم لم يعرفوا سبب تركيز جزء من هذا المغناطيسية الشديدة في ما يسمى البقع الشمسية ، والجزر المظلمة الضحلة التي تزيد مساحتها عن الأرض وألف مرة أكثر مغناطيسية.
بالإضافة إلى ذلك ، لم يستطع الفيزيائيون توضيح سبب تباين نشاط الشمس المغناطيسي بشكل كبير ، حيث يتناقص ويكثف مرة أخرى كل 11 عامًا أو نحو ذلك. تم إخفاء الإجابات على هذه الأسئلة داخل الشمس ، حيث يتم إنشاء المغناطيسية القوية.
يبلغ طول درب التبانة حوالي 100000 سنة ضوئية وسمك 15000 سنة ضوئية. في هذا الإطار ، تتحرك الشمس بسرعة 210 كم في كل ثانية ، ويستغرق الأمر 225 مليون عام لاستكمال دورة السفر.
لقد اكتسب العلماء الكثير من معارفهم عن الشمس من خلال مراقبة من الأرض لسنوات عديدة. ومع ذلك ، فإن معظم المعرفة الحالية تأتي من تحقيقات الفضاء التي تم إرسالها في مهام لاستكشاف الشمس.
قدمت هذه التحقيقات معلومات دقيقة حول درجة الحرارة ، والغلاف الجوي ، والتكوين ، والمجال المغنطيسي ، والتوهجات ، والبروز ، والبقع الشمسية ، والديناميات الداخلية للشمس ، والتي تظهر في المربع التالي.
تكوين الشمس
الشمس عبارة عن كرة ضخمة من البلازما ، غاز مؤين ساخن يحتوي على كتلة 300000 مرة أكثر من الأرض.
يبلغ قطر الشمس 1.4 مليون كم ، ويتجاوز قطر الأرض 12760 كم ، حتى يتجاوز قطر أكبر كوكب في النظام ، كوكب المشتري ، الذي يمثل عُشر قطر الشمس فقط.
العناصر الرئيسية الموجودة في الشمس هي الهيدروجين (92 ٪) ، تليها الهليوم (7.8 ٪) وأقل من 1 ٪ من العناصر أثقل مثل الأكسجين والكربون والنيتروجين والنيون.
أدناه هو تكوين الشمس التي شيدت من تحليل الطيف الشمسي. يأتي التحليل من الطبقات السفلى من الغلاف الجوي للشمس ، ولكن يُعتقد أنه يمثل الشمس بأكملها باستثناء جوهرها. تم اكتشاف حوالي 67 عنصرًا في الطيف الشمسي.
يُعتقد أن الشمس غازية تمامًا بمتوسط كثافة يبلغ 1.4 ضعف كثافة الماء. لأن الضغط في القلب أكبر بكثير من الضغط على السطح ، فإن كثافة القلب تساوي ثمانية أضعاف كثافة الذهب ، ويبلغ الضغط 250 مليار ضعف ضغط سطح الأرض.
تقتصر كتلة الشمس تقريبًا على حجم يمتد 60٪ فقط من المسافة من مركز الشمس إلى سطحه.
هيكل الشمس
عند دراسة بنية الشمس ، يقسمها علماء الفيزياء الشمسية إلى مجالين رئيسيين: الداخل والغلاف الجوي.
داخلي
يتكون الداخل من:
1- كور
إنها المنطقة المركزية للشمس حيث تحدث التفاعلات النووية التي تحول الهيدروجين إلى هيليوم. تطلق هذه التفاعلات الطاقة التي تسبب لمعان الشمس.
لكي تحدث هذه التفاعلات ، هناك حاجة إلى درجة حرارة عالية جدًا. تبلغ درجة الحرارة بالقرب من المركز حوالي 15 مليون درجة مئوية والكثافة حوالي 160 جم / سم 3 (أي 160 ضعف كثافة الماء).
تنخفض كل من درجة الحرارة والكثافة إلى الخارج من مركز الشمس. وتشغل النواة 25٪ أعمق من نصف قطر الشمس. وتبلغ درجة الحرارة حوالي 175،000 كم عن المركز نصف درجة القيمة المركزية فقط وتنخفض الكثافة إلى 20 جم / سم 3.
2- المنطقة الوسيطة (أو النقل المشع).
يوجد حول النواة منطقة النقل الوسيطة أو المشعة. تشغل هذه المنطقة 45٪ من نصف القطر الشمسي وهي المنطقة التي يتم فيها نقل الطاقة ، في شكل فوتونات أشعة غاما ، إلى الخارج عن طريق تدفق الإشعاع المتولد في النواة.
تتعرض فوتونات أشعة غاما ذات الطاقة العالية للضرب المستمر أثناء مرورها عبر المنطقة الوسيطة ، ويتم امتصاص بعضها وطردها والبعض الآخر يعود إلى النواة. يمكن أن تستغرق الفوتونات 100000 عام لتجد طريقها عبر المنطقة الوسيطة.
عند الحد الأقصى للمنطقة الوسيطة ، تبلغ درجة الحرارة حوالي 1.5 مليون درجة مئوية وتبلغ الكثافة حوالي 0.2 جم / سم 3. يسمى هذا الحد بطبقة الواجهة أو tacocline .
ويعتقد أن الحقل المغناطيسي للشمس يتولد عن دينامو طبيعي موجود في هذه الطبقة. تعمل التغيرات في سرعات التدفق عبر هذه الطبقة على تمديد خطوط قوة المجال المغناطيسي وجعلها أقوى. يبدو أن هناك أيضا تغييرات مفاجئة في التركيب الكيميائي من خلال هذه الطبقة.
3- منطقة الحمل الحراري
إنها أكثر المناطق الخارجية للشمس ، وتسمى منطقة الحمل الحراري ، لأنه يتم جلب الطاقة إلى السطح من خلال عملية الحمل الحراري. يمتد من عمق حوالي 210000 كم إلى السطح المرئي ويشغل حوالي 30 ٪ من نصف قطر الشمس.
في هذه المنطقة ، يرتفع الغاز البلازمي ، الذي يتم تسخينه في المنطقة الوسيطة ، إلى السطح بفعل تيارات الحمل ، ويمتد ويبرد ثم يتقلص (على غرار غليان الماء في وعاء).
الزيادة في جزيئات الغاز مرئية على السطح كنمط حبيبي. حبيبات قطرها حوالي 1000 كم. تطلق خلايا الحمل الحراري الطاقة في الغلاف الجوي للشمس ، وتبلغ درجة الحرارة على سطح الأرض حوالي 5600 درجة مئوية وتكون الكثافة صفرًا تقريبًا.
بمجرد وصول غاز البلازما إلى سطح الشمس ، يبرد ويتراكم عند قاعدة منطقة الحمل الحراري ، حيث يتلقى المزيد من الحرارة.
ثم تتكرر العملية. فقدت الفوتونات التي تفلت من الشمس الطاقة في طريقها من النواة وغيرت طولها الموجي ، بحيث يكون معظم الانبعاثات في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي.
تتيح درجات الحرارة المنخفضة في منطقة الحمل الحراري للأيونات الأثقل من عناصر مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والكالسيوم والحديد الاحتفاظ ببعض الإلكترونات الخاصة بهم. هذا يجعل المادة أكثر معتمة ، مما يجعل مرور الإشعاع أكثر صعوبة.
اجواء الشمس
تتكون أجواء الشمس من:
1- الغلاف الضوئي
تعتبر الطبقة الضوئية الأدنى من الطبقات الثلاث التي تشكل الغلاف الجوي للشمس ، ولأن الطبقة العلوية شفافة بالنسبة لمعظم الأطوال الموجية للضوء المرئي ، يمكن تقدير الغلاف الضوئي بسهولة.
لا يمكننا أن نرى ما وراء الغازات الساطعة للغلاف الضوئي ، لذا فإن كل شيء أسفله يعتبر داخل الشمس.
وهو عبارة عن غطاء رفيع من الغازات المؤينة الساخنة أو البلازما التي يبلغ سمكها حوالي 400 كم ، ويشكل الجزء السفلي منها سطحًا مرئيًا من الشمس. تمر معظم الطاقة التي تشعها الشمس عبر هذه الطبقة.
من الأرض ، يبدو السطح أملسًا ، لكنه في الواقع مضطرب ومحبب بسبب تيارات الحمل الحراري. المواد المغلية على سطح الشمس يتم بواسطة الرياح الشمسية.
تكون كثافة الصورة الضوئية منخفضة وفقًا لمعايير الأرض ، وقيمتها مماثلة لكثافة الهواء الذي نتنفسه ، ويبلغ متوسط درجة الحرارة فيه 5600 درجة مئوية فقط. تركيبة الغلاف الضوئي هي في الكتلة 74.9٪ هيدروجين و 23.8٪ هيليوم. جميع العناصر الأثقل تمثل أقل من 2 ٪ من الكتلة.
2 - كروموسفير
يقع مباشرة فوق الصورة الضوئية (كروموسفير). تتميز طبقة الغاز الرقيقة هذه بكثافة أقل بكثير من الطبقة الضوئية.
يبلغ سمكها حوالي 2500 كم مع درجة حرارة تتراوح من 6000 درجة مئوية أعلى بقليل من الصورة الضوئية إلى مجموعة من 20،000 إلى 30000 درجة مئوية في الجزء العلوي.
الكروموسفير بصري أكثر شفافية من الغلاف الضوئي. ينشأ لونه الوردي المحمر لأن انبعاثه يتكون أساسًا من هيدروجين ألفا الغازي.
يمكن رؤية هذا اللون خلال الكسوف الكلي للشمس ، عندما يُنظر إلى الكروموسفير لفترة وجيزة كفلاش من الألوان تمامًا كما تختفي الحافة المرئية للغلاف الضوئي خلف القمر.
3 - التاج
إنها الطبقة العليا من الغلاف الجوي للشمس وتمتد لعدة ملايين من الكيلومترات من الجزء العلوي من الكروموسفير إلى الفضاء. لا يوجد حد أعلى محدد للتاج.
لا يمكن رؤية التاج إلا خلال الكسوف الكلي للشمس أو من خلال تلسكوب خاص يسمى التاج ، عندما يتم حظر الغلاف الضوئي. يظهر التاج كمنطقة بيضاء مشرقة شاحبة حول الشمس.
