الشمس: الأصل ، الخصائص ، التركيب ، التكوين ، النشاط - آرتي - 2025

و الشمس هي النجم الذي يشكل مركز النظام الشمسي والأقرب إلى الأرض، الذي يوفر الطاقة في شكل ضوء والحرارة، مما أدى إلى التيارات المواسم والمناخ والمحيطات من هذا الكوكب. باختصار ، تقديم الشروط الأساسية اللازمة للحياة.

الشمس هي أهم جسم سماوي للكائنات الحية. يُعتقد أنه نشأ منذ حوالي 5 مليارات سنة ، من سحابة هائلة من المواد النجمية: الغاز والغبار. بدأت هذه المواد في الالتصاق ببعضها البعض بفضل قوة الجاذبية.

توفر الشمس الطاقة والحرارة للكوكب ، بحيث يمكن أن تتطور الحياة هناك. المصدر: Pexels

على الأرجح تم إحصاء بقايا بعض المستعرات الأعظمية هناك ، النجوم التي دمرت بسبب كارثة هائلة ، مما أدى إلى نشوء بنية تسمى النجم الأولي.

تسببت قوة الجاذبية في تراكم المزيد والمزيد من المادة ، ومعها زادت درجة حرارة النجم الأولي أيضًا إلى نقطة حرجة ، حوالي مليون درجة مئوية. كان هناك بالضبط اشتعل المفاعل النووي الذي أدى إلى ظهور نجم مستقر جديد: الشمس.

بعبارات عامة جدًا ، يمكن اعتبار الشمس نجمًا نموذجيًا إلى حد ما ، على الرغم من أن كتلتها ونصف قطرها وبعض الخصائص الأخرى خارج ما يمكن اعتباره "متوسط" بين النجوم. لاحقًا سنرى في أي فئة تكون الشمس من بين النجوم التي نعرفها.

لطالما كانت البشرية مفتونة بالشمس وابتكرت طرقًا عديدة لدراستها. تتم المراقبة بشكل أساسي من خلال التلسكوبات ، التي كانت موجودة على الأرض لفترة طويلة وهي الآن موجودة أيضًا على الأقمار الصناعية.

تُعرف العديد من خصائص الشمس من خلال الضوء ، على سبيل المثال يسمح لنا التحليل الطيفي بمعرفة تكوينها ، وذلك بفضل حقيقة أن كل عنصر يترك أثرًا مميزًا. النيازك هي مصدر كبير آخر للمعلومات ، لأنها تحافظ على التكوين الأصلي للسحابة النجمية الأولية.

الخصائص العامة

فيما يلي بعض الخصائص الرئيسية للشمس التي تمت ملاحظتها من الأرض:

- شكله كروي عمليًا ، فهو بالكاد يتسطح قليلاً عند القطبين بسبب دورانه ، ومن الأرض يُنظر إليه على أنه قرص ، ومن ثم يطلق عليه أحيانًا القرص الشمسي.

- أكثر العناصر وفرة هي الهيدروجين والهيليوم.

- يقاس من الأرض ، الحجم الزاوي للشمس حوالي درجة.

- يبلغ نصف قطر الشمس حوالي 700000 كيلومتر ويقدر من حجمها الزاوي. لذلك يبلغ قطرها حوالي 1400000 كم ، أي ما يقرب من 109 أضعاف قطر الأرض.

-متوسط ​​المسافة بين الشمس والأرض هو وحدة المسافة الفلكية.

- بالنسبة لكتلتها ، يتم الحصول عليها من التسارع الذي تكتسبه الأرض عندما تتحرك حول الشمس ونصف القطر الشمسي: حوالي 330 ألف مرة أكبر من الأرض أو 2 × 10 ³⁰ كجم تقريبًا.

- دورات الخبرة أو فترات النشاط الكبير المتعلقة بالمغناطيسية الشمسية. ثم تظهر البقع الشمسية والتوهجات والانفجارات في الإكليل.

- كثافة الشمس أقل بكثير من كثافة الأرض ، فهي كيان غازي.

- أما لمعانه ، والذي يُعرَّف بأنه مقدار الطاقة المشعة لكل وحدة زمنية - قوة - فهو يعادل 4 × 10 ³³ ergs / ثانية أو أكثر من 10 ²³ كيلووات. للمقارنة ، يشع المصباح المتوهج أقل من 0.1 كيلو وات.

- درجة حرارة الشمس الفعالة 6000 درجة مئوية. إنه متوسط ​​درجة الحرارة ، سنرى لاحقًا أن اللب والهالة هي مناطق أكثر سخونة من ذلك بكثير.

تصنيف الشمس

تعتبر الشمس نجم قزم أصفر. في هذه الفئة توجد نجوم كتلتها ما بين 0.8 إلى 1.2 مرة من كتلة الشمس.

تتمتع النجوم بخصائص طيفية معينة وفقًا لمعانها وكتلتها ودرجة حرارتها. يمكن عمل رسم تخطيطي عن طريق وضع النجم على رسم بياني لدرجة الحرارة مقابل اللمعان ، والمعروف باسم مخطط هيرتزبرونج-راسل.

تصنيف النجوم في مخطط Hertzsprung-Russell. الشمس في التسلسل الرئيسي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

يوجد في هذا الرسم البياني منطقة توجد بها معظم النجوم المعروفة: التسلسل الرئيسي.

هناك تقضي النجوم حياتها بالكامل تقريبًا ووفقًا للخصائص المذكورة ، يتم تخصيص نوع طيفي يرمز إليه بحرف كبير. شمسنا في فئة النجوم من النوع G2.

هناك طريقة أخرى عامة إلى حد ما لتصنيف النجوم وهي تقسيمها إلى ثلاث مجموعات كبيرة من المجموعات النجمية: الأولى والثانية والثالثة ، ويتم التمييز وفقًا لكمية العناصر الثقيلة في تكوينها.

على سبيل المثال ، تعد نجوم المجموعة الثالثة من بين أقدم النجوم التي تشكلت في بداية الكون بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم. يسود فيها الهيليوم والهيدروجين.

على النقيض من ذلك ، فإن السكان الأول والثاني أصغر سناً ، ويحتويان على عناصر ثقيلة أكثر ، لذلك يُعتقد أنهما تشكلتا مع مادة خلفتها انفجارات سوبر نوفا لنجوم أخرى.

من بين هؤلاء ، السكان II أكبر سناً ويتكون من نجوم أكثر برودة وأقل سطوعًا. صنفت شمسنا ضمن المجتمع الأول ، وهو نجم شاب نسبيًا.

بناء

هيكل طبقات الشمس. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز.

لتسهيل دراستها ، تنقسم بنية الشمس إلى 6 طبقات ، موزعة في مناطق متمايزة جيدًا ، بدءًا من الداخل:

- جوهر الطاقة الشمسية

-منطقة إشعاعية

-منطقة اتصال

-الصور

-كروموسفير

النواة

حجمه حوالي 1/5 من نصف قطر الشمس. هناك تنتج الشمس الطاقة التي تشعها ، وذلك بفضل درجات الحرارة المرتفعة (15 مليون درجة مئوية) والضغوط السائدة التي تجعلها مفاعل اندماج.

تعمل قوة الجاذبية كعامل استقرار في هذا المفاعل ، حيث تحدث التفاعلات التي يتم فيها إنتاج عناصر كيميائية مختلفة. في معظم العناصر الأولية ، تصبح نوى الهيدروجين (البروتونات) نوى هيليوم (جسيمات ألفا) ، والتي تكون مستقرة في ظل الظروف السائدة داخل النواة.

ثم يتم إنتاج عناصر أثقل ، مثل الكربون والأكسجين. تطلق كل هذه التفاعلات الطاقة التي تنتقل عبر باطن الشمس لتنتشر في جميع أنحاء النظام الشمسي ، بما في ذلك الأرض. تشير التقديرات إلى أن الشمس تحول كل ثانية 5 ملايين طن من الكتلة إلى طاقة نقية.

المنطقة الإشعاعية

تنتقل الطاقة من القلب إلى الخارج من خلال آلية إشعاع ، تمامًا كما يسخن النار في النار في المناطق المحيطة.

في هذه المنطقة ، تكون المادة في حالة بلازما ، عند درجة حرارة ليست عالية كما في النواة ، لكنها تصل إلى حوالي 5 ملايين كلفن. يتم نقل الطاقة في شكل الفوتونات - الحزم أو "كوانتا" الضوء - وإعادة امتصاصها عدة مرات بواسطة الجسيمات التي تتكون منها البلازما.

العملية بطيئة ، على الرغم من أن الفوتونات من النواة تستغرق في المتوسط ​​حوالي شهر حتى تصل إلى السطح ، فقد يستغرق أحيانًا ما يصل إلى مليون سنة لمواصلة السفر إلى المناطق الخارجية حتى نتمكن من رؤيتها في شكل ضوء.

منطقة الحمل الحراري

نظرًا لتأخر وصول الفوتونات من المنطقة الإشعاعية ، تنخفض درجة الحرارة في هذه الطبقة بسرعة إلى مليوني كلفن. يحدث نقل الطاقة عن طريق الحمل الحراري ، حيث أن المادة هنا ليست مؤينة.

يتم إنتاج نقل الطاقة بالحمل الحراري من خلال حركة دوامات الغازات عند درجات حرارة مختلفة. وهكذا ترتفع الذرات الساخنة نحو الطبقات الخارجية للشمس ، وتحمل معها هذه الطاقة ، ولكن بطريقة غير متجانسة.

فوتوسفير

"كرة الضوء" هذه هي السطح الظاهر لنجمنا ، السطح الذي نراه منه (يجب دائمًا استخدام مرشحات خاصة لرؤية الشمس مباشرة). إنه واضح لأن الشمس ليست صلبة ، ولكنها مصنوعة من البلازما (غاز شديد التأين شديد الحرارة) ، وبالتالي فهي تفتقر إلى سطح حقيقي.

يمكن رؤية الفوتوسفير من خلال تلسكوب مزود بفلتر. تبدو مثل حبيبات لامعة على خلفية أغمق قليلاً ، مع تقليل السطوع قليلاً باتجاه الحواف. الحبيبات ناتجة عن التيارات الحرارية التي ذكرناها سابقًا.

يكون الغلاف الضوئي شفافًا إلى حد ما ، ولكن بعد ذلك تصبح المادة كثيفة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها.

الكروموسفير

إنها الطبقة الخارجية من الغلاف الضوئي ، وهي تعادل الغلاف الجوي وبسطوع ضارب إلى الحمرة ، بسماكة متغيرة بين 8000 و 13000 درجة حرارة تتراوح بين 5000 و 15000 درجة مئوية. يصبح مرئيًا أثناء كسوف الشمس وينتج عواصف غازية متوهجة ضخمة يصل ارتفاعها إلى آلاف الكيلومترات.

تاج

إنها طبقة غير منتظمة الشكل تمتد على عدة أنصاف أقطار شمسية ويمكن رؤيتها بالعين المجردة. كثافة هذه الطبقة أقل من كثافة الطبقات الأخرى ، لكنها يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تصل إلى مليوني كلفن.

لم يتضح بعد سبب ارتفاع درجة حرارة هذه الطبقة ، ولكن بطريقة ما ترتبط بالمجالات المغناطيسية الشديدة التي تنتجها الشمس.

يوجد في الجزء الخارجي من الهالة كمية كبيرة من الغبار تتركز في المستوى الاستوائي للشمس ، والتي تنشر الضوء من الفوتوسفير ، وتولد ما يسمى بضوء البروج ، وهو نطاق من الضوء الخافت يمكن رؤيته بالعين المجردة بعد غروب الشمس. الشمس ، بالقرب من النقطة الموجودة في الأفق التي يخرج منها مسير الشمس.

هناك أيضًا حلقات تنتقل من الفوتوسفير إلى الإكليل ، وتتكون من غاز أبرد بكثير من البقية: إنها النتوءات الشمسية التي يمكن رؤيتها أثناء الكسوف.

الغلاف الشمسي

طبقة منتشرة تمتد إلى ما بعد بلوتو ، حيث تنتج الرياح الشمسية ويظهر المجال المغناطيسي للشمس.

تكوين

توجد جميع العناصر التي نعرفها من الجدول الدوري تقريبًا في الشمس. الهيليوم والهيدروجين هما أكثر العناصر وفرة.

من تحليل الطيف الشمسي ، من المعروف أن الكروموسفير يتكون من الهيدروجين والهيليوم والكالسيوم ، بينما تم العثور على الحديد والنيكل والكالسيوم والأرجون في الحالة المتأينة في الهالة.

بالطبع ، غيرت الشمس تكوينها بمرور الوقت وستستمر في ذلك لأنها تستخدم إمداداتها من الهيدروجين والهيليوم.

النشاط الشمسي

من وجهة نظرنا ، تبدو الشمس هادئة تمامًا. لكنه في الواقع مكان مليء بالنشاط ، حيث تحدث الظواهر على نطاق لا يمكن تصوره. تسمى جميع الاضطرابات التي تحدث باستمرار على الشمس بالنشاط الشمسي.

تلعب المغناطيسية دورًا مهمًا جدًا في هذا النشاط. من أهم الظواهر التي تحدث في الشمس:

البروز الشمسي

تتشكل البروزات أو الانتفاخات أو الخيوط في التاج وتتكون من هياكل غازية عند درجة حرارة عالية تصل إلى ارتفاع كبير.

يتم رؤيتها على حافة القرص الشمسي في شكل هياكل مستطيلة تتشابك ، ويتم تعديلها باستمرار بواسطة المجال المغناطيسي للشمس.

القذف الكتلي الإكليلي

كما يوحي اسمها ، تقذف الشمس كمية كبيرة من المادة بسرعة عالية ، بمعدل حوالي 1000 كم / ثانية. وذلك لأن خطوط المجال المغناطيسي تتشابك مع بعضها البعض وحول البروز الشمسي ، مما يتسبب في هروب المادة.

وعادة ما تستمر لساعات حتى تتفكك خطوط المجال المغناطيسي. تخلق القذف الكتلي الإكليلي تدفقًا كبيرًا من الجسيمات التي تصل إلى الأرض في غضون أيام قليلة.

يتفاعل تدفق الجسيمات هذا مع المجال المغناطيسي للأرض ويتجلى ، من بين أشياء أخرى ، في الأضواء الشمالية والأضواء الجنوبية.

البقع الشمسية

إنها مناطق من الفوتوسفير حيث يكون المجال المغناطيسي شديد الكثافة. تبدو مثل البقع الداكنة على القرص الشمسي ودرجة حرارة أقل من البقية. تظهر بشكل عام في مجموعات شديدة التباين ، والتي يبلغ تواترها 11 عامًا: الدورة الشمسية الشهيرة.

مجموعات البقع ديناميكية للغاية ، تتبع حركة دوران الشمس ، مع وجود بقعة أكبر في المقدمة وأخرى تغلق المجموعة. حاول العلماء توقع عدد النقاط في كل دورة بنجاح نسبي.

اللهب

تحدث عندما تطرد الشمس مادة من الكروموسفير والهالة. يُنظر إليها على أنها وميض من الضوء يجعل بعض مناطق الشمس تبدو أكثر إشراقًا.

الموت

مثل أي نجم ، ستختفي الشمس يومًا ما ، لكنها لن تختفي في المستقبل القريب. المصدر: Pxhere.

طالما استمر وقودها النووي ، ستستمر الشمس في الوجود. نجمنا بالكاد يلبي الشروط للموت في كارثة كبيرة من نوع المستعر الأعظم ، لأن النجم يحتاج إلى كتلة أكبر بكثير من أجل ذلك.

لذا فمن المحتمل أنه مع نضوب الاحتياطيات ، سوف تنتفخ الشمس وتتحول إلى عملاق أحمر ، مما يؤدي إلى تبخر محيطات الأرض.

ستنتشر طبقات الشمس حولها ، وتبتلع الكوكب وتشكل سديمًا يتكون من غاز شديد السطوع ، وهو مشهد يمكن للبشرية أن تقدره ، إذا استقرت بحلول ذلك الوقت على كوكب بعيد.

ستكون بقايا الشمس القديمة التي ستبقى داخل السديم قزمًا أبيضًا صغيرًا جدًا ، بحجم الأرض تقريبًا ، ولكنه أكثر كثافة. سوف يبرد ببطء شديد جدًا ، في هذه المرحلة قد يقضي حوالي مليار سنة أخرى ، حتى يصبح قزمًا أسود.

لكن في الوقت الحالي لا يوجد سبب للقلق. تشير التقديرات إلى أن الشمس في هذا الوقت عاشت أقل من نصف عمرها وستكون بين 5000 و 7000 مليون سنة قبل أن تبدأ مرحلة العملاق الأحمر.

المراجع

1. كل شيء عن الفضاء. 2016 جولة الكون. تخيل النشر.
2. كيف تعمل. 2016. كتاب الفضاء. تخيل النشر.
3. اوستر ، ل. 1984. علم الفلك الحديث. افتتاحية Reverté.
4. ويكيبيديا. مخطط هيرتزبرونج-راسل. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.
5. ويكيبيديا. سكان نجمي. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.