الشمس
تُعدّ الشمس أكبر جسم في المجموعة الشمسية ، وهي التي تزوّد الأحياء على الأرض بما يحتاجونه من حرارة وضوء ، وتعد النجم الأقرب إلى كوكب الأرض، وتُصنَّف نجماً من النوع (G) في تصنيف النجوم الذي يضم ست رتب هي: (O, B, A, F, G, K, M)؛ حيث يعد النجم الذي يحمل التصنيف (O) النجم الأكثر حرارة، بينما يعد النجم الذي يحمل التصنيف (M) النجم الأكثر خفوتاً، وتقع الشمس تقريباً في منتصف هذا التصنيف.
مكونات الشمس
يبلغ عمر الشمس نحو 4.5 مليار سنة تقريباً، وهي تدمج الهيدروجين بشكل مستمر وثابت لتكوين الهيليوم، وحتى الوقت الحالي تمكّنت من تحويل نصف كمية الهيدروجين في نواتها إلى الهيليوم ، وهي تحتاج إلى خمسة مليارات عام تقريباً قبل نفاد الهيدروجين .
ويوضح الجدول الآتي العناصر المكونة للشمس ، والتي تم التعرف عليها عن طريق البصمات الطيفية (بالإنجليزيّة: spectral signature)، وعلى الرغم من أن مصدر الطيف الذي يمكن تحليله هو طبقتا الفوتوسفير، والكروموسفير، إلا أن العلماء يعتقدون أنه يمثّل كامل الشمس، ما عدا نواتها:
| العنصر | نسبة العنصر من مجموع الذرات | نسبة العنصر من كامل الكتلة |
|---|
| الهيدروجين | .2 | q |
| الهيليوم | %8.7 | '.1 |
| الأكسجين | %0.078 | %0.97 |
| الكربون | %0.043 | %0.4 |
| النيتروجين | %0.0088 | %0.096 |
| السيليكون | %0.0045 | %0.099 |
| المغنيسيوم | %0.0038 | %0.076 |
| النيون | %0.0035 | %0.058 |
| الحديد | %0.03 | %0.014 |
| الكبريت | %0.015 | %0.04 |
طبقات الشمس
طبقات الشمس الداخلية
تتكون الشمس من طبقات عدة تسمح لها بتكوين الضوء والحرارة، ونشرها إلى المجموعة الشمسية، وتشمل الطبقات الداخلية لها ما يأتي:
- النواة (بالإنجليزيّة: Core): تقع في مركز الشمس، وتعد موقع إنتاج الطاقة الشمسية، وتبلغ درجة حرارتها نحو15.7 مليون درجة مئوية، كما تمتلك ضغطاً هائلاً يسبّب مع درجات الحرارة المرتفعة اندماج ذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم، وتُطلق هذه العملية كل الطاقة المنبعثة من الشمس، وهي تعادل طاقة 100 مليار قنبلة نووية في كل ثانية من الزمن.
- يُطلق على عملية تحوّل الهيدروجين إلى الهيليوم اسم عملية الاندماج النووي (بالإنجليزيّة: nuclear fusion)، وهي تنشئ طاقة تنتقل إلى سطح الشمس في رحلة تستغرق ملايين السنين. وتعد النواة كثيفة جداً، وهي تشكل 20% من حجم الشمس الداخلي، وتعد الجزء الأكثر حرارة فيها.
- منطقة الإشعاع (بالإنجليزيّة: Radiative Zone): هي الطبقة التي تلي النواة، وتمتد حتى نحو 70% من المسافة الممتدة نحو السطح، ويتم فيها نقل الطاقة عبر الإشعاع وهذا ما يدل عليه اسمها، ويتم فيها نقل الضوء الذي تم تصنيعه في النواة ببطء؛ حيث تسبب كثافة المادة في هذه المنطقة عدم قدرة الفوتونات على قطع مسافة طويلة دون الاصطدام بجسيم يسبّب تغيّر اتجاهها وفقدان بعض الطّاقة منها.
- منطقة التوصيل (بالإنجليزيّة: Convection Zone): تسمح هذه الطّبقة بنقل الحرارة الشمسيّة والضوء من خلال عملية التوصيل، ويبلغ عمقها نحو 200,000كم، وهي تنقل الطاقة من حافة منطقة الإشعاع إلى سطح الشمس، وتكون البلازما في أسفلها حارة للغاية، وتكوّن فقاعات حتى تصل إلى السطح، حيث تفقد حرارتها إلى الفضاء هناك، وعندما تبرد البلازما فإنها تعود إلى أسفل هذه الطبقة مرة أخرى.
الطبقات الخارجية للشمس
تنقسم الطبقات الخارجية للشمس إلى:
- الفوتوسفير (بالإنجليزيّة: Photosphere): هي الطبقة التي يمكن رؤيتها عند النظر إلى الشمس باستخدام معدات مناسبة، وتمتد هذه الطبقة من السطح المرئي في قرصها إلى نحو 400كم فوق ذلك، وتتراوح درجات الحرارة فيها بين 6200-3700 درجة مئوية، وعند وصول الفوتونات إلى سطحها فإنها تنتقل بعيداً خلال الفضاء.
- أظهرت الملاحظات التي تمت بواسطة التليسكوبات أن طبقة الفوتوسفير تمتلك مظهراً محبباً أو منقطاً، وتتراوح هذه الحبيبات الموجودة فيه في قطرها بين 700-1000كم، وهي تظهر كمناطق مشرقة، محاطة بمناطق داكنة، وضيّقة، وأكثر برودة، ويتراوح عمر هذه الحبيبات بين 5-10 دقيقة، ولا تجاوز عمر بعض الحبيبات الخارقة التي يتجاوز قطرها 35,000كم مدة 24 ساعة.
- الكروموسفير أو الغلاف اللوني (بالإنجليزيّة: Chromosphere): وهي تمتد من ارتفاع 400-2100كم فوق السطح الشمسي (الفوتوسفير)، وتتراوح درجات الحرارة فيها بين 7,700 درجة مئوية في الأعلى إلى 3,700 درجة مئوية في الأسفل.
- منطقة الانتقال الشمسي (بالإنجليزيّة: Transition Region) : وهي تقع بين طبقتي الكروموسفير، والكورونا، ويبلغ سمكها 100كم، وترتفع فيها درجات الحرارة فجأة من (7,700-500,000) درجة مئوية تقريباً.
- الكورونا أو هالة الشمس (بالإنجليزيّة: corona):وهي الطبقة الخارجية للشمس، وتبدأ من ارتفاع 2100كم فوق الفوتوسفير، وتبلغ درجة الحرارة فيها نحو 500,000 درجة مئوية أو أكثر، ولا يمكن رؤية هذه الطبقة بالعين المجرّدة إلا أثناء كسوف الشمس الكلي، أو باستخدام مرسام الإكليل، أو جهاز مراقبة طفاوة الشمس (بالإنجليزيّة: Coronagraph)، ولا تمتلك الكورونا حداً علوياً لها.
- أظهرت دراسات الطيف أن الكورونا منخفضة الكثافة، حيث تمتلك فقط 10 ذرة لكل سنتيمتر مكعب في أسفلها، مقارنة بنحو 10 لكل سنتيمتر مكعب في المنطقة العلوية من الفوتوسفير.
سطح الشمس
قد تظهر الشمس صفراء اللون وملساء السطح من كوكب الأرض ، لكنها في الحقيقة تتكوّن من سطح منقط، ولا تمتلك سطحاً صلباً كسطح الأرض، بل تمتلك طبقة خارجية مكوّنة من غاز متأيّن يُطلق عليه اسم البلازما (بالإنجليزيّة: plasma)، والذي يبدو كسطح لها، ويضم البقع الشمسية (بالإنجليزيّة: sunspots)، والوهج أو الشُّواظ (بالإنجليزيّة: Solar prominence)، وقد يتطاير أحياناً بفعل التوهّج أو الانفجار الشمسي.
الرياح الشمسية
تعد الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة والتي تتكون بشكل أساسي من الإلكترونات والبروتونات، وهي تتدفق من الشمس نحو المجموعة الشمسية، بسرعة تبلغ 400كم/ث، وتوجد بسبب الحرارة الشديدة للغازات في الكورونا، وحركتها السريعة، وعدم قدرة الجاذبية الشمسية على تقييدها، ويقدّر العلماء أن الشمس تفقد نحو 10 مليون طن من المادة كل عام من خلال هذه الرياح، ومن الجدير بالذكر أن الغلاف الجويّ والمجال المغناطيسيّ لسطح الأرض يشكلان حماية لها من الرياح الشمسية.
