books the sun

If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.

الشمس (Info)

الشمس (رمزها ☉) هي النجم المركزي للمجموعة الشمسية. وهي تقريباً كروية وتحوي بلازما حارة متشابكة مع الحقل المغناطيسي. يبلغ قطرها حوالي 1,392,684 كيلومتر، وهو ما يعادل 109 أضعاف قطر الأرض ، وكتلتها 2×10³⁰ كيلوغرام وهو ما يعادل 330,000 ضعف من كتلة الأرض مما يشكل نسبة 99.86 % من كتلة المجموعة الشمسية.

الشمس هي إحدى نجوم مجرتنا - مجرة درب التبانة - التي تحوي نحو 200 مليار نجم تقريباً، ومجرتنا نفسها تتبع مجموعة مجرات أخرى تسمى المجموعة المحلية ، ويبلغ الفضاء الكوني الذي تشغله تلك المجموعة كرة نصف قطرها نحو 10 ملايين سنة ضوئية (هذا بالمقارنة بسرعة الضوء الذي يصلنا من الشمس مستغرقا نحو 8 دقائق على الطريق).

من الناحية الكيميائية يشكل الهيدروجين ثلاث أرباع مكونات الكتلة الشمسية، أما البقية فهي في معظمها هيليوم مع وجود نسبة 1.69% (تقريباً تعادل 5,628 من كتلة الأرض) من العناصر الأثقل متضمنة الأكسجين والكربون والنيون والحديد وعناصر أخرى.

تنتمي الشمس وفق التصنيف النجمي على أساس الطبقات الطيفية إلى الفئة G2V. ويعرف بأنه قزم أصفر، لأن الأشعة المرئية تكون أكثر في الطيف الأصفر والأخضر. وتبدو من على سطح الكرة الأرضية ذات لون أصفر على الرغم من لونها الأبيض بسبب النشر الإشعاعي للسماء للون الأزرق. على أية حال وفق التصنيف النجمي، يشير الرمز G2 إلى درجة حرارة السطح والتي تصل تقريباً إلى 5778 كلفن، بينما يشير الرمز V إلى أن الشمس هي نجم من النسق الأساسي. ويعتبره علماء الفلك بأنه نجم صغير وضئيل نسبياً، ويُعتقد أن الشمس ذات بريق أكثر من 85% من نجوم مجرة درب التبانة التي هي في معظمها أقزام حمراء. يبلغ القدر المطلق للشمس +4.83، وكنجم أقرب إلى الأرض فإن الشمس هي أكثر الأجرام لمعاناً في سماء الأرض مع قدر ظاهري −26.74.

تتمدد هالة الشمس بشكل مستمر في الفضاء مشكلةً ما يعرف بالرياح الشمسية وهي عبارة عن جسيمات مشحونة تمتد حافة الغلاف الشمسي والتي تصل إلى حوالي 100 وحدة فلكية، ويمتلئ الوسط بين النجمي بالرياح الشمسية. يشكل الغلاف الشمسي أكبر بنية متصلة في المجموعة الشمسية.

تتحرك الشمس في السحابة البين نجمية المحلية الواقعة في منطقة الفقاعة المحلية ضمن الحافة الداخلية لذراع الجبار أحد الأذرعة الحلزونية لمجرة درب التبانة.

تحتل الشمس المرتبة الرابعة من حيث الكتلة ضمن الـخمسين نجم الأقرب إلى الأرض (نجوم تقع على مسافة 17 سنة ضوئية من الأرض)، في حين أن أقرب النجوم من الأرض بعد الشمس هو القنطور الأقرب الذي يقع على بعد 4.2 سنة ضوئية.

يبعد مدار الشمس المجري عن مركز المجرة على بعد تقريبي يتراوح ما بين 24,000–26,000 سنة ضوئية، تكمل الشمس مدارها المجري أو السنة المجرية كما يظهر من القطب المجري الشمالي في حوالي 225–250 مليون سنة. بما أن المجرة تتحرك بشكل متناسب مع إشعاع الخلفية الكوني الميكرويفي بسرعة 550 كم/ساعة مما ينتج حركة للشمس بسرعة 370 كم/ساعة باتجاه كوكبة الأسد أو كوكبة الباطية.

تبلغ متوسط مسافة الشمس عن الأرض حوالي 149.6 مليون كم (وحدة فلكية واحدة)، ويعتقد أن هذه المسافة تتغير بتحرك الأرض من الأوج إلى الحضيض. ينتقل الضوء عند هذه المسافة المتوسطة خلال 8 دقيقة و9 ثوان، تؤمن طاقة الأشعة الضوئية الشمسية المنتقلة إلى الأرض الحياة عليها من خلال تأمين عملية التمثيل الضوئي, إضافة إلى تأمين مناخ وطقس الأرض، وقد عرفت آثار الشمس على الأرض في عصر ما قبل التاريخ، واعتبرت الشمس وفق بعض الثقافات كإله.

إن دوران اليوم الاقتراني للأرض ومدارها حول الشمس هما أساس التقويم الشمسي، حيث يعد التقويم السائد اليوم بجميع أنحاء العالم.

تطور الفهم العلمي للشمس بشكل بطيء، وحتى علماء القرن التاسع عشر كانت معارفهم حول التكوين المادي للشمس ومصدر طاقتها محدودة، ولا تزال هذه المعارف تتطور مع وجود بعض الحالات الشاذة في سلوك الشمس العصية على التفسير؛ كما تزداد المعارف أيضاً بتطور الوسائل التقنية، فعلى سبيل المثال تمكن العلماء في مطلع سنة 2020 من التقاط صور عالية الدقة والاستبانة للحبيبات على سطح الشمس بواسطة مقراب جديد.

التسمية

الاسم الصحيح باللغة العربية هو الشمس، والذي تم اقتباسه من القرآن من النص {وَسَخَّرَ لَكُمُ اللَّيْلَ وَالْنَّهَارَ وَالشَّمْسَ وَالْقَمَرَ وَالْنُّجُومُ مُسَخَّرَاتٌ بِأَمْرِهِ إِنَّ فِي ذَلِكَ لَآيَاتٍ لِّقَوْمٍ يَعْقِلُونَ } سورة النحل الآية (12).

أما بالنسبة للاسم الانجليزي الصحيح هو (Sun) تم تطويره من (sunne) وهي اللغة الإنجليزية القديمة وقد يكون متعلقًا بالجنوب. تظهر الكلمات المشابهة للشمس الإنجليزية بلغات الجرمانية الأخرى، بما في ذلك الفريزية القديمة كان يطلق عليها سون. الاسم اللاتيني للشمس، لا يستخدم عادة في اللغة الإنجليزية اليومية وتستخدم الشمس أيضًا من قبل علماء الفلك للإشارة إلى مدة اليوم الشمسي لكوكب، مثل المريخ.

الكلمة ذات الصلة بالطاقة الشمسية هي المصطلح المعتاد للصفة المستخدمة للشمس، من حيث اليوم الشمسي، الكسوف الشمسي، والنظام الشمسي.

المميزات العامة

تنتمي الشمس إلى نوع نجوم النسق الأساسي G, وتشكل كتلة الشمس حوالي 99.8632% من كتلة المجموعة الشمسية ككل. وشكلها تقريبا كروي كامل بحيث يختلف القطر عند القطب عن القطر عند خط الاستواء بعشرة كيلومتر فقط. بما أن الشمس هي في حالة البلازما وليس في الحالة الصلبة فإنها تدور بسرعة أكبر عند خط الاستواء منه عند القطبين ويعرف هذا السلوك بالدوران التفاضلي، ويتسبب هذا بالحمل الحراري وتحرك الكتلة بسبب التدرج الكبير في درجات الحرارة من النواة إلى الخارج. تحمل هذه الكتلة جزءا من الزخم الزاوي بعكس جهة دوران عقارب الساعة لتظهر على أنها من القطب الشمالي لمسار الشمس، وهكذا يتم إعادة نوزيع السرعة الزاوية.

فترة الدوران الحقيقي للشمس تستغرق 25.6 يوم عند خط استوائه و33.5 يوم عند القطبين. بينما فترة الدوران الظاهري عند خط الاستواء 28 يوما. إن تأثير قوة الطرد المركزي لهذا الدوران البطيء أقل 18 مليون ضعف من قوة الجذب السطحي عند خط الاستواء. كما أن تأثير قوة المد والجزر للكواكب ذات تأثير ضعيف جدا، لذلك ليس لها تأثير يذكر على شكل الشمس.

تعتبر الشمس نجما غني بالمعادن. من الممكن أن تشكل الشمس قد تحفز نتيجة أمواج صدمية من مستعر أعظم أو أكثر كانا قريبين. أقترح هذا النموذج بسبب وفرة المعادن الثقيلة في النظام الشمسي، مثل الذهب واليورانيوم، نسبة إلى توفر المعادن الثقيلة في نجوم أخرى. ويحتمل نشأة هذه العناصر من التحفيز الذري عن طريق امتصاص طاقة والذي يحدث أثناء انفجار مستعر أعظم، أو أثناء التحول النووي نتيجة امتصاص النيوترونات ضمن النجم الثانوي المولد.

لا تملك الشمس حدا واضحا مثل الكواكب الصخرية، وتتناقص كثافة الغازات في الأجزاء الخارجية للشمس كلما ابتعدنا عن النواة. ومع ذلك فإن البنية الداخلية للشمس مميزة بوضوح كما سيوضح لاحقاً. يقاس نصف قطر الشمس بدءاً من مركز النواة إلى نهاية الغلاف الضوئي (الفوتوسفير) وهي طبقة أعلى من النواة تكون فيها الغازات باردة ورقيقة بحيث تشع كميات كبيرة من الضوء، لذلك يكون سطحها مرئيا بسهولة بالعين المجردة.

لا يمكن رؤية داخل الشمس بالعين، كما أن الشمس غير نفاذة للأشعة الكهرومغناطيسية. يتم دراسة التركيب الداخلي للشمس بشكل مشابه لدراسة التركيب الداخلي للأرض، ففي حالة الأرض يتم استخدام الموجات الزلزالية، بينما تعبر الأمواج الإنضغاطية في حالة الشمس عن التركيب الداخلي للشمس وتمكن من وضع تصور للبنية الداخلية لها. كما تستخدم المحاكاة بالحاسوب كأسلوب نظري في دراسة الشمس واستكشاف الطبقات الداخلية.

ضوء الشمس

يعتبر ضوء الشمس المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض. في حين أن المصدر الآخر للطاقة هو المواد الانشطارية في باطن الأرض، وهذه المواد الانشطارية هي مصدر الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق حدوث تفاعلات نووية. يعرف الثابت الشمسي بأنه كمية الطاقة التي تأمنها الشمس بالنسبة لواحدة المساحة المعرضة مباشرة لضوء الشمس.

يعادل الثابت الشمسي لسطح على بعد وحدة فلكية واحدة (ما يعادل بعد الأرض عن الشمس) تقريباً 1368 واط/متر² يساهم الغلاف الجوي الأرضي بتوهين ضوء الشمس وبالتالي فإن الطاقة الواصلة للشمس تكون قريبة من 1000 واط/متر² وذلك بالظروف الطبيعة وعندما تكون الشمس بوضع سمت الرأس.

يمكن تسخير الطاقة الشمسية بعدة طرق طبيعية وصناعية. فعملية التمثيل الضوئي تلتقط الطاقة من ضوء الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية هي من العمليات التي تجري بشكل طبيعي على الأرض. يمكن استخدام طاقة ضوء الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق التسخين المباشر أو تحويل الضوء إلى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسية.

كما أن الطاقة المخترنة في النفط وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى كان مصدرها الأساسي هو تحول الطاقة الشمسية عن طريق التمثيل الضوئي في العصور القديمة او الماضي البعيد.

المكونات

تتكون الشمس من عنصري الهيدروجين والهيليوم. في هذا الوقت من حياة الشمس، يمثلون 74.9٪ و 23.8٪ من كتلة الشمس في الغلاف الضوئي.

جميع العناصر الأثقل، والتي تسمى المعادن في علم الفلك، تمثل أقل من 2 ٪ من الكتلة، مع الأكسجين (حوالي 1 ٪ من كتلة الشمس)، والكربون (0.3 ٪)، والنيون (0.2 ٪)، والحديد (0.2 ٪).

تم تكوين التركيب الكيميائي الأصلي للشمس من الوسط البينجمي الذي تشكلت منه. في الأصل كان يحتوي على حوالي 71.1 ٪ من الهيدروجين، 27.4 ٪ من الهيليوم، و 1.5 ٪ من المعادن الأخرى. كان الهيدروجين ومعظم الهليوم الموجود في الشمس قد تم إنتاجهما بواسطة التخليق النووي في أول 20 دقيقة من الكون، وكانت العناصر الأثقل تنتج من قبل الأجيال السابقة من النجوم قبل تكوين الشمس، وانتشرت في الوسط البينجمي خلال المراحل الأخيرة من الحياة النجمية وأحداث مثل المستعرات الأعظمية.

منذ تشكل الشمس، تضمنت عملية الاندماج الرئيسية دمج الهيدروجين مع الهيليوم. على مدى 4.6 مليار سنة الماضية، تغيرت كمية الهيليوم وموقعه داخل الشمس تدريجيا. داخل النواة، ارتفعت نسبة الهيليوم من حوالي 24 ٪ إلى حوالي 60 ٪ بسبب الانصهار، واستقر بعض الهيليوم والعناصر الثقيلة من الغلاف الضوئي باتجاه مركز الشمس بسبب الجاذبية. لم تتغير نسب المعادن (العناصر الأثقل).

يتم نقل الحرارة إلى الخارج من قلب الشمس بالإشعاع بدلاً من الحمل الحراري وبالتالي لا يتم رفع الانصهار للخارج بواسطة الحرارة بل تبقى في النواة، وبدأ نواة الهيليوم الداخلية بالتشكل تدريجياً ولا يمكن دمجها لأن جوهر الشمس في الوقت الحالي ليس حارًا أو كثيفًا بما يكفي لدمج الهليوم. في الغلاف الضوئي الحالي، يتم تقليل الهيليوم و(العناصر الأثقل) حيث تشكل مانسبته 84٪ مما كانت عليه في المرحلة الأولية (قبل بدء الاندماج النووي في القلب).

في المستقبل، سوف يستمر الهيليوم في التراكم في قلب الشمس، وفي حوالي 5 مليارات سنة ستؤدي هذه الزيادة التدريجية في النهاية إلى خروج الشمس من التسلسل الرئيسي وتصبح عملاقًا أحمر.

يعتبر التركيب الكيميائي للغلاف الضوئي عادةً ممثلًا لتكوين النظام الشمسي البدائي. عادةً ما يتم قياس وفرة العناصر الثقيلة من الطاقة الشمسية الموصوفة أعلاه باستخدام التحليل الطيفي للغلاف الضوئي للشمس وقياس الوفرة في النيازك التي لم يتم تسخينها حتى في درجة حرارة الانصهار. ويعتقد أن هذه النيازك تحتفظ بتكوين نجم أولي وبالتالي لا تتأثر بتثبيت العناصر الثقيلة. هناك طريقتان تم الإتفاق عليها فيما يخص بالتكوين الشمسي:

مجموعة عناصرالحديد المتأين المنفردة

قامت مجموعة كبيرة من البحوث في عام 1970 مركزةً على البحث عن تراكيز مجموعة الحديد في الشمس. وعلى الرغم من أن تلك البحوث حققت نتائج مرضية إلا أن تحديد تراكيز بعض عناصر مجموعة الحديد (كالكوبالت والمغنسيوم) بقي صعباً حتى عام 1978 بسبب بنيتهم فائقة الدقة.

أنجز أول بحث كامل لدراسة قوى التذبذب على عناصر مجموعة الحديد المتأينة المنفردة في سنة 1962، وحسبت قوى التذبذب في سنة 1976. وفي سنة 1978 اشتقت تراكيز عناصر مجموعة الحديد المتأينة.

العلاقة بين الشمس والكواكب من حيث التجزئة الكتلية

يفرض العديد من العلماء والباحثين عن وجود علاقة في التجزئة الكتلية بين تراكيب النظائر الشمسية والغازات النبيلة الكوكبية، على سبيل المثال الإرتباط بين النظائر الكوكبية والنيون والزينون في الشمس والكواكب. وساد الاعتقاد حتى سنة 1983 أن كل الشمس لها نفس التركيب الذي يملكه الغلاف الجوي الشمسي

في سنة 1983 دعي أنه كان هناك تجزئة في الشمس نفسها سببت العلاقة التجزئية بي تراكيب النظائر للكواكب والرياح الشمسية المصطدمة بالغازات النبيلة.

قبل عام 1983، كان يعتقد أن الشمس بأكملها لها نفس تركيبة الغلاف الجوي الشمسي. في عام 1983، زُعم أن تجزئة الشمس نفسها هي التي تسببت في علاقة تكوين النظائر بين الغازات بواسطة الرياح الشمسية.