 |
| من أين أتت الشمس - بحث شامل عن الشمس |
بحث شامل عن الشمس
لعل الشمس هي أوضح وأهم ظاهرة تؤثر في حياة الإنسان ، حسب مواعيد حركتها يصحو وينام ، وحسب ميل أشعتها على الأرض تتغير الفصول المناخية والعادات البشرية . تمنح الشمس الأرض الحرارة والضوء ، ولولاها لما صارت حياة على هذا الكوكب ، بل ولو تغير مقدار أشعة الشمس التي تصلنا زيادة أو نقصانا ، لتجمدنا من البرد أو احترقنا من الحر . وقد أدرك الإنسان مبكراً جداً أهمية الشمس في حياته ، لذا فقد عبدها كإله في كثير من العصور . إنها النجم الهائل الذي يتوسط المجموعة الشمسية ، وتدور حوله كل الأجرام فيها . وتشكل الشمس ( 99.8 في المائة من كتلة المجموعة الشمسية ، فكل الكواكب والأقمار والمذنبات والكويكبات لا تشمل في مجموعها سوى 0.2 في المائة فقط !
الشمس
الشمس هي كرة هائلة من الغاز ، وهي تتكون من الهيدروجين بنسبة 74 في المائة ، ومن الهيليوم بنسبة 25 في المائة ، والنسبة الضئيلة الباقية تتكون من عناصر أخرى . تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي 5315 درجة سيليزية ، وعلى هذا فيجب أن يكون لون الشمس أبيض ، إلا أننا نراها صفراء بسبب تشتت فوتونات الجزء الأزرق من الضوء ( والتي تعطي السماء لونها الأزرق ) ، وعندما يفقد الضيف الضوئي جزأه الأزرق فإن الجزء المتبقي يميل إلى الاحمرار ، لكننا نراه بلون أصفر أثناء النهار ، بينما يظهر واضحا أن اللون الحقيقي للشمس هو الأحمر البرتقالي وقت الغروب . وتولد الشمس حرارتها من تفاعل اندماج نووي يحدث بداخلها ، حيث تندمج أنوية ذرات الهيدروجين لتكوين الهيليوم .
وشمسنا نجم براق نسبياً ، فهي أكثر بريقاً من 85 في المائة من النجوم الموجودة في مجرتنا درب التبانة . وتدور الشمس - هي وكواكب المجموعة الشمسية - حول مركز المجرة ، لتكمل دورة كاملة حول المركز مرة كل 225 إلى 250 مليون سنة ! وقد يبدو لنا أن سرعة دوران الشمس بهذا الشكل هي سرعة بطينة جداً ، إلا أنها في الحقيقة تبلغ 217 كيلومترا في الثانية الواحدة ! وهذا يدلنا إلى حد يبلغ الحجم الهائل للمجرة . والأرجح أن الشمس تكونت من الموجات الصدمية المتولدة عن نجم متفجر ( سوبرنوفا ) ، ويدعم هذه النظرية كون المجموعة الشمسية غنية بالعناصر الثقيلة كالذهب واليورانيوم ، وتتكون هذه العناصر الثقيلة من التفاعلات النووية التي تحدث داخل السوبرنوفا .
ويعتبر ضوء الشمس مصدر الطاقة الأساسي على سطح الأرض ، وتبلغ الطاقة التي ترسبها الأشعة الشمسية على الأرض بـ 1370 « واط » للمتر المربع الواحد ، إلا أن الغلاف الجوي يقوم بمنع جزء من هذه الطاقة من الوصول ، وعلى هذا فإن الكمية الفعلية التي تصل إلى الأرض تقدر بحوالي 1000 واط فقط . ويتم استغلال جزء من هذه الطاقة في عمليات البناء الضوئي التي تقوم بها النباتات ، والطاقة الشمسية أيضا هي مصدر كل أنواع الطاقة على الأرض ، مثل الفحم والغاز الطبيعي والرياح والبترول وغيرها . والأشعة الشمسية تتضمن أيضا الأشعة فوق البنفسجية ، وهذه لها تأثير مطهر وقاتل للميكروبات ، كما أنها تساعد الكائنات التي تتعرض لها على تكوين فيتامين D داخل جلودها . وللشمس مجال مغناطيسي قوي ، تتغير شدته من سنة لأخرى ، كما أن اتجاه المجال المغناطيسي للشمس ينعكس كل أحد عشر عاما . وهذا النشاط المغناطيسي للشمس هو المسئول عن عدد من الظواهر ، كالبقع الشمسية والانفجارات الشمسية ، وتذبذبات الرياح الشمسية ، وظاهرة الشفق التي تظهر عند قطبي الأرض ، إضافة إلى اضطرابات الاتصالات الراديوية التي تحدث على الأرض أحياناً . ورغم أن العلماء قد قتلوا الشمس دراسة على مدى عشرات السنين ، إلا أنه لا تزال الكثير من الأسئلة بخصوص الشمس بغير إجابة حتى الآن : ولعل أعظم الغاز الشمس الغريبة هو لماذا تبلغ درجة حرارة الغلاف الجوي للشمس حوالي مليون درجة ، بينما تبلغ درجة حرارة سطحها حوالي 6000 درجة فقط ؟
دورة حياة الشمس
يقدر العلماء عمر الشمس بـ4.57 مليارات سنة ، وهذا يعني أنها في منتصف عمرها تقريبا ! فنجم مثل شمسنا يبلغ متوسط عمره حوالي عشرة مليارات سنة . وتقوم الشمس في كل ثانية بتحويل 4 ملايين طن من مادتها إلى طاقة في عملية تحويل الهيدروجين إلى هيليوم ، وبهذا المعدل تكون الشمس حتى الآن قد حرقت مادة تساوي كتلتها مائة ضعف كتلة كوكب الأرض . ولا تحتوي شمسنا على كتلة كافية لانفجارها كسوبرنوفا ، وإنما ستدخل عند نهاية عمرها بعد حوالي خمسة مليارات عام في مرحلة العملاق الأحمر ، ثـم مـرحلة القزم الأبيض .
تركيب الشمس
شمسنا هي نجم متوسط الحجم مقارنة بباقي نجوم الكون . شكلها كروي بشكل شبه مثالي ، ولأن مادة الشمس في الحالة البلازمية ( الحالة الرابعة للمادة بخلاف الصلب والسائل والغاز ) ، لذا فإنها تدور حول محورها بسرعات مختلفة ، حيث إن أجزاءها التي تقع عند خط الاستواء تدور أسرع من تلك التي تقع في المناطق الأخرى ، حيث تبلغ سرعة الدوران عند خط الاستواء ما يساوي 25 يوما أرضيا ، وتقل سرعة الدوران إلى أن تصل إلى 35 يوما عند التطبين . وليس للشمس حدود واضحة مثل الكواكب الصخرية ، حيث تقل كثافة الغازات المكونة لها تدريجيا كلما ابتعدنا عن المركز . وعلى هذا فإن قطر الشمس يقاس من المركز إلى حافة طبقة الفوتوسفير ، حيث الغازات التي تقع فوق هذه الطبقة إما باردة ( نسبيا ) وإما ذات كثافة قليلة لا تكفي لإشعاع كمية كافية من الضوء . وتقع معظم كتلة الشمس في المنطقة من المركز وحتى 0.7 من نصف القطر . وكل المواد داخل الشمس توجد في حالتها الغازية أو في حالة البلازما ، وذلك بسبب درجة الحرارة الهائلة التي لا تسمح بوجود أي حالة مادية أخرى .
 |
| من أين أتت الشمس - بحث شامل عن الشمس |
|
قلب الشمس
ويمتد قلب الشمس Core من المركز وحتى 0.2 من نصف القطر ، وتبلغ كثافة القلب حوالي 150 ألف كيلوجرام في المتر المكعب الواحد ! وتبلغ درجة حرارته حوالي 13.6 مليون درجة ! وتشير المعلومات الحديثة التي أرسلتها المركبة سوهو SOHO إلى أن قلب الشمس يدور بسرعة أكبر من باقي أجزائها . والقلب هو الموضع الوحيد في الشمس الذي يقوم بتوليد كمية كافية من الحرارة من عملية الاندماج النووي ، أما باقي أجزاء الشمس فتسخن من الحرارة المنتقلة إليها من القلب ، حيث تنتقل الحرارة من القلب إلى الطبقات العلوية ، ومنها إلى الفضاء في صورة ضوء وحرارة . وبحساب كمية الطاقة التي تنتجها الشمس ، وجد أن الكيلوجرام الواحد من المادة الموجودة في قلب الشمس ينتج طاقة تقدر بستة ميكروواط ، وهذا قدر ضئيل جداً من الطاقة في الحقيقة ، إذا عرفنا أن الكيلوجرام الواحد من الجسم البشري ينتج طاقة تقدر بـ 1.2 ميكروواط ! فإذا كان لدينا كمية من البلازما التي تتكون منها الشمس ، وأردنا أن نستخدمها كوقود لأحد المصانع التي تعمل بطاقة واحد جيجاواط ، فإننا سنحتاج إلى 170 مليار طن من مادة الشمس لتشغيل المصنع!!
