النظام الشمسي. شمس

الشمس هي النجم الوحيد في النظام الشمسي، وتتحرك حولها جميع كواكب النظام وأقمارها الصناعية والأجسام الأخرى، بما في ذلك الغبار الكوني. وإذا قارنا كتلة الشمس بكتلة النظام الشمسي بأكمله، فستكون حوالي 99.866 بالمائة.

الشمس هي واحدة من 100.000.000.000 نجم في مجرتنا وهي رابع أكبرها. أقرب نجم إلى الشمس، بروكسيما سنتوري، يقع على بعد أربع سنوات ضوئية من الأرض. تبلغ المسافة من الشمس إلى كوكب الأرض 149.6 مليون كيلومتر، ويصل الضوء من النجم في ثماني دقائق. ويقع النجم على مسافة 26 ألف سنة ضوئية من مركز مجرة ​​درب التبانة، بينما يدور حولها بسرعة دورة واحدة كل 200 مليون سنة.

التقديم: الشمس

ووفقا للتصنيف الطيفي، فإن النجم هو من نوع "القزم الأصفر"، ووفقا للحسابات التقريبية، فإن عمره يزيد قليلا عن 4.5 مليار سنة، وهو في منتصف دورة حياته.

تتكون الشمس من 92% هيدروجين و7% هيليوم، ولها بنية معقدة للغاية. يوجد في مركزه نواة يبلغ نصف قطرها حوالي 150.000-175.000 كيلومتر، وهو ما يصل إلى 25% من إجمالي نصف قطر النجم؛ وتقترب درجة الحرارة في مركزها من 14.000.000 كلفن.

يدور اللب حول محوره بسرعة عالية، وهذه السرعة تتجاوز بشكل كبير الأصداف الخارجية للنجم. وهنا يحدث تفاعل تكوين الهيليوم من أربعة بروتونات، مما يؤدي إلى مرور كمية كبيرة من الطاقة عبر جميع الطبقات وتنبعث من الغلاف الضوئي على شكل طاقة حركية وضوء. توجد فوق النواة منطقة نقل إشعاعي، حيث تتراوح درجات الحرارة في حدود 2-7 مليون كلفن. وتتبع ذلك منطقة الحمل الحراري التي يبلغ سمكها حوالي 200000 كيلومتر، حيث لم يعد هناك إعادة إشعاع لنقل الطاقة، بل البلازما خلط. تبلغ درجة الحرارة على سطح الطبقة حوالي 5800 كلفن.

يتكون الغلاف الجوي للشمس من الغلاف الضوئي، الذي يشكل السطح المرئي للنجم، والكروموسفير، الذي يبلغ سمكه حوالي 2000 كيلومتر، والإكليل، الغلاف الخارجي الأخير للشمس، والذي تبلغ درجة حرارته في حدود 1,000,000-20,000,000 كلفن. ومن الجزء الخارجي للإكليل، تظهر جسيمات متأينة تسمى الرياح الشمسية. .

وعندما يصل عمر الشمس إلى ما يقرب من 7.5 - 8 مليار سنة (أي خلال 4 - 5 مليار سنة)، سيتحول النجم إلى "عملاق أحمر"، وتتوسع أغلفته الخارجية وتصل إلى مدار الأرض، مما قد يدفع كوكب أبعد.

تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة، ستصبح الحياة كما نفهمها اليوم مستحيلة. ستقضي الشمس الدورة الأخيرة من حياتها في حالة "القزم الأبيض".

الشمس هي مصدر الحياة على الأرض

الشمس هي المصدر الأكثر أهمية للحرارة والطاقة، والتي بفضلها، بمساعدة العوامل المواتية الأخرى، توجد حياة على الأرض. يدور كوكبنا الأرض حول محوره، لذا يمكننا كل يوم، ونحن على الجانب المشمس من الكوكب، مشاهدة الفجر وظاهرة غروب الشمس الرائعة الجمال، وفي الليل، عندما يقع جزء من الكوكب في الجانب المظلل، فإننا يمكن مشاهدة النجوم في سماء الليل.

للشمس تأثير كبير على حياة الأرض، فهي تشارك في عملية التمثيل الضوئي وتساعد في تكوين فيتامين د في جسم الإنسان. تتسبب الرياح الشمسية في حدوث عواصف مغنطيسية أرضية، كما أن اختراقها لطبقات الغلاف الجوي للأرض هو الذي يسبب ظاهرة طبيعية جميلة مثل الأضواء الشمالية، والتي تسمى أيضًا الأضواء القطبية. يتغير النشاط الشمسي نحو التناقص أو الزيادة كل 11 عامًا تقريبًا.

منذ بداية عصر الفضاء، اهتم الباحثون بالشمس. للمراقبة المهنية، يتم استخدام تلسكوبات خاصة ذات مرآتين، وتم تطوير برامج دولية، ولكن يمكن الحصول على البيانات الأكثر دقة خارج طبقات الغلاف الجوي للأرض، لذلك يتم إجراء الأبحاث في أغلب الأحيان من الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية. تم إجراء أولى هذه الدراسات في عام 1957 في عدة نطاقات طيفية.

اليوم، يتم إطلاق الأقمار الصناعية في المدار، وهي عبارة عن مراصد مصغرة، مما يجعل من الممكن الحصول على مواد مثيرة للاهتمام للغاية لدراسة النجم. حتى خلال سنوات أول استكشاف بشري للفضاء، تم تطوير وإطلاق العديد من المركبات الفضائية بهدف دراسة الشمس. كان أولها عبارة عن سلسلة من الأقمار الصناعية الأمريكية، تم إطلاقها في عام 1962. وفي عام 1976، تم إطلاق المركبة الفضائية الألمانية الغربية هيليوس-2، والتي اقتربت لأول مرة في التاريخ من النجم على مسافة لا تقل عن 0.29 وحدة فلكية. وفي الوقت نفسه، تم تسجيل ظهور نوى الهيليوم الخفيفة أثناء التوهجات الشمسية، وكذلك موجات الصدمة المغناطيسية التي تغطي نطاق 100 هرتز - 2.2 كيلو هرتز.

جهاز آخر مثير للاهتمام هو مسبار يوليسيس الشمسي، الذي تم إطلاقه في عام 1990. يتم إطلاقه في مدار قريب من الشمس ويتحرك بشكل عمودي على قطاع مسير الشمس. وبعد 8 سنوات من الإطلاق، أكمل الجهاز دورته الأولى حول الشمس. وسجل الشكل الحلزوني للمجال المغناطيسي للنجم، فضلا عن زيادته المستمرة.

في عام 2018، تخطط ناسا لإطلاق جهاز Solar Probe+، الذي سيقترب من الشمس في أقرب مسافة ممكنة - 6 ملايين كيلومتر (وهذا أقل بـ 7 مرات من المسافة التي وصل إليها هيليوس-2) وسيحتل مدارًا دائريًا. وللحماية من درجات الحرارة القصوى، فهو مزود بدرع من ألياف الكربون.

شروق الشمس هو مشهد يفتن. كما لو أنه على الرغم من كل قوى الظلام، فإن القرص القرمزي يطفو ببطء ومهيب من وراء الأفق. الشمس خفيفة ودفء وحياة!

الآلاف من أسماء إله واحد

في الغالبية العظمى من الثقافات، احتل ضوء النهار دائمًا مكانًا مركزيًا. الشمس هي تجسيد للطاقة الواهبة للحياة والإبداع. وكان يرأس مجموعة الآلهة المصرية القديمة إله الشمس رع، الذي تم تصويره على شكل رجل برأس صقر. وكان له تأثير في كل ما حدث على أرض مصر: تغير الفصول، الليل والنهار، التغيرات الطبيعية والجوية، حياة الناس اليومية. كانت قوة الفراعنة المصريين القدماء تعتبر لا تتزعزع لأنهم كانوا "أبناء الشمس". وقد أشاد الشاعر اليوناني القديم هوميروس في ترانيمه بإله الشمس المبهر هيليوس ومركبته النارية التي تنير كل الكائنات الحية.

كان لكل جنسية أسماءها الخاصة للنجم الإلهي، وأساطيرها وحكاياتها وأساطيرها الخاصة بها، مشبعة بالتبجيل العميق والحب الصادق.

هل الشمس نجم أم كوكب؟

في القرن الخامس قبل الميلاد. ه. اتُهم بتدنيس الآلهة، ونجا بأعجوبة من عقوبة الإعدام، طُرد الفيلسوف أناكساغوراس، الذي ادعى أن الشمس عبارة عن كتلة ملتهبة، من أثينا في عار. كان أرسطرخوس الساموسي (310-230 قبل الميلاد) أول من اقترح أن الكواكب والأرض تدور حول الشمس. ولكن منذ ما يقرب من ألف عام، تم إنشاء صورة العالم التي اقترحها هيبارخوس نيقية (190-126 قبل الميلاد). وفي فجر الألفية تم إثباتها رياضيا في كتاب "المجسطي" لبطليموس (100-170) وحصل على اسمه. ووفقا للنظام البطلمي، تقع الأرض في مركز الكون، وتدور حوله الأفلاك السماوية. بشكل عام، فإن الصراع بين مركزية الأرض ومركزية الشمس هو أمر منفصل! فقط الحقائق: الوصف المألوف للنظام العالمي صاغه عالم الفلك البولندي ن. كوبرنيكوس في القرن السادس عشر (نُشر العمل عام 1543)، لكن هذا النظام لم يتلق التأكيد النهائي إلا في عام 1687 بفضل السير نيوتن ونظريته.

هل الشمس نجم أم كوكب؟ نظرًا لأن كلمة "كوكب" تُرجمت من اليونانية القديمة وتعني "النجم المتجول"، فقد اعتبر علماء الفلك في ذلك الوقت النجم الساطع من بين السبعة المعروفة، مما يغير موقعه بين النجوم والأجرام السماوية، أي كوكب. تم التعبير عن الافتراضات القائلة بأن الشمس نجم عادي من قبل علماء مختلفين أكثر من مرة. ووضع الفيزيائي الألماني فراونهوفر حدًا للمناقشات من خلال مقارنة البيانات الطيفية لبعض النجوم والشمس في عام 1824.

واحد من عدة. الإعدادات الرئيسية

إذن ما هي الشمس في الفهم الحديث؟ هذا هو النجم الوحيد الذي يقع في مركز نظامنا الكوكبي ويشكل 99.86% من كتلته الإجمالية. ويبلغ متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس 149.450 ألف كيلومتر. ويبلغ قطر النجم أكثر من 100 مرة قطر كوكبنا ويبلغ 1390.6 ألف كيلومتر (أكثر من مدار القمر). متوسط ​​كثافة الشمس أعلى بقليل من كثافة الماء وتساوي 1.41 جم/سم3. الجاذبية أكبر 28 مرة من جاذبية الأرض.

يمثل الهيدروجين 73٪ من الكتلة الإجمالية للنجم، 25٪ - الهيليوم. محتوى العناصر الأخرى حوالي 2٪.

تحدد الخصائص الطيفية للشمس نجمنا على أنه نجم من فئة G2V (في الأدب الشعبي تسمى هذه المجموعة بالأقزام الصفراء أو البرتقالية).

كيف يتم ترتيب النجوم؟

وبحسب العلماء فإن البنية الداخلية للشمس عند ابتعادها عن المركز يمكن تقسيمها إلى أربع مناطق:

1. النواة هي المنطقة الرئيسية لتوليد الطاقة المشعة. ويمتد إلى ما يقرب من ثلث نصف قطر كرة الغاز الساخن (0-0.3R). كثافة الغاز هنا هائلة - 150 جم/سم3. تبلغ درجة الحرارة حوالي 15×10 6 درجة كلفن، والضغط 2×10 8 باسكال.
2. منطقة نقل الطاقة الإشعاعية (0.3-0.7R). يتم نقل جميع الطاقة المولدة إلى الطبقات الخارجية من خلال التبادل الحراري الإشعاعي (عمليات الامتصاص والانعكاس والانبعاث ونقل الطاقة المتكررة). وفي هذه الحالة تنخفض درجة الحرارة تدريجياً (إلى 2×10 6 كلفن)، ويزداد طول موجة الإشعاع. ويستغرق الوقت الذي يقضيه مرور كمية من الإشعاع الكهرومغناطيسي، أي الفوتون، عبر هذه المنطقة ما يصل إلى 170 ألف سنة.
3. منطقة الحمل الحراري. يمتد إلى السطح. يتم نقل الطاقة عن طريق خلط الغازات. يحدث انخفاض درجة الحرارة بشكل أكثر كثافة ويصل إلى 5800 درجة مئوية باتجاه السطح.

الطبقات الخارجية للغلاف الجوي

كيفية تحديد أين تقع حدود الجسم الذي يتكون من الغاز والغلاف الجوي؟ يُفهم الغلاف الجوي في النجوم على أنه المنطقة التي يمكن للإشعاع أن يهرب منها بحرية إلى الفضاء. الطبقة الخارجية الأولى هي الفوتوسفير (300-400 كم). وهذا ما نعتبره السطح المرئي لقرص الشمس. تحت التكبير العالي من السهل ملاحظة بنيتها الخلوية. الخلايا أو الحبيبات هي منافذ لتيارات الحمل الحراري. في بعض الأحيان، تعمل المجالات المغناطيسية المركزة على إبطاء التدفق الرأسي للغاز المتأين، ويتباطأ الخلط، وتتشكل مناطق ذات درجة حرارة منخفضة (4500 درجة كلفن) وسطوع على السطح المرئي. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها "البقع". ويمكن رؤية أكبرها حتى بالعين المجردة (من خلال مرشح بالطبع). ويمكن استخدام البقع الشمسية لتتبع دوران الشمس حول محورها. تختلف السرعات الزاوية عند خطوط العرض المختلفة. وبالنسبة للمناطق الاستوائية تكون المدة 25 يوما.

لا يمكن رؤية الطبقات العليا من الغلاف الجوي (الكرونوسفير والإكليل الشمسي) إلا أثناء كسوف الشمس الكلي أو بمساعدة أدوات خاصة.

مصدر الطاقة الشمسية

يحدد علم الزلازل الشمسي الحديث عمر نجمنا بـ 4.6 مليار سنة. ما هي مصادر هذا الوجود الطويل المخفية في الأعماق النارية؟ ما هي الشمس كمصدر للطاقة؟

في كل ثانية، تنبعث الشمس إلى الفضاء العالمي طاقة أكثر بـ 100 ألف مرة مما أنتجته البشرية طوال فترة وجودها. إذا كان الحجم الكامل لنجمنا مليئا بالفحم، فإن مثل هذا الإمداد بالوقود، مع الإشعاع بكثافة طبيعية، بالكاد يكفي لمدة 5 آلاف عام. كما أن العمليات الكيميائية وتفاعلات الجاذبية ليست مناسبة أيضًا لدور مصدر الطاقة "على المدى الطويل".

وفقط مع اكتشاف التحلل الذري والاندماج، اقترح عالم الفيزياء الفلكية الأمريكي هـ. بيث أن الشمس هي مفاعل نووي حراري طبيعي. يتلخص جوهر العملية في تكوين نواة الهيليوم من أربع نوى هيدروجين (بروتونات) مع إطلاق الطاقة (جائزة نوبل في الفيزياء، 1967).

احترق، احترق، يا نجمي!

وعندما ينفد كل الهيدروجين، ماذا سيحدث للأرض؟ ليس على البشرية أن تقلق بشأن الكوكب. الشمس في منتصف دورة حياتها النجمية. ومع احتراق الهيدروجين، ستزداد شدة الإشعاع تدريجيًا، لكن يُضمن للناس ما لا يقل عن مليار سنة من العيش المريح. إن وصف الصور المروعة للتوسع اللاحق للنجم ليس هو غرض هذه المقالة.

عندما نشاهد شروق الشمس كل يوم، دعونا نستمتع بنورها ودفئها، ونقدر الحياة، ونحب ونعتني ببعضنا البعض.

شمس
النجم الذي تدور حوله الأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي. تلعب الشمس دورًا استثنائيًا للإنسانية باعتبارها المصدر الأساسي لمعظم أنواع الطاقة. الحياة كما نعرفها لن تكون ممكنة إذا أشرقت الشمس قليلاً أو أضعف قليلاً. الشمس عبارة عن نجم صغير نموذجي، هناك المليارات منها. ولكن نظرًا لقربها منا، فهي فقط تسمح لعلماء الفلك بدراسة البنية الفيزيائية للنجم والعمليات التي تحدث على سطحه بالتفصيل، وهو أمر لا يمكن تحقيقه عمليًا بالنسبة للنجوم الأخرى حتى باستخدام أقوى التلسكوبات. مثل النجوم الأخرى، الشمس عبارة عن كرة غازية ساخنة، معظمها يتكون من الهيدروجين، مضغوطة بواسطة جاذبيتها. تولد الطاقة المنبعثة من الشمس في أعماقها أثناء التفاعلات النووية الحرارية التي تحول الهيدروجين إلى هيليوم. تتسرب هذه الطاقة إلى الفضاء من الغلاف الضوئي - وهي طبقة رقيقة من السطح الشمسي. يوجد فوق الغلاف الضوئي الغلاف الجوي الخارجي للشمس - الإكليل، الذي يمتد على العديد من أنصاف أقطار الشمس ويندمج مع الوسط بين الكواكب. ولأن الغاز الموجود في الإكليل نادر جدًا، فإن توهجه ضعيف للغاية. عادةً ما يكون الإكليل غير مرئي على خلفية سماء النهار الساطعة، ويصبح مرئيًا فقط أثناء الكسوف الكلي للشمس. تتناقص كثافة الغاز بشكل رتيب من مركز الشمس إلى محيطها، وتصل درجة الحرارة إلى 16 مليون كلفن في المركز، وتنخفض إلى 5800 كلفن في الغلاف الضوئي، ولكنها ترتفع مرة أخرى إلى 2 مليون كلفن في الإكليل. تُسمى الطبقة الانتقالية بين الغلاف الضوئي والهالة، والتي تُلاحظ على شكل حافة حمراء ساطعة أثناء الكسوف الكلي للشمس، بالكروموسفير. الشمس لديها دورة نشاط مدتها 11 عاما. خلال هذه الفترة، عدد البقع الشمسية (المناطق المظلمة في الغلاف الضوئي)، والتوهجات (سطوع غير متوقع في الكروموسفير) والبروز (السحب الكثيفة والباردة من الهيدروجين المتكثف في الإكليل) يزداد ويتناقص مرة أخرى. وفي هذا المقال سنتحدث عن المناطق والظواهر المذكورة أعلاه على الشمس. وبعد وصف مختصر للشمس كنجم، سنناقش بنيتها الداخلية، ثم الغلاف الضوئي، والكروموسفير، والتوهجات، والبروز، والإكليل.
الشمس مثل النجم.وتقع الشمس في أحد الأذرع الحلزونية للمجرة على مسافة تزيد عن نصف نصف قطر المجرة من مركزها. تدور الشمس مع النجوم المجاورة حول مركز المجرة في فترة زمنية تقريبية. 240 مليون سنة. الشمس هي قزم أصفر من الفئة الطيفية G2 V، تنتمي إلى التسلسل الرئيسي على مخطط هيرتزسبرونج-راسل. وترد الخصائص الرئيسية للشمس في الجدول. 1. لاحظ أنه على الرغم من أن الشمس غازية حتى المركز، إلا أن متوسط ​​كثافتها (1.4 جم/سم3) يفوق كثافة الماء، وفي مركز الشمس أعلى بكثير حتى من كثافة الذهب أو البلاتين، والتي لديها كثافة تقريبا. 20 جم/سم3. سطح الشمس عند درجة حرارة 5800 كلفن يصدر 6.5 كيلووات/سم2. تدور الشمس حول محور في اتجاه الدوران العام للكواكب. ولكن بما أن الشمس ليست جسمًا صلبًا، فإن مناطق مختلفة من غلافها الضوئي تدور بسرعات مختلفة: فترة الدوران عند خط الاستواء هي 25 يومًا، وعند خط العرض 75 درجة - 31 يومًا.

الجدول 1.
خصائص الشمس

الهيكل الداخلي للشمس
وبما أننا لا نستطيع مراقبة الجزء الداخلي من الشمس بشكل مباشر، فإن معرفتنا ببنيتها تعتمد على الحسابات النظرية. معرفة كتلة الشمس ونصف قطرها وسطوعها من خلال الملاحظات، لحساب بنيتها، من الضروري وضع افتراضات حول عمليات توليد الطاقة، وآليات نقلها من القلب إلى السطح والتركيب الكيميائي للمادة. تشير الأدلة الجيولوجية إلى أن لمعان الشمس لم يتغير بشكل ملحوظ خلال مليارات السنين القليلة الماضية. ما هو مصدر الطاقة الذي يمكن أن يحافظ عليه لفترة طويلة؟ عمليات الاحتراق الكيميائي التقليدية ليست مناسبة لهذا الغرض. حتى ضغط الجاذبية، وفقًا لحسابات كلفن وهيلمهولتز، يمكنه الحفاظ على وهج الشمس لمدة تقريبية فقط. 100 مليون سنة. تم حل هذه المشكلة في عام 1939 بواسطة G. Bethe: مصدر الطاقة الشمسية هو التحول النووي الحراري للهيدروجين إلى الهيليوم. نظرًا لأن كفاءة العملية النووية الحرارية عالية جدًا، وتتكون الشمس بالكامل تقريبًا من الهيدروجين، فقد أدى ذلك إلى حل المشكلة تمامًا. توفر عمليتان نوويتان لمعان الشمس: تفاعل البروتون والبروتون ودورة الكربون والنيتروجين (انظر أيضًا النجوم). يؤدي تفاعل بروتون-بروتون إلى تكوين نواة الهيليوم من أربع نوى هيدروجين (بروتونات) مع إطلاق 4.3×10-5 إرج من الطاقة على شكل أشعة غاما واثنين من البوزيترونات واثنين من النيوترينوات لكل نواة هيليوم. يوفر هذا التفاعل 90% من سطوع الشمس. ويستغرق الأمر 1010 سنوات حتى يتحول كل الهيدروجين الموجود في قلب الشمس إلى هيليوم. في عام 1968، بدأ ر. ديفيس وزملاؤه في قياس تدفق النيوترينوات الناتجة أثناء التفاعلات النووية الحرارية في قلب الشمس. وكان هذا أول اختبار تجريبي لنظرية مصدر الطاقة الشمسية. تتفاعل النيوترينوات بشكل ضعيف جدًا مع المادة، لذا فهي تغادر أعماق الشمس بحرية وتصل إلى الأرض. ولكن لنفس السبب، من الصعب للغاية التسجيل بالأدوات. وعلى الرغم من تحسن المعدات وتحسين النموذج الشمسي، إلا أن تدفق النيوترينو المرصود لا يزال أقل بثلاث مرات من المتوقع. هناك عدة تفسيرات محتملة: إما أن التركيب الكيميائي لنواة الشمس ليس هو نفس التركيب الكيميائي لسطحها؛ أو أن النماذج الرياضية للعمليات التي تحدث في القلب ليست دقيقة تمامًا؛ أو في الطريق من الشمس إلى الأرض، يغير النيوترينو خصائصه. نحتاج الي المزيد من الأبحاث في هذا النطاق.
أنظر أيضاعلم الفلك النيوتريني. في نقل الطاقة من باطن الشمس إلى السطح، يلعب الإشعاع الدور الرئيسي، والحمل الحراري له أهمية ثانوية، والتوصيل الحراري ليس مهما على الإطلاق. عند درجات الحرارة المرتفعة في باطن الشمس، يتم تمثيل الإشعاع بشكل رئيسي بواسطة الأشعة السينية ذات الطول الموجي 2-10. يلعب الحمل الحراري دورًا مهمًا في المنطقة الوسطى من القلب وفي الطبقة الخارجية الواقعة مباشرة أسفل الغلاف الضوئي. في عام 1962، اكتشف الفيزيائي الأمريكي ر. لايتون أن أجزاء من سطح الشمس تهتز عموديًا بفترة زمنية تقريبية. 5 دقائق. أظهرت الحسابات التي أجراها R. Ulrich و K. Wolf أن الموجات الصوتية المثارة بحركات الغاز المضطربة في منطقة الحمل الحراري الواقعة تحت الغلاف الضوئي يمكن أن تظهر نفسها بهذه الطريقة. فيه، كما هو الحال في أنبوب الأرغن، يتم تضخيم الأصوات التي يتناسب طولها الموجي تمامًا مع سمك المنطقة. في عام 1974، أكد العالم الألماني ف. ديبنر بشكل تجريبي حسابات أولريش وولف. منذ ذلك الحين، أصبحت مراقبة التذبذبات لمدة 5 دقائق وسيلة قوية لدراسة البنية الداخلية للشمس. وبتحليلها أمكن معرفة ما يلي: 1) سمك منطقة الحمل الحراري تقريبًا. 27% من نصف قطر الشمس؛ 2) ربما يدور قلب الشمس بشكل أسرع من سطحها؛ 3) محتوى الهيليوم داخل الشمس تقريبًا. 40% بالوزن. كما تم الإبلاغ عن ملاحظات التذبذبات بفترات تتراوح بين 5 و 160 دقيقة. يمكن لهذه الموجات الصوتية الأطول أن تخترق أعمق داخل الشمس، مما سيساعد على فهم بنية باطن الشمس وربما حل مشكلة نقص النيوترينو الشمسي.
جو الشمس
الفوتوسفير.وهي طبقة شفافة تبلغ سماكتها عدة مئات من الكيلومترات، وتمثل السطح "المرئي" للشمس. نظرًا لأن الغلاف الجوي أعلاه شفاف عمليًا، فإن الإشعاع، الذي يصل إلى الغلاف الضوئي من الأسفل، يتركه بحرية ويذهب إلى الفضاء. وبدون القدرة على امتصاص الطاقة، يجب أن تكون الطبقات العليا من الغلاف الضوئي أكثر برودة من الطبقات السفلية. يمكن رؤية الدليل على ذلك في صور الشمس: في مركز القرص، حيث يكون سمك الغلاف الضوئي على طول خط الرؤية في حده الأدنى، يكون أكثر سطوعًا وزرقة مما هو عليه عند الحافة (على "الطرف") من الشمس. القرص. في عام 1902، أكدت الحسابات التي أجراها إيه شوستر، وبعد ذلك إي. ميلن وإدنجتون، أن اختلاف درجة الحرارة في الغلاف الضوئي يضمن انتقال الإشعاع عبر الغاز الشفاف من الطبقات السفلية إلى الطبقات العليا . المادة الرئيسية التي تمتص الضوء وتعيد بعثه في الغلاف الضوئي هي أيونات الهيدروجين السالبة (ذرات الهيدروجين المرتبطة بإلكترون إضافي).
طيف فراونهوفر.يمتلك ضوء الشمس طيفًا مستمرًا مع خطوط امتصاص اكتشفها جي فراونهوفر عام 1814؛ وتشير إلى أنه بالإضافة إلى الهيدروجين، توجد العديد من العناصر الكيميائية الأخرى في الغلاف الجوي الشمسي. تتشكل خطوط الامتصاص في الطيف لأن الذرات الموجودة في الطبقات العليا الباردة من الغلاف الضوئي تمتص الضوء القادم من الأسفل عند أطوال موجية معينة، ولا تبعثه بكثافة مثل الطبقات السفلية الساخنة. يعتمد توزيع السطوع داخل خط فراونهوفر على عدد وحالة الذرات المنتجة له، أي. على التركيب الكيميائي والكثافة ودرجة حرارة الغاز. ولذلك، فإن التحليل التفصيلي لطيف فراونهوفر يجعل من الممكن تحديد الظروف في الغلاف الضوئي وتركيبه الكيميائي (الجدول 2). الجدول 2.
التركيب الكيميائي للغلاف الضوئي للشمس
عنصر لوغاريتم العدد النسبي للذرات

الهيدروجين _________12.00
هيليوم ___________11.20
الكربون __________8.56
النيتروجين _____________7.98
الأكسجين _________9.00
الصوديوم ___________6.30
المغنيسيوم ___________7.28
الألومنيوم _________6.21
السيليكون __________7.60
الكبريت _____________7.17
الكالسيوم __________6.38
كروم _____________6.00
الحديد____________6.76

العنصر الأكثر وفرة بعد الهيدروجين هو الهيليوم، الذي ينتج خطًا واحدًا فقط في الطيف البصري. لذلك، لا يتم قياس محتوى الهيليوم في الغلاف الضوئي بدقة شديدة، ويتم الحكم عليه من خلال أطياف الغلاف اللوني. لم يتم ملاحظة أي اختلافات في التركيب الكيميائي في الغلاف الجوي الشمسي.
أنظر أيضايتراوح .
تحبيب.تُظهر صور الغلاف الضوئي الملتقطة بالضوء الأبيض في ظل ظروف مراقبة جيدة جدًا نقاطًا مضيئة صغيرة - "حبيبات"، مفصولة بمساحات داكنة. أقطار الحبيبات تقريبا. 1500 كم. تظهر وتختفي باستمرار، وتستمر لمدة 5-10 دقائق. لقد اشتبه علماء الفلك منذ فترة طويلة في أن تحبيب الغلاف الضوئي يرتبط بحركات الحمل الحراري للغاز المسخن من الأسفل. أثبتت القياسات الطيفية التي أجراها جي بيكرز أنه في مركز الحبيبة، يطفو الغاز الساخن إلى الأعلى بسرعة. نعم. 0.5 كم/ثانية؛ ثم ينتشر على الجانبين ويبرد ويسقط ببطء على طول الحدود المظلمة للحبيبات.
التحبيب الفائق.اكتشف R. Leighton أن الغلاف الضوئي مقسم أيضًا إلى خلايا أكبر بكثير يبلغ قطرها تقريبًا. 30.000 كم - "حبيبات فائقة". يعكس التحبيب الفائق حركة المادة في منطقة الحمل الحراري تحت الغلاف الضوئي. وفي وسط الخلية، يرتفع الغاز إلى السطح، وينتشر على الجوانب بسرعة حوالي 0.5 كم/ث، ويهبط عند أطرافه؛ تعيش كل خلية لمدة يوم تقريبًا. إن حركة الغاز في الحبيبات الفائقة تغير باستمرار بنية المجال المغناطيسي في الغلاف الضوئي والكروموسفير. يعتبر الغاز الضوئي موصلاً جيداً للكهرباء (نظراً لأن بعض ذراته تتأين)، فتبدو خطوط المجال المغناطيسي متجمدة فيه وتنقلها حركة الغاز إلى حدود الحبيبات الفائقة حيث تتركز ويتشكل المجال. تزداد القوة.
بقع الشمس.في عام 1908، اكتشف جيه هيل مجالًا مغناطيسيًا قويًا في البقع الشمسية، ينبثق من الداخل إلى السطح. إن تحريضه المغناطيسي كبير جدًا (يصل إلى عدة آلاف من غاوس) لدرجة أن الغاز المتأين نفسه يضطر إلى إخضاع حركته لتكوين المجال؛ وفي البقع يمنع الحقل اختلاط الحمل الحراري للغاز مما يسبب تبريده. ولذلك، فإن الغاز الموجود في البقعة الشمسية أكثر برودة من غاز الغلاف الضوئي المحيط به ويبدو أغمق. عادةً ما يكون للبقع قلب داكن - "ظل" - ويحيط به "ظل ناقص" أفتح. عادة، تكون درجة حرارتها أقل بمقدار 1500 و400 كلفن، على التوالي، مما هي عليه في الغلاف الضوئي المحيط بها.

تبدأ البقعة نموها من "مسام" صغير داكن يبلغ قطره 1500 كيلومتر. وتختفي معظم المسام خلال يوم واحد، لكن البقع التي تنمو منها تستمر لأسابيع ويصل قطرها إلى 30 ألف كيلومتر. تفاصيل نمو البقع الشمسية واضمحلالها ليست مفهومة بشكل كامل. على سبيل المثال، ليس من الواضح ما إذا كانت الأنابيب المغناطيسية للبقعة مضغوطة بفعل الحركة الأفقية للغاز أو ما إذا كانت جاهزة “للخروج” من تحت السطح. اكتشف R. Howard وJ. Harvey في عام 1970 أن البقع تتحرك في اتجاه الدوران العام للشمس بشكل أسرع من الغلاف الضوئي المحيط بها (حوالي 140 م/ث). يشير هذا إلى أن البقع مرتبطة بطبقات تحت الغلاف الضوئي التي تدور بشكل أسرع من السطح المرئي للشمس. عادة، يتم دمج من 2 إلى 50 نقطة في مجموعة، وغالبا ما يكون لها هيكل ثنائي القطب: في أحد طرفي المجموعة توجد بقع ذات قطبية مغناطيسية واحدة، وفي الطرف الآخر - العكس. ولكن هناك أيضًا مجموعات متعددة الأقطاب. يتغير عدد البقع الشمسية على القرص الشمسي بانتظام خلال فترة تقارب . 11 سنة. وفي بداية كل دورة، تظهر بقع جديدة عند خطوط العرض الشمسية العالية (± 50 درجة). ومع تطور الدورة وازدياد عدد البقع الشمسية، فإنها تظهر عند خطوط عرض أقل فأدنى. تتميز نهاية الدورة بولادة واضمحلال العديد من البقع الشمسية بالقرب من خط الاستواء (± 10°). خلال الدورة، تتمتع معظم البقع "الرائدة" (الغربية) في المجموعات ثنائية القطب بنفس القطبية المغناطيسية، والتي تختلف في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي للشمس. وفي الدورة التالية، يتم عكس قطبية النقاط الرائدة. لذلك، غالبا ما يتحدثون عن دورة كاملة مدتها 22 عاما من النشاط الشمسي. ولا يزال هناك الكثير من الغموض في طبيعة هذه الظاهرة.
المجالات المغناطيسية.في الغلاف الضوئي، يُلاحظ وجود مجال مغناطيسي بتحريض يزيد عن 50 جيجا فقط في البقع الشمسية، وفي المناطق النشطة المحيطة بالبقع، وأيضًا عند حدود الحبيبات الفائقة. لكن L. Stenflo و J. Harvey وجدوا مؤشرات غير مباشرة على أن المجال المغناطيسي للغلاف الضوئي يتركز فعليًا في أنابيب رفيعة يبلغ قطرها 100-200 كيلومتر، حيث يتراوح تحريضها من 1000 إلى 2000 غاوس. تختلف المناطق النشطة مغناطيسيًا عن المناطق الهادئة فقط في عدد الأنابيب المغناطيسية لكل وحدة سطحية. ومن المحتمل أن يتولد المجال المغناطيسي الشمسي في أعماق منطقة الحمل الحراري، حيث يقوم الغاز المغلي بتحريف المجال الأولي الضعيف إلى حبال مغناطيسية قوية. يقوم الدوران التفاضلي للمادة بترتيب هذه الحزم على طول خطوط متوازية، وعندما يصبح المجال فيها قويًا بدرجة كافية، فإنها تطفو إلى أعلى في الغلاف الضوئي، وتتكسر لأعلى في أقواس منفصلة. ربما هذه هي الطريقة التي تولد بها البقع، على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من عدم اليقين بشأن هذا الأمر. تمت دراسة عملية تسوس البقع بشكل كامل. تلتقط الحبيبات الفائقة العائمة عند حواف المنطقة النشطة الأنابيب المغناطيسية وتفصلها عن بعضها البعض. تدريجيا يضعف المجال العام. يؤدي الاتصال العرضي للأنابيب ذات القطبية المعاكسة إلى تدميرها المتبادل.
كروموسفير. بين الغلاف الضوئي البارد والكثيف نسبيًا والإكليل الحار المتخلخل يوجد الغلاف اللوني. عادةً ما يكون الضوء الخافت للكروموسفير غير مرئي على خلفية الغلاف الضوئي الساطع. ويمكن رؤيته على شكل شريط ضيق فوق طرف الشمس عندما يكون الغلاف الضوئي مغلقا طبيعيا (وقت الكسوف الكلي للشمس) أو صناعيا (في تلسكوب خاص - كوروناغراف). يمكن أيضًا دراسة الكروموسفير على كامل القرص الشمسي إذا تم إجراء عمليات الرصد في نطاق طيفي ضيق (حوالي 0.5) بالقرب من مركز خط امتصاص قوي. تعتمد هذه الطريقة على حقيقة أنه كلما زاد الامتصاص، كلما كان العمق الذي تخترق فيه نظرتنا الغلاف الجوي الشمسي أقل عمقًا. لمثل هذه الملاحظات، يتم استخدام مخطط طيفي لتصميم خاص - جهاز قياس الطيف الضوئي. تُظهِر المخططات الطيفية الشمسية أن الغلاف اللوني غير متجانس: فهو أكثر سطوعًا فوق البقع الشمسية وعلى طول حدود الحبيبات الفائقة. نظرًا لأنه في هذه المناطق يتم تقوية المجال المغناطيسي، فمن الواضح أنه بمساعدته يتم نقل الطاقة من الغلاف الضوئي إلى الغلاف اللوني. ومن المحتمل أن يكون محمولاً بواسطة موجات صوتية تثيرها الحركة المضطربة للغاز في الحبيبات. لكن آليات تسخين الكروموسفير ليست مفهومة بالتفصيل بعد. ينبعث الكروموسفير بقوة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (500-2000)، والذي لا يمكن الوصول إليه للمراقبة من سطح الأرض. منذ أوائل الستينيات، تم إجراء العديد من القياسات المهمة للأشعة فوق البنفسجية من الغلاف الجوي العلوي للشمس باستخدام الصواريخ والأقمار الصناعية على ارتفاعات عالية. تم العثور في طيفه على أكثر من 1000 خط انبعاث لعناصر مختلفة، بما في ذلك خطوط الكربون المتأين المتعدد والنيتروجين والأكسجين، بالإضافة إلى السلسلة الرئيسية من أيون الهيدروجين والهيليوم والهيليوم. وأظهرت دراسة هذه الأطياف أن الانتقال من الكروموسفير إلى الإكليل يحدث على مدى 100 كيلومتر فقط، حيث ترتفع درجة الحرارة من 50.000 إلى 2.000.000 كلفن. وتبين أن تسخين الكروموسفير يحدث بشكل كبير من الإكليل بالحرارة التوصيل. بالقرب من مجموعات البقع الشمسية في الغلاف الشمسي، يتم ملاحظة هياكل ليفية مشرقة ومظلمة، وغالبًا ما تكون ممدودة في اتجاه المجال المغناطيسي. فوق 4000 كيلومتر، تظهر تكوينات غير مستوية وخشنة، وتتطور بسرعة كبيرة. عند مراقبة الطرف الموجود في مركز خط بالمر الأول للهيدروجين (Ha)، يمتلئ الغلاف اللوني عند هذه الارتفاعات بالعديد من الشويكات - وهي سحب رفيعة وطويلة من الغاز الساخن. لا يُعرف سوى القليل عنهم. قطر الشويكة الفردية أقل من 1000 كم؛ تعيش بشكل جيد. 10 دقائق. بسرعة تقريبية. وترتفع الشويكات بسرعة 30 كم/ثانية إلى ارتفاع يتراوح بين 10.000 و15.000 كم، وبعد ذلك إما تتحلل أو تهبط. إذا حكمنا من خلال الطيف، فإن درجة حرارة الشويكات تتراوح بين 10000-20000 كلفن، على الرغم من أن الهالة المحيطة عند هذه الارتفاعات يتم تسخينها إلى 600000 كلفن على الأقل. يبدو أن الشويكات هي مناطق من الغلاف اللوني البارد والكثيف نسبيًا والتي ترتفع مؤقتًا إلى الهالة الحارة المتخلخلة. يُظهر العد داخل حدود الحبيبات الفائقة أن عدد الشويكات على مستوى الغلاف الضوئي يتوافق مع عدد الحبيبات؛ من المحتمل أن يكون هناك اتصال جسدي بينهما.
ومضات. يمكن للكروموسفير فوق مجموعة من البقع الشمسية أن يصبح فجأة أكثر سطوعًا ويطلق دفعة من الغاز. هذه الظاهرة، التي تسمى "التوهج"، هي واحدة من أصعب الظاهرة في التفسير. تنبعث التوهجات بقوة عبر النطاق الكامل للموجات الكهرومغناطيسية - من الراديو إلى الأشعة السينية، وغالبًا ما تنبعث منها حزم من الإلكترونات والبروتونات بسرعات نسبية (أي قريبة من سرعة الضوء). إنها تثير موجات صادمة في الوسط بين الكواكب التي تصل إلى الأرض. تحدث التوهجات في كثير من الأحيان بالقرب من مجموعات من البقع ذات البنية المغناطيسية المعقدة، خاصة عندما تبدأ بقعة جديدة في النمو بسرعة في المجموعة؛ تنتج هذه المجموعات عدة فاشيات في اليوم. تحدث الفاشيات الضعيفة في كثير من الأحيان أكثر من الفاشيات القوية. أقوى التوهجات تشغل 0.1% من قرص الشمس وتستمر لعدة ساعات. الطاقة الإجمالية للتوهج هي 1023-1025 J. وقد أتاحت أطياف الأشعة السينية للتوهجات التي حصل عليها القمر الصناعي SMM (المهمة القصوى للطاقة الشمسية) فهم طبيعة التوهجات بشكل أفضل. يمكن تمييز بداية التوهج بانفجار أشعة سينية بطول موجة فوتون أقل من 0.05، ناجم، كما يظهر طيفه، عن تدفق الإلكترونات النسبية. وفي ثوان معدودة، تقوم هذه الإلكترونات بتسخين الغاز المحيط إلى 20 مليون كلفن، ويصبح مصدرًا لإشعاع الأشعة السينية في نطاق 1-20، وهو أكبر بمئات المرات من التدفق في هذا النطاق من الشمس الهادئة. عند درجة الحرارة هذه، تفقد ذرات الحديد 24 إلكترونًا من أصل 26 إلكترونًا. ثم يبرد الغاز، لكنه يستمر في إصدار الأشعة السينية. يصدر الفلاش أيضًا موجات الراديو. درس P. Wild من أستراليا وأ. وتبين أن تردد الإشعاع خلال الثواني القليلة الأولى من التوهج ينخفض ​​من 600 إلى 100 ميجا هرتز، مما يشير إلى أن الاضطراب ينتشر عبر الإكليل بسرعة 1/3 سرعة الضوء. في عام 1982، استخدم علماء الفلك الراديوي الأمريكيون مقياس التداخل الراديوي VLA في أجهزة الكمبيوتر. لقد تمكنت ولاية نيو مكسيكو والبيانات الواردة من القمر الصناعي SMM من حل التفاصيل الدقيقة في الغلاف اللوني والإكليل أثناء التوهج. وليس من المستغرب أن تكون هذه حلقات، ربما ذات طبيعة مغناطيسية، تنطلق فيها الطاقة التي تعمل على تسخين الغاز أثناء التوهج. خلال المرحلة الأخيرة من التوهج، تستمر الإلكترونات النسبية المحاصرة في المجال المغناطيسي في إصدار موجات راديو عالية الاستقطاب، وتتحرك بشكل حلزوني حول خطوط المجال المغناطيسي فوق المنطقة النشطة. يمكن أن يستمر هذا الإشعاع لعدة ساعات بعد تفشي المرض. وعلى الرغم من أن الغاز ينطلق دائمًا من منطقة التوهج، إلا أن سرعته عادة لا تتجاوز سرعة الإفلات من سطح الشمس (616 كم/ث). ومع ذلك، غالبًا ما تنبعث من التوهجات تيارات من الإلكترونات والبروتونات التي تصل إلى الأرض خلال 1-3 أيام وتسبب الشفق القطبي واضطرابات المجال المغناطيسي عليها. وتشكل هذه الجسيمات، التي تصل طاقتها إلى مليارات الإلكترون فولت، خطورة كبيرة على رواد الفضاء في المدار. ولذلك يحاول علماء الفلك التنبؤ بالتوهجات الشمسية من خلال دراسة تكوين المجال المغناطيسي في طبقة الكروموسفير. يشير الهيكل المعقد للميدان بخطوط ملتوية من القوة، جاهزة لإعادة الاتصال، إلى احتمال حدوث توهج.
البروز.الشواظ الشمسي عبارة عن كتل غازية باردة نسبيًا تظهر وتختفي في الهالة الساخنة. عند ملاحظتها باستخدام الإكليل في خط Ha، فإنها تكون مرئية على الطرف الشمسي كسحب لامعة على خلفية سماء داكنة. ولكن عند ملاحظتها باستخدام مخطط الطيف الضوئي أو مرشحات تداخل Lyot، فإنها تظهر كخيوط داكنة على خلفية كروموسفير ساطع.

أشكال البروز متنوعة للغاية، ولكن يمكن التمييز بين عدة أنواع رئيسية. تشبه البقع الشمسية الستائر التي يصل طولها إلى 100000 كيلومتر وارتفاعها 30000 كيلومتر وسمكها 5000 كيلومتر. بعض البروز لها بنية متفرعة. البروز النادرة والجميلة على شكل حلقة لها شكل دائري يبلغ قطرها تقريبًا. 50000 كم. تُظهِر جميع الشواظات تقريبًا بنية دقيقة من الخيوط الغازية، وربما تكرر بنية المجال المغناطيسي؛ الطبيعة الحقيقية لهذه الظاهرة ليست واضحة. يتحرك الغاز الموجود في الشواظات عادةً نحو الأسفل في تيارات بسرعة تتراوح من 1 إلى 20 كم/ثانية. الاستثناء هو "الشروقات" - الشواظات التي تطير إلى أعلى من السطح بسرعة 100-200 كم/ثانية، ثم تتراجع بشكل أبطأ. تولد الشواظات عند حواف مجموعات البقع الشمسية ويمكن أن تستمر لعدة دورات للشمس (أي عدة أشهر أرضية). أطياف البروز تشبه تلك الخاصة بالكروموسفير: خطوط مشرقة من الهيدروجين والهيليوم والمعادن على خلفية إشعاع مستمر ضعيف. عادة، تكون خطوط انبعاث البروز الهادئ أرق من خطوط الغلاف اللوني؛ ربما يرجع هذا إلى قلة عدد الذرات الموجودة على طول خط البصر في البروز. ويشير تحليل الأطياف إلى أن درجة حرارة البروز الهادئ هي 10,000-20,000 كلفن، وأن كثافته تبلغ حوالي 1010 سم/سم3. تُظهر البروزات النشطة خطوطًا من الهيليوم المتأين، مما يشير إلى ارتفاع درجة الحرارة بشكل ملحوظ. التدرج الحراري في البروزات كبير جداً، إذ أنها محاطة بهالة تبلغ درجة حرارتها 2,000,000 كلفن. ويتبع عدد البروزات وتوزيعها على طول خطوط العرض خلال دورة 11 سنة توزيع البقع الشمسية. ومع ذلك، عند خطوط العرض العليا يوجد حزام ثانٍ من الشواظات، والذي ينحرف نحو القطب خلال الفترة القصوى للدورة. لماذا تتشكل البروزات وما الذي يدعمها في الإكليل المخلخل ليس واضحا تماما.
تاج.الجزء الخارجي من الشمس - الإكليل - يضيء بشكل ضعيف ولا يمكن رؤيته بالعين المجردة إلا أثناء الكسوف الكلي للشمس أو باستخدام الكوروناغراف. ولكنه أكثر سطوعًا في الأشعة السينية وفي نطاق الراديو.
أنظر أيضاعلم الفلك خارج الغلاف الجوي. تتألق الإكليل في نطاق الأشعة السينية لأن درجة حرارتها تتراوح من 1 إلى 5 مليون كلفن، وتصل أثناء التوهجات إلى 10 ملايين كلفن. بدأ الحصول على أطياف الأشعة السينية للإكليل مؤخرًا من الأقمار الصناعية، وتمت دراسة الأطياف الضوئية لسنوات عديدة أثناء الكسوف الكلي. تحتوي هذه الأطياف على خطوط من الذرات المتأينة المتعددة من الأرجون والكالسيوم والحديد والسيليكون والكبريت، والتي تتشكل فقط عند درجات حرارة أعلى من 1,000,000 كلفن.

يتشكل الضوء الأبيض للإكليل، والذي يمكن رؤيته أثناء الكسوف على مسافة تصل إلى 4 أنصاف أقطار شمسية، نتيجة لتشتت إشعاع الغلاف الضوئي بواسطة إلكترونات الإكليل الحرة. وبالتالي فإن التغير في سطوع الإكليل مع الارتفاع يشير إلى توزيع الإلكترونات، وبما أن العنصر الرئيسي هو الهيدروجين المتأين بالكامل، فإن توزيع كثافة الغاز كذلك. تنقسم الهياكل الإكليلية بوضوح إلى مفتوحة (أشعة وفرش قطبية) ومغلقة (حلقات وأقواس)؛ يكرر الغاز المتأين تمامًا بنية المجال المغناطيسي في الإكليل، لأنه لا يمكن التحرك عبر خطوط القوة. ونظرًا لأن المجال ينبثق من الغلاف الضوئي ويرتبط بدورة البقع الشمسية التي تبلغ 11 عامًا، فإن مظهر الإكليل يتغير على مدار هذه الدورة. خلال فترة الحد الأدنى، تكون الإكليل كثيفة ومشرقة فقط في الحزام الاستوائي، ولكن مع تقدم الدورة تظهر الأشعة الإكليلية عند خطوط العرض الأعلى، وعند الحد الأقصى يمكن رؤيتها عند جميع خطوط العرض. وفي الفترة من مايو 1973 إلى يناير 1974، تمت ملاحظة الإكليل بشكل مستمر من قبل 3 أطقم من رواد الفضاء من محطة سكايلاب المدارية. وأظهرت بياناتهم أن "الثقوب" الإكليلية المظلمة، حيث تنخفض درجة حرارة وكثافة الغاز بشكل كبير، هي مناطق ينطلق منها الغاز إلى الفضاء بين الكواكب بسرعة عالية، مما يخلق تدفقات قوية في الرياح الشمسية الهادئة. المجالات المغناطيسية في الثقوب الإكليلية "مفتوحة"، أي. امتدت بعيدًا في الفضاء، مما سمح للغاز بالهروب من الهالة. هذه التكوينات الميدانية مستقرة تمامًا ويمكن أن تستمر خلال فترات الحد الأدنى من النشاط الشمسي لمدة تصل إلى عامين. يدور الثقب الإكليلي والتيار المرتبط به مع سطح الشمس لمدة 27 يومًا، وإذا ضرب التيار الأرض، فإنه يسبب في كل مرة عواصف مغنطيسية أرضية. توازن الطاقة في الغلاف الجوي الخارجي للشمس. لماذا تمتلك الشمس مثل هذه الهالة الساخنة؟ نحن لا نعرف ذلك بعد. ولكن هناك فرضية معقولة إلى حد ما مفادها أن الطاقة تنتقل إلى الغلاف الجوي الخارجي عن طريق الموجات الصوتية والمغناطيسية الهيدروديناميكية (MHD)، والتي تتولد عن الحركات المضطربة للغاز تحت الغلاف الضوئي. عند الدخول إلى الطبقات العليا المتخلخلة، تصبح هذه الموجات موجات صدمية، وتتبدد طاقتها، مما يؤدي إلى تسخين الغاز. تعمل الموجات الصوتية على تسخين طبقة الكروموسفير السفلية، وتنتشر موجات MHD على طول خطوط المجال المغناطيسي داخل الإكليل وتسخنه. جزء من الحرارة المنبعثة من الإكليل، بسبب التوصيل الحراري، يذهب إلى الغلاف اللوني ويشع في الفضاء هناك. تحافظ الحرارة المتبقية على الإشعاع الإكليلي في حلقات مغلقة وتسرع تدفق الرياح الشمسية في الثقوب الإكليلية.
أنظر أيضا

لقد فهم الناس منذ فترة طويلة أنه بدون الشمس لن تكون هناك حياة على الأرض، لأنه تم تعالى، وكان يعبد، وعندما يحتفلون بيوم الشمس، غالبا ما يقدمون تضحيات بشرية. لقد شاهدوها، وأنشأوا مراصد، وحلوا مثل هذه الأسئلة البسيطة للوهلة الأولى حول سبب سطوع الشمس أثناء النهار، وما هي الطبيعة المتأصلة للنجم، ومتى تغرب الشمس، وأين تشرق، وما هي الأشياء الموجودة حول الشمس، وما هي الأشياء التي تحيط بالشمس؟ خططوا لأنشطتهم بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها.

ولم يكن لدى العلماء أدنى فكرة عن وجود مواسم على النجم الوحيد في النظام الشمسي تشبه إلى حد كبير "موسم الأمطار" و"موسم الجفاف". ويتزايد نشاط الشمس بالتناوب في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، ويستمر أحد عشر شهرا، ويتناقص لنفس الفترة الزمنية. إلى جانب دورة نشاطها التي تبلغ أحد عشر عامًا، تعتمد حياة أبناء الأرض بشكل مباشر، لأنه في هذا الوقت تنبعث مجالات مغناطيسية قوية من أحشاء النجم، مما يسبب اضطرابات شمسية تشكل خطورة على الكوكب.

قد يتفاجأ البعض عندما يعلمون أن الشمس ليست كوكبًا. الشمس عبارة عن كرة ضخمة ومضيئة من الغازات، تحدث بداخلها تفاعلات نووية حرارية باستمرار، وتطلق طاقة تعطي الضوء والحرارة. ومن المثير للاهتمام أن مثل هذا النجم غير موجود في النظام الشمسي، وبالتالي يجذب جميع الكائنات الأصغر الموجودة في منطقة جاذبيته، ونتيجة لذلك تبدأ في الدوران حول الشمس على طول المسار.

وبطبيعة الحال، في الفضاء لا يقع النظام الشمسي بمفرده، ولكنه جزء من مجرة ​​درب التبانة، وهي مجرة ​​​​وهي نظام نجمي ضخم. وتفصل الشمس عن مركز مجرة ​​درب التبانة مسافة 26 ألف سنة ضوئية، وبالتالي فإن حركة الشمس حولها تكون دورة واحدة كل 200 مليون سنة. لكن النجم يدور حول محوره خلال شهر - وحتى ذلك الحين، فإن هذه البيانات تقريبية: إنها كرة بلازما، تدور مكوناتها بسرعات مختلفة، وبالتالي من الصعب تحديد مقدار الوقت الذي يستغرقه بالضبط دوران كامل. لذلك، على سبيل المثال، في منطقة خط الاستواء، يحدث هذا بعد 25 يومًا، وفي القطبين - 11 يومًا أكثر.

من بين جميع النجوم المعروفة اليوم، تحتل شمسنا المرتبة الرابعة من حيث السطوع (عندما يُظهر النجم نشاطًا شمسيًا، فإنه يضيء أكثر سطوعًا منه عندما ينحسر). هذه الكرة الغازية الضخمة بحد ذاتها بيضاء اللون، لكن بسبب أن غلافنا الجوي يمتص موجات قصيرة الطيف وتشتت شعاع الشمس على سطح الأرض، يصبح ضوء الشمس مصفرا، ولا يمكن رؤية اللون الأبيض إلا في يوم صاف وجميل على خلفية السماء الزرقاء

كونها النجم الوحيد في النظام الشمسي، فإن الشمس هي أيضًا المصدر الوحيد لضوءها (دون احتساب النجوم البعيدة جدًا). على الرغم من أن الشمس والقمر هما أكبر وألمع الأجسام في سماء كوكبنا، إلا أن الفرق بينهما كبير. في حين أن الشمس نفسها تنبعث من الضوء، فإن القمر الصناعي للأرض، كونه كائن مظلم تماما، يعكسه ببساطة (يمكننا القول أننا نرى الشمس أيضا في الليل عندما يكون القمر مضاء به في السماء).

كانت الشمس مشرقة - نجم شاب، عمره، وفقا للعلماء، أكثر من أربعة مليارات ونصف المليار سنة. ولذلك فهو يشير إلى نجم الجيل الثالث، الذي تشكل من بقايا النجوم الموجودة سابقا. يعتبر بحق أكبر جسم في النظام الشمسي، حيث أن وزنه أكبر بـ 743 مرة من كتلة جميع الكواكب التي تدور حول الشمس (كوكبنا أخف من الشمس بمقدار 333 ألف مرة وأصغر منها بـ 109 مرات).

جو الشمس

وبما أن درجة حرارة الطبقات العليا من الشمس تتجاوز 6 آلاف درجة مئوية، فهي ليست جسما صلبا: عند درجة الحرارة المرتفعة هذه، يتحول أي حجر أو معدن إلى غاز. توصل العلماء إلى مثل هذه الاستنتاجات مؤخرًا، حيث اقترح علماء الفلك سابقًا أن الضوء والحرارة المنبعثة من النجم هي نتيجة الاحتراق.

كلما زاد عدد علماء الفلك الذين لاحظوا الشمس، أصبحت أكثر وضوحا: لقد تم تسخين سطحها إلى الحد الأقصى لعدة مليارات من السنين، ولا شيء يمكن أن يحترق لفترة طويلة. وفقًا لإحدى الفرضيات الحديثة، تحدث نفس العمليات داخل الشمس كما في القنبلة الذرية - حيث يتم تحويل المادة إلى طاقة، ونتيجة للتفاعلات النووية الحرارية - الهيدروجين (تبلغ حصته في تكوين النجم حوالي 73.5٪). يتحول إلى هيليوم (حوالي 25٪).

الشائعات القائلة بأن الشمس على الأرض سوف تنطفئ عاجلاً أم آجلاً لا تخلو من أساس: كمية الهيدروجين الموجودة في القلب ليست غير محدودة. ومع احتراقها، تتوسع الطبقة الخارجية للنجم، بينما يتقلص القلب، على العكس من ذلك، ونتيجة لذلك تنتهي حياة الشمس وتتحول إلى سديم. ولن تبدأ هذه العملية قريبا. ووفقا للعلماء، فإن هذا لن يحدث قبل خمسة إلى ستة مليارات سنة.

أما بالنسبة للبنية الداخلية، وبما أن النجم عبارة عن كرة غازية، فإن الشيء الوحيد المشترك بينه وبين الكوكب هو وجود النواة.

جوهر

هنا تحدث جميع التفاعلات النووية الحرارية، مما يؤدي إلى توليد الحرارة والطاقة، والتي، متجاوزة جميع الطبقات اللاحقة من الشمس، تتركها في شكل ضوء الشمس والطاقة الحركية. يمتد قلب الشمس من مركز الشمس إلى مسافة 173000 كيلومتر (حوالي 0.2 نصف قطر شمسي). ومن المثير للاهتمام أن النجم يدور حول محوره بشكل أسرع بكثير في الطبقات العليا.

منطقة النقل الإشعاعي

تصطدم الفوتونات الخارجة من النواة في منطقة النقل الإشعاعي بجزيئات البلازما (الغاز المتأين المتكون من ذرات محايدة وجسيمات مشحونة وأيونات وإلكترونات) وتتبادل معها الطاقة. هناك الكثير من الاصطدامات التي يستغرقها أحيانًا حوالي مليون سنة حتى يمر الفوتون عبر هذه الطبقة، وهذا على الرغم من انخفاض كثافة البلازما ودرجة حرارتها عند الحدود الخارجية.

خط سرعة الدوران

توجد بين منطقة النقل الإشعاعي ومنطقة الحمل الحراري طبقة رقيقة جدًا حيث يحدث تكوين مجال مغناطيسي - تمتد خطوط المجال الكهرومغناطيسي بواسطة تدفقات البلازما، مما يزيد من شدتها. هناك كل الأسباب للاعتقاد بأن البلازما هنا تغير بنيتها بشكل كبير.

منطقة الحمل الحراري

بالقرب من السطح الشمسي، تصبح درجة حرارة المادة وكثافتها غير كافية لنقل الطاقة الشمسية إلا من خلال إعادة الإشعاع. لذلك، هنا تبدأ البلازما بالدوران، وتشكل دوامات، وتنقل الطاقة إلى السطح، وكلما اقتربت من الحافة الخارجية للمنطقة، كلما بردت أكثر، وتناقصت كثافة الغاز. في الوقت نفسه، فإن جزيئات الغلاف الضوئي الموجودة فوقها، مبردة على السطح، تدخل منطقة الحمل الحراري.

الفوتوسفير

الغلاف الضوئي هو الجزء الأكثر سطوعًا من الشمس والذي يمكن رؤيته من الأرض على شكل سطح الشمس (يُطلق عليه هذا الاسم تقليديًا، نظرًا لأن الجسم الذي يتكون من غاز ليس له سطح، لذلك يتم تصنيفه كجزء من الغلاف الجوي ).

وبالمقارنة مع نصف قطر النجم (700 ألف كيلومتر)، فإن الغلاف الضوئي عبارة عن طبقة رقيقة جدًا يبلغ سمكها من 100 إلى 400 كيلومتر.

ومن هنا يتم إطلاق الطاقة الضوئية والحركية والحرارية أثناء النشاط الشمسي. وبما أن درجة حرارة البلازما في الغلاف الضوئي أقل منها في أماكن أخرى، ويوجد إشعاع مغناطيسي قوي، تتشكل فيها البقع الشمسية، مما يؤدي إلى ظهور ظاهرة التوهجات الشمسية المعروفة.

على الرغم من أن التوهجات الشمسية لا تدوم طويلا، إلا أنه يتم إطلاق كمية كبيرة للغاية من الطاقة خلال هذه الفترة. وتتجلى في شكل جزيئات مشحونة أو الأشعة فوق البنفسجية أو البصرية أو الأشعة السينية أو أشعة جاما، وكذلك تيارات البلازما (على كوكبنا تسبب العواصف المغناطيسية التي تؤثر سلبا على صحة الإنسان).

الغاز الموجود في هذا الجزء من النجم رقيق نسبيًا ويدور بشكل غير متساوٍ للغاية: يبلغ دورانه في منطقة خط الاستواء 24 يومًا، وعند القطبين - ثلاثين يومًا. في الطبقات العليا من الفوتوسفير، يتم تسجيل الحد الأدنى من درجات الحرارة، بسبب وجود أيون مشحون واحد فقط من بين 10 آلاف ذرة هيدروجين (على الرغم من ذلك، حتى في هذه المنطقة تكون البلازما متأينة تمامًا).

كروموسفير

والكروموسفير هو الغلاف العلوي للشمس، ويبلغ سمكه 2 ألف كيلومتر. في هذه الطبقة، ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد، ويبدأ الهيدروجين والمواد الأخرى في التأين بنشاط. عادة ما تكون كثافة هذا الجزء من الشمس منخفضة، وبالتالي يصعب تمييزه عن الأرض، ولا يمكن رؤيته إلا في حالة كسوف الشمس، عندما يغطي القمر الطبقة الأكثر إشراقا من الغلاف الضوئي (يتوهج الكروموسفير) الأحمر في هذا الوقت).

تاج

الإكليل هو آخر غلاف خارجي حار جدًا للشمس، والذي يمكن رؤيته من كوكبنا أثناء كسوف الشمس الكلي: وهو يشبه الهالة المشعة. وفي أحيان أخرى يكون من المستحيل رؤيته بسبب كثافته وسطوعه المنخفضين للغاية.

وتتكون من شوازات ونوافير غاز ساخن يصل ارتفاعها إلى 40 ألف كيلومتر، وانفجارات نشطة تدخل الفضاء بسرعة كبيرة مكونة الرياح الشمسية المكونة من تيار من الجسيمات المشحونة. ومن المثير للاهتمام أن العديد من الظواهر الطبيعية لكوكبنا، على سبيل المثال، الأضواء الشمالية، ترتبط بالرياح الشمسية. وتجدر الإشارة إلى أن الرياح الشمسية بحد ذاتها خطيرة للغاية، وإذا لم يكن كوكبنا محميًا بالغلاف الجوي، فإنها ستدمر كل الكائنات الحية.

سنة الأرض

يتحرك كوكبنا حول الشمس بسرعة حوالي 30 كم/ث، ومدة دورته الكاملة تساوي سنة واحدة (يبلغ طول مداره أكثر من 930 مليون كم). عند النقطة التي يكون فيها القرص الشمسي أقرب إلى الأرض، يتم فصل كوكبنا عن النجم بمقدار 147 مليون كيلومتر، وفي أبعد نقطة - 152 مليون كيلومتر.

وتتغير "حركة الشمس" المرئية من الأرض على مدار العام، ويشبه مسارها شكل ثمانية، ممتدًا على طول محور الأرض من الشمال إلى الجنوب بانحدار قدره سبعة وأربعون درجة.

ويرجع ذلك إلى أن زاوية انحراف محور الأرض من العمودي على المستوى المداري تبلغ حوالي 23.5 درجة، وبما أن كوكبنا يدور حول الشمس، فإن أشعة الشمس تغير زاويتها كل يوم وكل ساعة (دون احتساب الوقت). خط الاستواء حيث يتساوى النهار مع الليل) ويقع في نفس النقطة.

في الصيف في نصف الكرة الشمالي، يميل كوكبنا نحو الشمس، وبالتالي فإن أشعة الشمس تضيء سطح الأرض بأقصى قدر ممكن. لكن في فصل الشتاء، نظرًا لأن مسار القرص الشمسي عبر السماء منخفض جدًا، فإن شعاع الشمس يسقط على كوكبنا بزاوية أكثر انحدارًا، وبالتالي ترتفع درجة حرارة الأرض بشكل ضعيف.

يتم تحديد متوسط ​​درجة الحرارة عند حلول الخريف أو الربيع وتقع الشمس على نفس المسافة بالنسبة إلى القطبين. في هذا الوقت، تكون الليالي والنهار متساوية الطول تقريبًا - وتنشأ على الأرض ظروف مناخية تمثل مرحلة انتقالية بين الشتاء والصيف.

تبدأ مثل هذه التغييرات بالحدوث في الشتاء، بعد الانقلاب الشتوي، عندما يتغير مسار الشمس عبر السماء وتبدأ في الارتفاع.

ولذلك، عندما يأتي الربيع، تقترب الشمس من الاعتدال الربيعي، ويصبح طول النهار والليل متساويين. وفي الصيف، 21 يونيو، يوم الانقلاب الصيفي، يصل قرص الشمس إلى أعلى نقطة له فوق الأفق.

يوم الارض

إذا نظرت إلى السماء من وجهة نظر أحد أبناء الأرض بحثًا عن إجابة لسؤال لماذا تشرق الشمس أثناء النهار وأين تشرق، فيمكنك أن تقتنع قريبًا بأن الشمس تشرق في الشرق، و يمكن رؤية موقعه في الغرب.

ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كوكبنا لا يتحرك حول الشمس فحسب، بل يدور أيضًا حول محوره، مما يؤدي إلى ثورة كاملة خلال 24 ساعة. إذا نظرت إلى الأرض من الفضاء، فيمكنك أن ترى أنها، مثل معظم كواكب الشمس، تدور عكس اتجاه عقارب الساعة، من الغرب إلى الشرق. بالوقوف على الأرض وملاحظة أين تظهر الشمس في الصباح، ترى كل شيء في صورة مرآة، وبالتالي تشرق الشمس من الشرق.

في الوقت نفسه، لوحظت صورة مثيرة للاهتمام: الشخص، الذي يراقب مكان الشمس، ويقف على نقطة واحدة، يتحرك مع الأرض في الاتجاه الشرقي. وفي الوقت نفسه، تبدأ أجزاء الكوكب التي تقع على الجانب الغربي، واحدة تلو الأخرى، في الإضاءة تدريجياً بنور الشمس. لذا. على سبيل المثال، يمكن رؤية شروق الشمس على الساحل الشرقي للولايات المتحدة قبل ثلاث ساعات من شروق الشمس على الساحل الغربي.

الشمس في حياة الأرض

ترتبط الشمس والأرض ببعضهما البعض بحيث لا يمكن المبالغة في تقدير دور أكبر نجم في السماء. بادئ ذي بدء، تشكل كوكبنا حول الشمس وظهرت الحياة. كما أن طاقة الشمس تعمل على تسخين الأرض، وينيرها شعاع الشمس، ويشكل مناخًا، ويبردها ليلًا، وبعد شروق الشمس، يدفئها مرة أخرى. ماذا يمكنني أن أقول، حتى الهواء بمساعدته اكتسب الخصائص اللازمة للحياة (لولا شعاع الشمس، لكان عبارة عن محيط سائل من النيتروجين يحيط بكتل من الجليد والأراضي المتجمدة).

الشمس والقمر، كونهما أكبر الأجسام في السماء، يتفاعلان بنشاط مع بعضهما البعض، ولا يضيئان الأرض فحسب، بل يؤثران أيضًا بشكل مباشر على حركة كوكبنا - ومن الأمثلة الصارخة على هذا الإجراء مد وجزر المد والجزر. إنهم يتأثرون بالقمر، وتلعب الشمس دورًا ثانويًا في هذه العملية، لكنهم لا يستطيعون الاستغناء عن تأثيره أيضًا.

الشمس والقمر، الأرض والشمس، يتدفق الهواء والماء، الكتلة الحيوية المحيطة بنا يمكن الوصول إليها، مواد خام للطاقة متجددة باستمرار يمكن استخدامها بسهولة (تقع على السطح، ولا تحتاج إلى استخراجها من الأرض) أحشاء الكوكب، فهي لا تولد نفايات مشعة وسامة).

لفت انتباه الجمهور إلى إمكانية استخدام مصادر الطاقة المتجددة منذ منتصف التسعينيات. في القرن الماضي، تقرر الاحتفال بيوم الشمس العالمي. وهكذا، في كل عام، في 3 مايو، يوم الشمس، تقام ندوات ومعارض ومؤتمرات في جميع أنحاء أوروبا تهدف إلى تعليم الناس كيفية استخدام شعاع النور في الخير، وكيفية تحديد وقت غروب الشمس أو الفجر حدوث الشمس.

على سبيل المثال، في يوم الشمس، يمكنك حضور برامج الوسائط المتعددة الخاصة، ورؤية مناطق ضخمة من الاضطرابات المغناطيسية ومظاهر مختلفة للنشاط الشمسي من خلال التلسكوب. في يوم الشمس، يمكنك إلقاء نظرة على العديد من التجارب الفيزيائية والعروض التوضيحية التي توضح بوضوح مدى قوة مصدر الطاقة الذي تتمتع به شمسنا. في كثير من الأحيان، في يوم الشمس، تتاح للزوار فرصة إنشاء ساعة شمسية واختبارها أثناء العمل.

- النجم الوحيد في النظام الشمسي: الوصف والخصائص بالصور والحقائق المثيرة للاهتمام والتكوين والبنية والموقع في المجرة والتطور.

الشمس هي مركز ومصدر الحياة لنظامنا الشمسي. وينتمي النجم إلى فئة الأقزام الصفراء ويحتل 99.86% من الكتلة الإجمالية لنظامنا، وتسود جاذبيته على جميع الأجرام السماوية. في العصور القديمة، فهم الناس على الفور أهمية الشمس للحياة الأرضية، ولهذا السبب تم العثور على ذكر النجم الساطع في النصوص الأولى واللوحات الصخرية. لقد كان الإله المركزي الذي يحكم الجميع.

دعونا ندرس الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام حول الشمس - النجم الوحيد في النظام الشمسي.

يمكن أن يصلح مليون كوكب أرضي بالداخل

• إذا ملأنا نجمنا، الشمس، فسيتسع بداخله 960 ألف كوكب أرضي. أما إذا تم ضغطها وحرمانها من المساحة الحرة، فسيرتفع العدد إلى 1.300.000، وتبلغ مساحة سطح الشمس 11.990 مرة أكبر من مساحة الأرض.

يحمل 99.86% من وزن النظام

• وكتلته أكبر بـ 330 ألف مرة من كتلة الأرض. يتم تخصيص حوالي ¾ للهيدروجين، والباقي للهيليوم.

مجال مثالي تقريبًا

• الفرق بين قطري الشمس الاستوائي والقطبي هو 10 كيلومترات فقط. وهذا يعني أن أمامنا أحد الأجرام السماوية الأقرب إلى الكرة.

وترتفع درجات الحرارة في الوسط إلى 15 مليون درجة مئوية

• في القلب، يتم إنشاء الحرارة نتيجة لعملية الاندماج حيث يتحول الهيدروجين إلى الهيليوم. عادةً ما تتوسع الأجسام الساخنة، لذلك قد ينفجر نجمنا ولكنه يظل متماسكًا بفعل الجاذبية القوية. ترتفع درجة حرارة السطح إلى 5600 درجة مئوية.

ذات يوم ستبتلع الشمس الأرض

• عندما تستهلك الشمس كامل مخزونها من الهيدروجين (130 مليون سنة)، فإنها ستتحول إلى الهيليوم. سيؤدي ذلك إلى زيادة حجمه واستيعاب الكواكب الثلاثة الأولى. هذه هي مرحلة العملاق الأحمر.

يومًا ما سيصل إلى حجم الأرض

• وبعد العملاق الأحمر سوف ينهار ويترك كتلة مضغوطة في كرة بحجم الأرض. هذه هي مرحلة القزم الأبيض.

يصل إلينا شعاع الشمس في 8 دقائق

• تبعد الأرض عن الشمس 150 مليون كيلومتر. تبلغ سرعة الضوء 300 ألف كيلومتر في الثانية، لذلك يستغرق الشعاع 8 دقائق و20 ثانية للوصول إلينا. ولكن من المهم أيضًا أن نفهم أن الأمر استغرق ملايين السنين حتى تنتقل الطاقة من قلب الشمس إلى السطح.

سرعة الشمس 220 كم/ث

• تبعد الشمس عن مركز المجرة ما بين 24000 إلى 26000 سنة ضوئية. ولذلك، فإنه يقضي 225-250 مليون سنة في مساره المداري.

تتغير المسافة بين الأرض والشمس على مدار العام

• تتحرك الأرض على طول مسار مداري بيضاوي الشكل، فتبلغ المسافة 147-152 مليون كيلومتر (وحدة فلكية).

هذا نجم في منتصف العمر

• يبلغ عمر الشمس 4.5 مليار سنة، مما يعني أنها قد احترقت بالفعل حوالي نصف احتياطياتها من الهيدروجين. لكن العملية ستستمر لمدة 5 مليارات سنة أخرى.

ويلاحظ وجود مجال مغناطيسي قوي

• تحدث التوهجات الشمسية أثناء العواصف المغناطيسية. ونحن نرى هذا على أنه تشكل بقع شمسية، حيث تلتوي الخطوط المغناطيسية وتدور مثل الأعاصير الأرضية.

النجم يولد الرياح الشمسية

• الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة التي تمر عبر النظام الشمسي بأكمله بسرعة 450 كم / ثانية. تظهر الرياح حيث يمتد المجال المغناطيسي للشمس.

اسم الشمس

• الكلمة نفسها تأتي من اللغة الإنجليزية القديمة، وتعني "الجنوب". هناك أيضًا جذور قوطية وجرمانية. قبل 700 م كان يوم الأحد يسمى "يوم مشمس". لعبت الترجمة دورًا أيضًا. أصبحت الكلمة اليونانية الأصلية heméra helíou هي الكلمة اللاتينية dies solis.

خصائص الشمس

الشمس هي نجم من نوع G من نجوم التسلسل الرئيسي بقدر مطلق يبلغ 4.83، وهو أكثر سطوعًا من حوالي 85% من النجوم الأخرى في المجرة، والعديد منها عبارة عن أقزام حمراء. يبلغ قطر الشمس 696342 كم وكتلتها 1.988×1030 كجم، وهي أكبر بـ 109 مرات من الأرض وأكبر منها بـ 333000 مرة.

إنه نجم، لذا فإن كثافته تختلف حسب الطبقة. يصل المتوسط ​​إلى 1.408 جرام/سم3. ولكن كلما اقتربنا من النواة يزداد إلى 162.2 جم/سم 3، وهو أعلى بـ 12.4 مرة من الأرض.

يظهر باللون الأصفر في السماء، لكن اللون الحقيقي هو الأبيض. الرؤية يتم إنشاؤها بواسطة الغلاف الجوي. ترتفع درجة الحرارة مع القرب من المركز. يتم تسخين النواة إلى 15.7 مليون كلفن، والإكليل - 5 مليون كلفن، والسطح المرئي - 5778 كلفن.

متوسط ​​القطر	1.392 10 9 م
استوائي	6.9551 10 8 م
محيط خط الاستواء	4.370 10 9 م
الضغط القطبي	9 10 −6
مساحة السطح	6.078 10 18 م²
مقدار	1.41 10 27 م3
وزن	1.99 10 30 كجم
متوسط ​​الكثافة	1409 كجم/م3
تسريع مجاني يقع عند خط الاستواء	274.0 م/ث²
سرعة الهروب الثانية (للسطح)	617.7 كم/ثانية
درجة الحرارة الفعالة الأسطح	5778 ك
درجة حرارة التيجان	~1,500,000 ك
درجة حرارة حبات	~13,500,000 ك
لمعان	3.85 10 26 واط (~3.75·10 28 لومن)
سطوع	2.01 10 7 وات/م²/ريال

تتكون الشمس من البلازما، ولذلك فهي تتمتع بمغناطيسية عالية. هناك قطبان مغناطيسيان شمالي وجنوبي، وتشكل الخطوط النشاط المرئي في الطبقة السطحية. تمثل البقع الداكنة نقاطًا باردة وتؤدي إلى التقلبات الدورية.

تحدث قذفات الكتلة الإكليلية والتوهجات عند إعادة ضبط خطوط المجال المغناطيسي. تستغرق الدورة 11 عامًا، يتضاءل خلالها النشاط ويتضاءل. يحدث أكبر عدد من البقع الشمسية عند أقصى نشاط.

يصل القدر الظاهري إلى -26.74، وهو أكثر سطوعًا بـ 13 مليار مرة من سيريوس (-1.46). تبعد الأرض عن الشمس 150 مليون كيلومتر = 1 وحدة فلكية. يستغرق شعاع الضوء 8 دقائق و19 ثانية ليقطع هذه المسافة.

تكوين وهيكل الشمس

النجم مملوء بالهيدروجين (74.9%) والهيليوم (23.8%). ومن العناصر الأثقل الأكسجين (1%)، والكربون (0.3%)، والنيون (0.2%)، والحديد (0.2%). ينقسم الجزء الداخلي إلى طبقات: المناطق الأساسية والإشعاعية والحمل الحراري والغلاف الضوئي والغلاف الجوي. يتمتع اللب بأعلى كثافة (150 جم/سم 3) ويشغل 20-25% من الحجم الإجمالي.

يقضي النجم شهرًا وهو يدور حول محوره، لكن هذا تقدير تقريبي، لأن هذه كرة بلازما. يظهر التحليل أن النواة تدور بشكل أسرع من الطبقات الخارجية. في حين أن الخط الاستوائي يقضي 25.4 يومًا في كل دورة، فإن القطبين يستغرقان 36 يومًا.

وفي قلب أي جرم سماوي، تتشكل الطاقة الشمسية نتيجة الاندماج النووي، الذي يحول الهيدروجين إلى هيليوم. يتم إنشاء ما يقرب من 99٪ من الطاقة الحرارية فيه.

بين مناطق الإشعاع والحمل الحراري توجد طبقة انتقالية - تاكولين. هناك تغير حاد ملحوظ في الدوران المنتظم لمنطقة الإشعاع والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري، مما يسبب تحولا خطيرا. وتقع منطقة الحمل الحراري على عمق 200 ألف كيلومتر تحت السطح، حيث تكون درجة الحرارة والكثافة أقل أيضًا.

السطح المرئي يسمى الفوتوسفير. وفوق هذه الكرة، يمكن للضوء أن ينتشر بحرية في الفضاء، ويطلق الطاقة الشمسية. سمك يغطي مئات الكيلومترات.

الجزء العلوي من الغلاف الضوئي أقل شأنا في التسخين من الجزء السفلي. ترتفع درجة الحرارة إلى 5700 كلفن، والكثافة 0.2 جم/سم3.

يتم تمثيل الغلاف الجوي للشمس بثلاث طبقات: الغلاف اللوني، والجزء الانتقالي، والإكليل. الأول يمتد لمسافة 2000 كم. تشغل الطبقة الانتقالية 200 كيلومتر وتسخن حتى 20.000-100.000 كلفن. ولا تحتوي الطبقة على حدود واضحة، ولكن هناك هالة ذات حركة فوضوية مستمرة ملحوظة. تصل درجة حرارة الهالة إلى 8-20 مليون كلفن، والتي تتأثر بالمجال المغناطيسي الشمسي.

الغلاف الشمسي عبارة عن كرة مغناطيسية تمتد إلى ما بعد الغلاف الشمسي (50 وحدة فلكية من النجم). وتسمى أيضًا الرياح الشمسية.

تطور ومستقبل الشمس

العلماء مقتنعون بأن الشمس ظهرت قبل 4.57 مليار سنة نتيجة انهيار جزء من سحابة جزيئية ممثلة بالهيدروجين والهيليوم. في الوقت نفسه، بدأ الدوران (بسبب الزخم الزاوي) وبدأ في التسخين مع زيادة الضغط.

تركزت معظم الكتلة في المركز، وتحول الباقي إلى قرص يشكل فيما بعد الكواكب التي نعرفها. أدت الجاذبية والضغط إلى زيادة الحرارة والاندماج النووي. حدث انفجار وظهرت الشمس. في الشكل يمكنك تتبع مراحل تطور النجوم.

النجم حاليًا في مرحلة التسلسل الرئيسي. داخل النواة، يتم تحويل أكثر من 4 ملايين طن من المادة إلى طاقة. درجة الحرارة ترتفع باستمرار. ويظهر التحليل أنه على مدى الـ 4.5 مليار سنة الماضية، أصبحت الشمس أكثر سطوعًا بنسبة 30%، مع زيادة قدرها 1% لكل 100 مليون سنة.

ويعتقد أنه سيبدأ في النهاية بالتوسع ويصبح عملاقًا أحمر. وبسبب الزيادة في الحجم، سيموت عطارد والزهرة وربما الأرض. وسيبقى في المرحلة العملاقة لحوالي 120 مليون سنة.

ثم ستبدأ عملية تقليل الحجم ودرجة الحرارة. وسوف يستمر في حرق الهيليوم المتبقي في القلب حتى نفاد الإمدادات. وفي غضون 20 مليون سنة سوف تفقد الاستقرار. سيتم تدمير الأرض أو تسخينها. وبعد 500 ألف سنة، ستبقى نصف كتلة الشمس فقط، وسيشكل الغلاف الخارجي سديمًا. ونتيجة لذلك، سنحصل على قزم أبيض سيعيش تريليونات السنين ثم يتحول إلى اللون الأسود فقط.

موقع الشمس في المجرة

الشمس أقرب إلى الحافة الداخلية لذراع أوريون في درب التبانة. المسافة من مركز المجرة هي 7.5-8.5 ألف فرسخ فلكي. يقع داخل فقاعة محلية - وهو تجويف في الوسط البينجمي به غاز ساخن.