الشمس عبارة عن كرة من النار، وفي أعماقها يحدث تفاعل نووي حراري باستمرار. ونتيجة لذلك تتحول ذرات الهيدروجين إلى ذرات هيليوم، وتنطلق طاقة هائلة. جزء صغير منه يعطي الحياة لكوكب الأرض. تسمى كرة نارية تتكون من الاندماج النووي نجم التسلسل الرئيسي.
يتميز نجمنا المنزلي بأنه " قزم أصفر" أي أن هذا التكوين على المقياس الكوني صغير، ولونه أصفر. لكن العين البشرية ترى أنها بيضاء. عمر القزم الأصفر قصير بشكل هجومي. عمرها حوالي 10 مليار سنة فقط. بمعايير الكون، العمر أمر مثير للسخرية. ولكن هذا هو بالضبط الوقت الذي يستغرقه الهيدروجين ليتحول بالكامل إلى هيليوم.
وبعد ذلك يتوسع النجم ويتحول إلى تكوين كوني آخر يسمى العملاق الأحمر. في هذه الحالة، يشتعل الهيليوم. فيبدأ بالتحول إلى كربون، ويزداد حجم النجم ويزداد. على سبيل المثال، ستصل الحدود الخارجية لشمسنا إلى الأرض، وتمتص عطارد والزهرة على طول الطريق. وبطبيعة الحال، لن تكون هناك أي حياة على الكوكب الأزرق. سوف تتبخر المحيطات، ولكن أساس كل شيء هو الماء.
عادة ما يبقى النجم في حالة العملاق الأحمر لمدة مليار سنة. ثم يتحول إلى سديم كوكبي. هذه سحابة غازية يوجد في مركزها قزم أبيض. وهذا أيضًا نجم، ولكن بدون أي مصدر للطاقة. لها كثافة هائلة ولمعان ضئيل. تمثل هذه الأقزام البيضاء في مجرتنا حوالي 10% من إجمالي عدد النجوم.
ولكن هذه نهاية الطريق، وأين يبدأ؟ كيف يتكون النجم الشاب وكيف ظهرت شمسنا ونظامنا الشمسي؟ وهناك نظرية واضحة في هذا الشأن تفسر ظهور نجوم التسلسل الرئيسي.
ظهور الشمس
منذ حوالي 5 مليارات سنة، لم يكن هناك شيء في المكان الذي نحن فيه الآن. لم تكن هناك أرض، ولا كواكب أخرى، ولا شمس. كانت المساحة بأكملها مليئة بجزيئات الهيدروجين. لقد شكلوا سديمًا ضخمًا وتحركوا بحرية في الفضاء. لكن لا شيء يدوم إلى الأبد تحت القمر (في هذه الحالة، تحت مركز المجرة). تحت تأثير قوى الجاذبية، بدأت سحابة الهيدروجين بالتحول تدريجياً إلى قمع وتدور حول محورها.
لماذا حدث هذا؟ الجاذبية هي المسؤولة عن كل شيء. على نفس الأرض، على سبيل المثال، بفضلهم، يتم تشكيل الأعاصير القوية والزوابع. الكون كله يعيش وفقا لنفس القوانين. فقط الأعاصير في الفضاء الخالي من الهواء هي الأكبر حجمًا وتوجد لملايين السنين. حدث إعصار مماثل قبل 5 مليارات سنة. كان هو الذي تسبب في ظهور القزم الأصفر.
كان قمع الغاز الضخم يدور بشكل أسرع وأسرع، وفي وسطه كانت كثافة الهيدروجين تتزايد. ارتفعت درجة الحرارة وفقا لذلك. وأخيراً وصلت إلى قيمة حرجة وأثارت بداية رد فعل نووي حراري. هكذا ولدت الشمس. وقد تشكلت بالكامل قبل 4.6 مليار سنة. أي أن القزم الأصفر قد عاش في الوقت الحالي نصف حياته. ومع كل مليار سنة جديدة تعيشها، تصبح أكثر إشراقا وأكثر سطوعا. ما هو هيكلها الداخلي؟
البنية الداخلية للشمس
كتلة الشمس تعادل 99٪ من النظام الشمسي بأكمله وتساوي 2 × 10 27 طن. أما النسبة المتبقية فتأتي من الكواكب والأقمار الصناعية والمذنبات والكويكبات. قطر النجم يساوي 109 قطر الأرض ويبلغ 1.39 مليون كيلومتر. ومن القزم الأصفر إلى الكوكب الأزرق 149.6 مليون كيلومتر. هذا هو ما يسمى وحدة فلكية. ويبعد مركز مجرة درب التبانة عن الشمس 26 ألف سنة ضوئية. يقوم النجم بدورة واحدة في مداره كل 200 مليون سنة. ويتحرك حول مركز المجرة بسرعة 217 كم/ث.
في وسط النجم هو جوهر. يحتوي على 40% من إجمالي كتلة الشمس. ويبلغ قطرها حوالي 350 ألف كيلومتر. كثافة النواة هائلة وتصل إلى 150 مرة كثافة الماء. تبلغ درجة حرارة نواة الشمس حوالي 13.6 مليون درجة مئوية. وفي القلب يحدث التفاعل النووي الحراري ويتم إطلاق الطاقة، حيث تندمج جزيئات الهيدروجين مع بعضها البعض تحت تأثير درجة الحرارة والكثافة وتتحول إلى الهيليوم. وفي هذه الحالة، تنبعث النيوترينوات وفوتونات جاما.
تتحلل فوتونات جاما أثناء انتقالها إلى الغلاف الشمسي الخارجي إلى فوتونات ذات طاقة أقل، ولا تتغير النيوترينوات بأي شكل من الأشكال عند المرور عبر الكتلة الساخنة.
وراء جوهر هو منطقة الحمل الحراري. ظروف درجة الحرارة فيه أقل بكثير ولا تتجاوز 5 ملايين درجة مئوية بالقرب من القلب. وبطبيعة الحال، لا يمكن أن يحدث الاندماج النووي عند درجة الحرارة هذه. ويبلغ سمك هذه المنطقة حوالي 300 ألف كيلومتر. عند هذه المسافة تنخفض درجة الحرارة إلى 6 آلاف درجة مئوية. تتمثل مهمة المنطقة في نقل درجة الحرارة المرتفعة ببطء شديد وتدريجي إلى سطح النجم. يتم أيضًا إنشاء المجال المغناطيسي للقزم الأصفر في منطقة الحمل الحراري.
يمتد كذلك الفوتوسفير. ويعتبر سطح نجمنا الأصلي. ومن هنا يأتي الإشعاع الشمسي. وعند الحافة الخارجية للغلاف الضوئي تصل درجة الحرارة إلى 4.5 ألف درجة مئوية. ويتم حساب جميع المسافات من سطح هذه الطبقة، بما في ذلك المسافة إلى الأرض.
الغلاف الضوئي محاط بقشرة خارجية رقيقة جدًا. تسمى - كروموسفير. سمكها لا يتجاوز 2 ألف كيلومتر. ترتفع درجة الحرارة في الغلاف الضوئي وتصل إلى 10 آلاف درجة مئوية. وفي بعض المناطق يمكن أن تصل إلى 20 ألف درجة. الكثافة في هذه المنطقة منخفضة نسبيا، وجزيئات الهيدروجين هي السائدة. أنها تعطي الغلاف الخارجي اللون الأحمر.
الهالة الشمسية فوق سطح الشمس
يحيط بالفوتوسفير من الأعلى الهالة الشمسية. كثافة الطبقة منخفضة جدًا، لكن درجة الحرارة مرتفعة. تصل إلى 1-2 مليون درجة مئوية. لماذا يحدث هذا؟ هناك فرضية مفادها أن السبب هو المجال المغناطيسي. بسبب تأثيرها، تحدث التوهجات الشمسية. يقومون بتسخين الهالة إلى درجات حرارة عالية. التاج نفسه غير مرئي عمليا بسبب كثافته المنخفضة. ويمكن ملاحظته من الأرض أثناء كسوف الشمس، عندما يحجب القمر الشمس بالكامل. في هذه اللحظة لوحظ توهج حول القمر الصناعي للأرض، وهو ليس أكثر من هالة.
يتدفق تيار ضخم من الجزيئات المتأينة باستمرار من الهالة. هذا الرياح المشمسة، وهي بلازما الهيليوم والهيدروجين. تنتقل الجسيمات بسرعات تتراوح من 400 إلى 750 كيلومترًا في الثانية. إنها تتخلل النظام الشمسي بأكمله، وتنهي طريقها في الغلاف الشمسي. وهذا هو المكان الذي يبدأ فيه الوسط البينجمي، وتميل سرعة الجسيمات المتأينة إلى الصفر.
تؤثر الرياح الشمسية سلباً على أسطح كواكب المجموعة الشمسية. كما أن لها تأثير سلبي على الأرض. لكن المجال المغناطيسي القوي للكوكب الأزرق يخلق درعا واقيا. وبفضله لا تستطيع الرياح الشمسية اختراق سطح الأرض.
مجال مغناطيسي
تتمتع البلازما الشمسية بموصلية كهربائية عالية جدًا. وبناء على ذلك، ينشأ فيه تيار كهربائي، ونتيجة لذلك، مجال مغناطيسي. تتمتع الشمس بمجال مغناطيسي عام ومجالات مغناطيسية محلية. يتغير المجال المغناطيسي الكلي قطبيته كل 22 عامًا. وتعتمد هذه العملية على النشاط الشمسي. عندما يكون النشاط عند الحد الأدنى، يكون التوتر عند القطبين عند الحد الأقصى. يزداد النشاط الشمسي، وتقل شدة المجال.
تتمتع المجالات المغناطيسية المحلية بكثافة أكبر وانتظام أقل على مساحة صغيرة مقارنة بالمجال العام. إذا كانت المساحة كبيرة، فإن التوتر منخفض. لوحظت أقوى المجالات المغناطيسية في البقع الشمسية. يكون هذا ملحوظًا بشكل خاص عندما تتطابق قطبية المجال المحلي في الاتجاه مع قطبية المجال العام. بشكل عام، هذه المجالات غير مستقرة ولا تدوم سوى بضع دورات من الشمس.
البقع الداكنة على الشمس
النشاط الشمسي
أولا دعونا نحدد بقع الشمس. هذه مناطق مظلمة مرئية بوضوح، ودرجة الحرارة فيها أقل من الأجزاء الأخرى من الغلاف الضوئي. والحقيقة هي أنه في هذه الأماكن، تظهر خطوط الكهرباء من المجالات المغناطيسية القوية من أعماق القزم الأصفر. إنها تمنع حركة المادة، وبالتالي تقلل من التوزيع الموحد للطاقة الحرارية. عدد البقع الشمسية هو المؤشر الرئيسي للنشاط الشمسي.
يمثل النشاط الشمسي بحد ذاته ظواهر مختلفة ناجمة عن توليد المجالات المغناطيسية. ويتجلى في شكل مشاعل وتغيرات في قوة الإشعاع الكهرومغناطيسي واضطرابات في الرياح الشمسية وظواهر أخرى. ونتيجة لكل هذا، يضطرب الوسط بين الكواكب. والذي يتجلى في شكل نشاط مغناطيسي أرضي، على سبيل المثال، على نفس الأرض.
من حيث الوقت، يمكن أن يكون النشاط الشمسي قصير المدى أو طويل الأمد. وفي الحالة الثانية يؤثر بشكل جذري على مناخ الكوكب الأزرق. على سبيل المثال، يرتبط الاحتباس الحراري الملحوظ اليوم ارتباطًا مباشرًا بالنشاط طويل المدى للنجم الأصفر. لكن آلية مثل هذا التأثير لم تتم دراستها بعد إلا قليلاً.
غطى القمر الشمس فحدث كسوف
يحدث كسوف الشمس عندما يحجب القمر الشمس كليًا أو جزئيًا عن مراقبه على الأرض. هذه الظاهرة ممكنة فقط في قمر جديد. هذه مرحلة معينة عندما يكون النجم الأصفر والكوكب الأزرق والقمر على نفس الخط. وفي هذه الحالة يقع القمر الصناعي للأرض في المنتصف. مدة الفاصل بين القمر الجديد 29.5 يومًا.
ويحدث في المتوسط 235 كسوفًا للشمس كل 100 عام. علاوة على ذلك، فإن القرص الشمسي مغلق تماما في 62 حالة. 159 حالة إغلاق جزئي للقرص. أي أن القمر الصناعي للأرض لا يمر عبر مركز القرص الشمسي، بل يخفي عن الراصد جزءا منه فقط. السماء تظلم قليلا. ويمكن ملاحظة مثل هذا الكسوف على مسافة حوالي 2 ألف كيلومتر من المنطقة التي يغطي فيها القمر الشمس بالكامل.
وفي 14 حالة لوحظ حدوث كسوف حلقي. في هذه الحالة، يمر القمر الصناعي على طول قرص الشمس، ولكن يتبين أن قطره أصغر، لذلك لا يمكنه إخفاء النجم عن الراصد.
أثناء الكسوف الكلي، تكون الهالة الشمسية مرئية بوضوح. لكن البشرية ستكون قادرة على الإعجاب بها لمدة لا تزيد عن 600 مليون سنة. بعد هذه الفترة الزمنية، سيتحرك القمر بعيدًا عن الأرض بحيث لن يكون من الممكن حدوث كسوف كلي للشمس. والحقيقة هي أن القمر الصناعي يتحرك بشكل أسرع وأسرع، والكوكب الأزرق يتباطأ تدريجيا في دورانه. وبذلك يبتعد القمر عن الأرض بمقدار 4 سم كل عام.
أما الشمس فسوف تشرق لفترة طويلة في الفضاء مما يمنح أبناء الأرض الدفء والحياة. وستمر مليارات السنين قبل أن تبدأ التغيرات الجذرية التي قد تؤثر سلباً على الكوكب الأزرق. دعونا نأمل أنه بحلول هذا الوقت سوف تجد الحضارة الإنسانية فرصة لحماية نفسها من الدمار. الشيء الوحيد الذي لن يكون ممكنًا هو إنقاذ الشمس نفسها. بعد كل شيء، يعيش الكون في إطار الدورات الكونية، لكل منها بدايتها ونهايتها.
