الشمس: نجم الحرارة والضوء

الشمس هي أكبر نجم في المجموعة الشمسية (Solar system)، ويمثل هذا النجم أكثر من 99.8% من إجمالي كتلة المجموعة الشمسية، أما كوكب المشترى فهو يمثل غالبية الجزء المتبقي.
وغالباً ما يُقال أن الشمس "نجم عادي"، وهذا حقيقي لأنه توجد العديد من النجوم الأخرى الشبيهة به. وتشكل النجوم الصغيرة نسبة أكبر من النجوم الكبيرة، والنجوم التي تعتبر متوسطة في حجمها تكون أقل من نصف حجم الشمس.

- القطر/Diameter
1.390.000 كم.
- الكتلة/Mass
1.989030 كجم.
- الحرارة على السطح/ Surface temperature
5.800 كلفين (Kelvin).
- الحرارة من الداخل/Core temperature
15.600.000 كلفين (Kelvin)
(وكلها أرقام تقريبية).

وقد تم تجسيد الشمس في العديد من الأساطير حيث أسماها اليونانيون (Helios) هليوس، والرومان (Sol) سول. ومن قبلهم القدماء المصريون حيث كان هناك إله للشمس يسمي "آتون".
وتتكون الشمس فى وقتنا الحاضر من 75% هيدروجين (Hydrogen)، و25% هليوم (Helium) - الهليوم عنصر غازي خفيف عديم الوزن، وباقي العناصر الأخرى تكون من "المعادن" لكن نسبتها بسيطة للغاية حيث تشكل 0.1% فقط. وتتغير هذه المكونات ببطء بمرور الوقت حيث تحول الشمس الهيدروجين إلي هليوم بداخلها.

وتظهر الطبقات الخارجية للشمس فى دوران تبايني، فعند خط الاستواء يدور السطح مرة كل 25 يوماً وبالقرب من القطبين أكثر من 36 يوماً، ويرجع ذلك نتيجة إلي أن الشمس تكوينها ليس صلباً مثل الأرض. ويمكننا رؤية مثل هذه التأثيرات المشابهة في الكواكب الغازية. يمتد هذا الدوران التبايني إلي داخل الشمس لكن مركز الشمس يدور متماسكاً لأنه جسم صلب.

وبالنسبة لدرجات حرارة الشمس عند المركز تكون مرتفعة للغاية وتبلغ أقصي معدلاتها، فدرجة الحرارة عند المركز = 15.6 مليون كلفين (Kelvin).
أما القياسات الأخرى فتتمثل فى التالى:
- الضغط عند المركز = 250 مليار جوية (وحدة ضغط).
- كثافة الشمس = أعلي من كثافة الماء بحوالي 150 مرة.
وتنبعث طاقة الشمس من خلال التفاعلات الناتجة عن التحام النوي الذرية وتقدر بـ 33 e 3.86 إرجس (ergs)/ ثانية (386 مليار مليار ميجاوات). وفي كل ثانية يتحول حوالي 700.000.000 طناً من الهيدروجين إلي حوالي 695.000.000 طناً من الهليوم، وحوالي 5.000.000 طناً من الطاقة = 33 e 3.86 إرجس (ergs) علي هيئة أشعة جاما، والتي تنتقل إلي سطح الشمس بعد ذلك. وتمتص هذه الطاقة بشكل مستمر ويعاد انبعاثها بدرجات حرارة منخفضة، فعندما تصل للسطح تكون علي هيئة ضوء مرئي، فقبل وصولها إلى السطح مباشرة تنتقل الحرارة بواسطة الحمل الحراري (انتقال الحرارة من جزء من السائل أو الغاز إلي جزء آخر كأن يتم ذلك عن طريق ارتفاع الماء الحار وهبوط الماء البارد في إناء علي النار) - وليس الإشعاع.

ويطلق علي سطح الشمس فوتوسفير (Photosphere) وتصل درجة حرارته إلي حوالي 5800 كلفين. أما كُلفة الشمس (Sunspot) هي بقع داكنة تبدو بين فترة وأخرى علي سطح الشمس وتعد من المناطق الباردة حيث تصل درجة حرارتها حوالي 3800 كلفن فقط، ووصفها بأنها داكنة أو مظلمة يكون عند عقد مقارنة بينها فقط وبين المناطق التي تحيط بها. هذه الكُلف كبيرة في حجمها حيث يصل قطرها 50.000 كم، التى تتكون بواسطة تفاعلات معقدة للغاية ليست مفهومة إلي حد كبير للمجال المغناطيسي للشمس.
ثم يأتي بعد الفوتوسفير طبقة الكروموسفير (Chromosphere) وتمثل منطقة صغيرة، ثم طبقة الكورونا (Corona) وتعرف باسم الهالة وتمتد لملايين الكيلومترات في الفضاء لكن لا يمكن رؤيتها إلا خلال فترة الكسوف، وتزيد درجة حرارتها فوق 1.000.000 كلفين.
والمجال المغناطيسي للشمس قوي للغاية لكنه معقد أيضاً، ويمتد إلي ما بعد بلوتو ويعرف باسمين: (Magnetospher and Heliosphere).

وبالإضافة إلي الحرارة والضوء توجد جزيئات وجسيمات بها شحنات تنبعث من الشمس وتعرف باسم الرياح الشمسية (الإلكترون والبروتون) والتي تمتد علي نطاق النظام الشمسي بسرعة 450 كم/ثانية. وهذه الرياح ومعظم الجسيمات الأخرى العالية في طاقاتها والتي تنبعث من الوهج الشمسي لها تأثير بالغ علي الأرض والتي تأتي من التأثير الإشعاعي إلي الشفق القطبي الشمالي.
قد تؤثر هذه الرياح الشمسية علي المذنبات والكواكب الأخرى. ويمكن رؤية النتوءات والبروزوالشواظ الشمسية (كتلة من غاز تشبه السحابة تنبعث من جو الشمس الغازي) بوضوح في الطُنف الشمالي للشمس (والطُنف هي الحافة الخارجية من قرصه).

وبالإضافة إلي الحرارة والضوء توجد جزيئات وجسيمات بها شحنات تنبعث من الشمس وتعرف باسم الرياح الشمسية (الإلكترون والبروتون) والتي تمتد علي نطاق النظام الشمسي بسرعة 450 كم/ثانية. وهذه الرياح ومعظم الجسيمات الأخرى العالية في طاقاتها والتي تنبعث من الوهج الشمسي لها تأثير بالغ علي الأرض والتي تأتي من التأثير الإشعاعي إلي الشفق القطبي الشمالي.
قد تؤثر هذه الرياح الشمسية علي المذنبات والكواكب الأخرى. ويمكن رؤية النتوءات والبروز والشواظ الشمسية (كتلة من غاز تشبه السحابة تنبعث من جو الشمس الغازي) بوضوح في الطُنف الشمالي للشمس (والطُنف هي الحافة الخارجية من قرصه).
ويبلغ عمر الشمس حوالي 4.5 مليار سنة، ومنذ ميلادها فقد استهلكت حوالي نصف كمية الهيدروجين في مركزها. وستستمر الشمس في إرسال أشعتها وحرارتها لسطح الأرض لحوالي خمس مليارات سنة إضافية وسيتعرض الضوء المنبعث منها للضعف، وبمجرد أن ينفذ وقودها من الهيدروجين سيتغير نشاطها الإشعاعي والذي من المتوقع أن يلحق الضرر بالأرض وتكون ما يسمي بغمامة الكواكب.

* كواكب المجموعة الشمسية:
توجد تسعة كواكب تدور حول الشمس، وعدد كبير من الأجسام الأخرى الصغيرة التي تدور في فلكها:
عطارد (Mercury).
الزهرة (Venus).
الأرض (Earth).
زحل (Saturn).
المشترى (Jupiter).
أورانوس (Uranus).
نبتون (Neptune).
بلوتو (Pluto) (وقد يصنف العلماء "بلوتو"على أنه ليس كوكباً لبعده البالغ عن الشمس).
المريخ (Mars).