الشمس هي مجال ضخم من الغازات الساخنة التي تنتج طاقة هائلة وضوءًا وتجعل الحياة على الأرض ممكنة.
هذا الجسم السماوي هو الأكبر والأكثر كتلة في النظام الشمسي. من الأرض إليها المسافة من 150 مليون كيلومتر. يستغرق وصول الحرارة وضوء الشمس إلينا حوالي ثماني دقائق. تسمى هذه المسافة أيضًا بثماني دقائق ضوئية.
يتكون النجم الذي يدفئ أرضنا من عدة طبقات خارجية مثل الفوتوسفير والكروموسفير والهالة الشمسية. تخلق الطبقات الخارجية من الغلاف الجوي للشمس طاقة على السطح تتسبب في فقاعات وتنفجر من داخل النجم ، ويتم التعرف عليها على أنها ضوء الشمس.
مكونات الطبقة الخارجية للشمس
الطبقة التي نراها تسمى فوتوسفير أو مجال الضوء. يتميز الغلاف الضوئي بحبيبات بلازما ساطعة وغليظة وبقع شمسية أغمق وأكثر برودة تحدث عندما تشق الحقول المغناطيسية للشمس عبر السطح. تظهر البقع وتتحرك عبر قرص الشمس. بعد ملاحظة هذه الحركة ، خلص علماء الفلك إلى أن كوكبنا النجمييستدير حول محوره. نظرًا لعدم وجود قاعدة صلبة للشمس ، تدور مناطق مختلفة بسرعات مختلفة. تكمل مناطق خط الاستواء دائرة كاملة في حوالي 24 يومًا ، بينما قد تستغرق الدورات القطبية أكثر من 30 يومًا (لإكمال الدوران).
ما هو الفوتوسفير؟
الغلاف الضوئي هو أيضًا مصدر التوهجات الشمسية: ألسنة اللهب التي تمتد مئات الآلاف من الأميال فوق سطح الشمس. تنتج التوهجات الشمسية دفعات من الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والإشعاع الكهرومغناطيسي وموجات الراديو. مصدر انبعاث الأشعة السينية والراديو مباشرة من الهالة الشمسية
ما هو الكروموسفير؟
المنطقة المحيطة بالفوتوسفير ، وهي الغلاف الخارجي للشمس ، تسمى الكروموسفير. تفصل منطقة ضيقة الإكليل عن الكروموسفير. ترتفع درجة الحرارة بشكل حاد في المنطقة الانتقالية ، من بضعة آلاف من الدرجات في الكروموسفير إلى أكثر من مليون درجة في الهالة. يصدر الغلاف اللوني توهجًا ضارب إلى الحمرة ، مثل احتراق الهيدروجين شديد السخونة. لكن الحافة الحمراء لا يمكن رؤيتها إلا أثناء الكسوف. في أوقات أخرى ، يكون الضوء المنبعث من الكروموسفير خافتًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته على الغلاف الضوئي الساطع. تنخفض كثافة البلازما بسرعة ، وتتحرك صعودًا من الكروموسفير إلى الإكليل عبر منطقة الانتقال.
ما هي الهالة الشمسية؟ الوصف
يبحث علماء الفلك بلا كلل في لغز الإكليل الشمسي. ماذا تحب
هذا هو الغلاف الجوي للشمس أو طبقتها الخارجية. تم إعطاء هذا الاسم بسببأن ظهوره يصبح واضحًا عند حدوث كسوف كلي للشمس. تمتد الجسيمات من الإكليل بعيدًا في الفضاء ، وفي الواقع ، تصل إلى مدار الأرض. يتم تحديد الشكل بشكل أساسي بواسطة المجال المغناطيسي. تشكل الإلكترونات الحرة في حركة الإكليل على طول خطوط المجال المغناطيسي العديد من الهياكل المختلفة. غالبًا ما تكون الأشكال التي تُرى في الهالة فوق البقع الشمسية على شكل حدوة حصان ، مما يؤكد أيضًا أنها تتبع خطوط المجال المغناطيسي. من أعلى هذه "الأقواس" ، يمكن أن تمتد اللافتات الطويلة ، على مسافة من قطر الشمس أو حتى أكثر ، كما لو كانت هناك عملية ما تسحب المواد من أعلى الأقواس إلى الفضاء. يتضمن هذا الرياح الشمسية ، التي تهب إلى الخارج عبر نظامنا الشمسي. أطلق علماء الفلك على هذه الظاهرة اسم "خوذة السربنتين" بسبب تشابهها مع الخوذات الخشنة التي كان يرتديها الفرسان ويستخدمها بعض الجنود الألمان قبل عام 1918
مما يتكون التاج
المادة التي تتكون منها الهالة الشمسية شديدة السخونة وتتكون من بلازما مخلخلة. تبلغ درجة الحرارة داخل الهالة أكثر من مليون درجة ، وهي أعلى بكثير من درجة الحرارة على سطح الشمس ، والتي تبلغ حوالي 5500 درجة مئوية. ضغط وكثافة الهالة أقل بكثير مما هي عليه في الغلاف الجوي للأرض.
من خلال مراقبة الطيف المرئي للإكليل الشمسي ، تم العثور على خطوط انبعاث ساطعة بأطوال موجية لا تتطابق مع المواد المعروفة. في هذا الصدد ، اقترح علماء الفلك وجود "كورونيوم"كالغاز الرئيسي في الهالة. ظلت الطبيعة الحقيقية لهذه الظاهرة غامضة إلى أن تم اكتشاف أن الغازات التاجية كانت شديدة الحرارة فوق 1،000،000 درجة مئوية. مع درجة الحرارة المرتفعة هذه ، فإن العنصرين المهيمنين ، الهيدروجين والهيليوم ، يخلوان تمامًا من إلكتروناتهما. حتى المواد الصغيرة مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين يتم تجريدها لتتحول إلى نوى عارية. فقط المكونات الأثقل (الحديد والكالسيوم) قادرة على الاحتفاظ ببعض إلكتروناتها في درجات الحرارة هذه. ظل الانبعاث من هذه العناصر شديدة التأين التي تشكل الخطوط الطيفية لغزا لعلماء الفلك الأوائل حتى وقت قريب.
السطوع وحقائق مثيرة للاهتمام
سطح الشمس ساطع للغاية ، وكقاعدة عامة ، لا يمكن الوصول إلى الغلاف الجوي الشمسي لرؤيتنا ، كما أن هالة الشمس غير مرئية بالعين المجردة. الطبقة الخارجية من الغلاف الجوي رقيقة وضعيفة للغاية ، لذلك لا يمكن رؤيتها إلا من الأرض في الوقت الذي يحدث فيه كسوف الشمس أو باستخدام تلسكوب خاص يحاكي الكسوف من خلال تغطية القرص الشمسي اللامع. تستخدم بعض أجهزة الفحص التاجي تلسكوبات أرضية ، بينما يتم تنفيذ البعض الآخر على الأقمار الصناعية.
سطوع الإكليل الشمسي في الأشعة السينية يرجع إلى درجة حرارتها الهائلة. من ناحية أخرى ، يصدر الغلاف الضوئي الشمسي القليل جدًا من الأشعة السينية. يسمح هذا برؤية الهالة عبر قرص الشمس عندما نلاحظها في الأشعة السينية. لهذا الغرض ، يتم استخدام بصريات خاصة تسمح لك برؤية الأشعة السينية. فيفي أوائل سبعينيات القرن الماضي ، استخدمت أول محطة فضاء أمريكية ، Skylab ، تلسكوبًا للأشعة السينية ، كان من خلاله يمكن رؤية الهالة الشمسية والبقع أو الثقوب الشمسية بوضوح لأول مرة. خلال العقد الماضي ، تم توفير قدر هائل من المعلومات والصور عن هالة الشمس. بمساعدة الأقمار الصناعية ، أصبح الوصول إلى الهالة الشمسية أكثر سهولة للحصول على ملاحظات جديدة ومثيرة للاهتمام للشمس وخصائصها وطبيعتها الديناميكية.
درجة حرارة الشمس
على الرغم من أن الهيكل الداخلي لللب الشمسي مخفي عن المراقبة المباشرة ، إلا أنه يمكن استنتاج باستخدام نماذج مختلفة أن أقصى درجة حرارة داخل نجمنا تبلغ حوالي 16 مليون درجة (مئوية). تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي - السطح المرئي للشمس - حوالي 6000 درجة مئوية ، لكنه يرتفع بشكل حاد للغاية من 6000 درجة إلى عدة ملايين درجة في الهالة ، في منطقة 500 كيلومتر فوق الفوتوسفير.
الشمس أكثر سخونة من الداخل من الخارج. ومع ذلك ، فإن الغلاف الجوي الخارجي للشمس ، الهالة ، هو بالفعل أكثر سخونة من الغلاف الضوئي.
في أواخر الثلاثينيات ، اكتشف Grotrian (1939) و Edlen أن الخطوط الطيفية الغريبة التي لوحظت في طيف الإكليل الشمسي تنبعث من عناصر مثل الحديد (Fe) والكالسيوم (Ca) والنيكل (Ni) في مراحل عالية جدا من التأين. وخلصوا إلى أن الغاز الإكليلي شديد الحرارة حيث تتجاوز درجات الحرارة المليون درجة.
لا يزال السؤال عن سبب سخونة هالة الشمس أحد أكثر الألغاز إثارة في علم الفلك.على مدى السنوات الستين الماضية. لا توجد إجابة محددة لهذا السؤال حتى الآن.
على الرغم من أن الإكليل الشمسي ساخن بشكل غير متناسب ، إلا أنه يحتوي أيضًا على كثافة منخفضة جدًا. وبالتالي ، لا يلزم سوى جزء صغير من إجمالي الإشعاع الشمسي لتغذية الهالة. إجمالي الطاقة المنبعثة من الأشعة السينية هو فقط حوالي واحد من المليون من إجمالي لمعان الشمس. السؤال المهم هو كيف يتم نقل الطاقة إلى الهالة وما هي الآلية المسؤولة عن النقل.
آليات تشغيل الهالة الشمسية
تم اقتراح العديد من آليات طاقة الإكليل المختلفة على مر السنين:
- موجات صوتية.
- موجات صوتية مغناطيسية سريعة وبطيئة للأجسام.
- أجسام موجة ألفين.
- موجات سطحية صوتية بطيئة وسريعة.
- الحالي (أو المجال المغناطيسي) هو تبديد.
- تدفقات الجسيمات والتدفق المغناطيسي.
تم اختبار هذه الآليات نظريًا وتجريبيًا وحتى الآن تم استبعاد الموجات الصوتية فقط.
لم يتم دراستها بعد حيث ينتهي الحد العلوي للتاج. تقع الأرض والكواكب الأخرى في النظام الشمسي داخل الهالة. يُلاحظ الإشعاع الضوئي للإكليل عند 10-20 نصف قطر شمسي (عشرات الملايين من الكيلومترات) ويتحد مع ظاهرة البروج.
السجاد الشمسي المغناطيسي كورونا
في الآونة الأخيرة ، تم ربط "السجادة المغناطيسية" بأحجية التسخين الإكليلي.
تظهر الملاحظات عالية الدقة المكانية أن سطح الشمس مغطى بمجالات مغناطيسية ضعيفة مركزة في مناطق صغيرة من القطبية المعاكسة (مغناطيس السجاد). يُعتقد أن هذه التركيزات المغناطيسية هي النقاط الرئيسية للأنابيب المغناطيسية الفردية التي تحمل التيار الكهربائي.
تظهر الملاحظات الأخيرة لهذه "السجادة المغناطيسية" ديناميكية مثيرة للاهتمام: المجالات المغناطيسية الكروية تتحرك باستمرار وتتفاعل مع بعضها البعض وتتبدد وتخرج لفترة قصيرة جدًا من الزمن. يمكن أن تؤدي إعادة الاتصال المغناطيسي بين مجال مغناطيسي ذي قطبية معاكسة إلى تغيير طوبولوجيا المجال وإطلاق طاقة مغناطيسية. ستعمل عملية إعادة الاتصال أيضًا على تبديد التيارات الكهربائية التي تحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة.
هذه فكرة عامة عن كيفية مشاركة السجادة المغناطيسية في التسخين الإكليلي. ومع ذلك ، لا يمكن المجادلة بأن "السجادة المغناطيسية" تحل في النهاية مشكلة التسخين الإكليلي ، حيث لم يتم اقتراح نموذج كمي للعملية بعد.
هل يمكن للشمس أن تنطفئ؟
النظام الشمسي معقد للغاية وغير مستكشَف لدرجة أن العبارات المثيرة مثل: "الشمس ستغيب قريبًا" أو ، على العكس من ذلك ، "درجة حرارة الشمس تشرق وقريبًا ستصبح الحياة على الأرض مستحيلة" تبدو سخيفة على أقل تقدير. من يمكنه عمل مثل هذه التنبؤات دون أن يعرف بالضبط ما هي الآلياتفي قلب هذا النجم الغامض؟!
