مكونات الشمس الرئيسية

أظهرت الدراسات الطيفية للشمس أنها مؤلفة من عدة غازات أكثرها الهيدروجين الذي يعتبر المصدر الرئيسي للطاقة النووية الصادرة عن الشمس والنجوم في الكون، وتبلغ نسبته حوالي (73.46)% من الغازات الموجودة في الشمس، ثم الهليوم الناتج عن احتراق الهيدروجين والذي تبلغ نسبته (24.85)%. وتكون العناصر في الشمس بحالة غازية حارة جداً تحت ضغط هائل خاصة في المركز، فعند مركز الشمس يصل الضغط إلى حوالي مليون طن على السنتمتر المكعب الواحد، وتسمى هذه الحالة (البلازما) وهي الحالة الرابعة للمادة في الكون بعد الحالة السائلة والغازية والصلبة، ويقل الضغط كلما ابتعدنا عن المركز حتى نصل الحالة الغازية في الغلاف الغازي للشمس.

الخصائص العامة للشمس
تبعد الشمس عن الأرض في المتوسط 149 مليون و597 ألف و893 كيلومترا، وهي المسافة التي نسميها “الوحدة الفلكية”Astronomical Unit ، وتبعد الشمس عن مركز مجرتنا “درب التبانة”Milky Way 28 ألف سنة ضوئية، وتدور حول مركز المجرة بسرعة 220 كلم/ثانية، وتكمل الدورة الواحدة حول مركز المجرة كل 225 مليون سنة، وتسمى هذه الدورة (الدورة الكونية) أو (السنة الكونية) Cosmic Year لم تكمل السنة الشمسية دورتها حول مركز المجرة منذ عهد الديناصور الذي عاش على سطح الأرض قبل حوالي 65 مليون سنة!، أما كثافة الشمس فتبلغ 1.49 من كثافة الماء وهي بذلك قريبة جدا من كثافة كوكب المشتري، وتبلغ كتلتها 1.989 مليون بليون بليون طن، أو بلغة أسهل يمكن القول أن كتلة الشمس تساوي مقدار 332.946 مرة قدر كتلة الأرض، أو بمقدار 700 ضعف كتلة الكواكب السيارة مجتمعة، ويصل قطر الشمس إلى مليون و392 ألف كيلومتر، أي أن حجم الشمس أكبر من حجم الأرض بحوالي مليون و303 آلاف و600 مرة، ويبلغ معدل درجة حرارة السطح 5500 درجة مئوية، بينما معدل درجة الحرارة في باطن الشمس (النواة) فتصل إلى 15 مليون درجة مئوية، كما تدور الشمس حول محورها (يومها) كل 25.4 يوماً أرضياً في المعدل.

طبقات الشمس الرئيسية
يمكن تقسيم الكرة الشمسية إلى ثلاثة أجزاء رئيسية هي البنية الداخلية والسطح والغلاف الغازي. أولاً: البنية الداخلية تتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية هي (النواة) و(منطقة الإشعاع) و(منطقة الحملان). 1- النواة Core نواة الشمس عبارة عن كرة ضخمة من الغاز المضغوط بدرجة عالية جداً يبلغ قطرها 400 ألف كيلو متر، ونتيجة لهذا الضغط على نواة الشمس تزداد كثافة الغازات فيها بحيث يصل وزن السنتمتر المكعب الواحد حوالي 150 غراماً، وهي أعلى من كثافة الرصاص بحوالي 11 ضعفاً. وتصل درجة حرارة النواة إلى حوالي 20 مليون درجة مئوية وهي المكان الذي يتم فيه طبخ الهيدروجين وتحويله الى هيليوم و انطلاق طاقة بسبب الحرارة العالية التي تعمل على التحام كل اربع ذرات من الهيدروجين لتكوين ذرة من الهليوم حيث يتحول الفارق في الوزن بين الهيدروجين المندمج والهليوم الناتج إلى طاقة. 2- منطقة الإشعاع Zone Of Radiation وهي الطبقة التي تحيط بالنواة ويبلغ سمكها حوالي 325 ألف كلم ،وتصل درجة حرارة الجزء القريب من النواة إلى 8 ملايين درجة مئوية، بينما تكون درجة حرارة الطرف الخارجي لمنطقة الإشعاع حوالي 1.5 مليون درجة مئوية. تعمل طبقة الإشعاع على حمل الأشعة الشمسية الصادرة من النواة إلى الطبقة الخارجية وهي منطقة الحملان ،ولولا هذا الدور الذي تقوم به طبقة الإشعاع لحدث انفجار هائل للشمس منذ تشكلها بسبب الضغط المتكون في النواة، إضافة لذلك تقوم طبقة الإشعاع بتحويل أشعة غاما الصادرة من نواة الشمس إلى أشعة ذات موجات طويلة مختلفة مثل الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء والأشعة الفوق بنفسجية والضوء المرئي. 3- منطقة الحملان Zone Of Convection وهي الطبقة التي تحيط بمنطقة الإشعاع، يصل سمكها إلى 171.25 كيلو متراً، وتصل درجة حرارة الجزء الخارجي منها إلى حوالي 15 ألف درجة مئوية. إن المهمة الرئيسية لهذه الطبقة هي حمل الغازات الساخنة الصادرة من النواة عبر منطقة الإشعاع إلى سطح الشمس، فالغازات الساخنة القادمة من باطن الشمس (النواة) ترتفع إلى سطح الشمس من خلال الطبقات الشمسية عبر أعمدة من الغاز الساخن تسمى التيارات الصاعدة، وعندما تصل هذه الغازات الساخنة سطح الشمس تبرد نسبياً فتعود من خلال تيارات هابطة إلى باطن الشمس لتسخينها من جديد، لذلك فطبقات الشمس عبارة عن أعمدة من الغازات الصاعدة والهابطة. ثانياً: سطح الشمس Photosphere وهي الطبقة الخارجية لبنية الشمس لذلك يمكن رؤية هذه الطبقة بوضوح من الأرض عند رصدها بالتلسكوبات الفلكية الخاصة برصد الشمس، ويبلغ سمك هذه الطبقة 500 كيلومترا، وهي بذلك أقل طبقات الشمس سمكا، ويمكن تشبيه هذه الطبقة نسبة إلى الشمس بقشرة التفاحة نسبة إلى حجم التفاحة نفسها. وتسمى هذه الطبقة أيضاً (الطبقة الضوئية) لأن الضوء يخرج منها نحو الفضاء الخارجي، وتتميز هذه الطبقة عند رصدها من المناطيد التي تطير في ارتفاعات عالية عن سطح الأرض تفادياً لامتصاص الأشعة من قبل الغلاف الغازي، تتميز بظهور (حبيبات لامعة)Granules ، وهذه الحبيبات اللامعة عبارة عن مناطق الغازات الصاعدة، وتظهر حول هذه الحبيبات حبيبات قاتمة هي الغازات الباردة التي تعود لباطن الشمس، لذلك تبدو قاتمة بعض الشيء. ويبلغ قطر هذه الحبيبات حوالي 1500 كيلومتر في المعدل، ويمكن أن تتجمع هذه الحبيبات مع بعضها البعض لتشكل حبيبات ضخمة نسبياً، وعادة لا تدوم هذه الغازات لأكثر من يوم واحد ثم تختفي لتظهر حبيبات أخرى. ثالثاً: الغلاف الجوي Solar Atmosphere. يبلغ سمك الغلاف الجوي الغازي للشمس حوالي 5 ملايين كيلومتر من سطح الشمس وحتى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي ، ويمكن تقسيم الغلاف الجوي الشمسي إلى طبقتين رئيسيتين هما:- 1- الكروموسفير Chromosphere وتسمى أيضاً بالطبقة الملونة، وهي الطبقة الملاصقة لسطح الشمس ويبلغ سمكها حوالي 500 كيلومترا. تشاهد هذه الطبقة فقط عند حدوث الكسوف الكلي للشمس، فقبل اكتمال الكسوف بثانيتين فقط تظهر حزمة حمراء جميلة للغاية في الطرف الشرقي للشمس ثم تظهر مرة ثانية بعد اكتمال الكسوف بثانيتين أيضاً من الطرف الغربي لقرص الشمس لذلك تسمى (الطبقة الملونة). 2- الكورونا Corona وهي الطبقة الخارجية للطبقة الملونة، ويبلغ سمكها ما بين 10-20 مليون كيلومتراً من سطح الشمس، ونظراً لشفافية هذه الطبقة وطبيعتها الغازية الحارة لذلك لا يمكن مشاهدتها من الأرض سوى خلال اكتمال الكسوف الشمسي، حيث تظهر على شكل هالة من الضوء تحيط بقرص الشمس، وهي عبارة عن الغازات المنطلقة من الشمس نحو الفضاء أو(الرياح الشمسية).