بالإضافة إلى كونها المصدر الرئيسي للضوء والحرارة في نظامنا الشمسي ، فقد كانت الشمس أيضًا مصدرًا للإلهام التاريخي والديني والعلمي. نظرًا للدور الهام الذي تلعبه الشمس في حياتنا ، فقد تمت دراستها أكثر من أي كائن آخر في الكون ، خارج كوكبنا الأرض. اليوم ، يتعمق علماء الفيزياء الشمسية في بنيتها وأنشطتها لفهم المزيد حول كيفية عملها ونجوم أخرى.
من وجهة نظرنا هنا على الأرض ، تبدو الشمس وكأنها كرة بيضاء صفراء من الضوء في السماء. تقع على بعد حوالي 150 مليون كيلومتر من الأرض ، في جزء من مجرة درب التبانة تسمى أوريون أرم.
الجاذبية هي القوة التي تبقي الكواكب تدور داخل النظام الشمسي. جاذبية سطح الشمس 274.0 م / ث 2. وعلى سبيل المقارنة ، فإن جاذبية الأرض تساوي 9.8 م / ث2. سيتعين على الأشخاص الذين يركبون صاروخًا بالقرب من سطح الشمس ويحاولون الهروب من جاذبيته أن يسرعوا بسرعة 2222.720 كم / ساعة للفرار. هذا بعض قوي الجاذبية!
الشمس تنبعث أيضا تيار مستمر من الجزيئات تسمى "الرياح الشمسية" التي تستحم جميع الكواكب في الإشعاع. هذه الرياح هي صلة غير مرئية بين الشمس وجميع الكائنات الموجودة في النظام الشمسي ، حيث تقود التغيرات الموسمية. على الأرض ، تؤثر هذه الرياح الشمسية أيضًا على التيارات في المحيط ،
لدينا يوم إلى يوم الطقس، والمناخ لدينا على المدى الطويل.الشمس ضخمة. من حيث الحجم ، فإنه يحتوي على معظم الكتلة في النظام الشمسي - مجتمعة أكثر من 99.8 ٪ من مجموع الكواكب والأقمار والخواتم والكويكبات والمذنبات مجتمعة. إنها أيضًا كبيرة جدًا ، حيث تبلغ مساحتها 4،379،000 كم حول خط الاستواء. أكثر من 1،300،000 الأرض سوف تناسب داخلها.
الشمس هي مجال من الغاز فائقة السخونة. تنقسم مواده إلى عدة طبقات ، مثل البصل المشتعل تقريبًا. إليك ما يحدث في الشمس من الداخل إلى الخارج.
أولاً ، يتم إنتاج الطاقة في المركز نفسه ، والذي يُسمى النواة. هناك ، الصمامات الهيدروجينية لتشكيل الهيليوم. عملية الاندماج تخلق الضوء والحرارة. يتم تسخين اللب إلى أكثر من 15 مليون درجة من الانصهار وأيضًا بواسطة الضغط العالي بشكل لا يصدق من الطبقات الموجودة فوقه. تعمل جاذبية الشمس على موازنة ضغط الحرارة في جوهرها ، مما يجعلها في شكل كروي.
فوق القلب تكمن المناطق الإشعاعية والحرارية. هناك ، درجات الحرارة أكثر برودة ، حوالي 7000 K إلى 8000 K. يستغرق الأمر بضع مئات الآلاف من السنين للهروب من فوتونات الضوء لتتمكن من الهروب من هذه المناطق الكثيفة. في النهاية ، يصلون إلى السطح ، ويسمى الغلاف الضوئي.
هذا المجال الضوئي هو الطبقة المرئية التي يبلغ سمكها 500 كم والتي يفلت منها معظم أشعة الشمس والضوء. كما أنها نقطة الأصل للبقع الشمسية. ويوجد فوق الغلاف الضوئي الغلاف الكروموسفي ("مجال اللون") الذي يمكن رؤيته لفترة وجيزة أثناء الكسوف الكلي للشمس على أنه حافة حمراء. تزداد درجة الحرارة باطراد مع ارتفاع يصل إلى 50000 كلفن ، بينما تنخفض الكثافة إلى 100000 مرة أقل من مساحة الصورة.
فوق كروموسفير يكمن الهالة. إنه الجو الخارجي للشمس. هذه هي المنطقة التي تغادر فيها الرياح الشمسية الشمس وتعبر النظام الشمسي. الهالة حار للغاية ، أعلى من ملايين الدرجات كلفن. حتى وقت قريب ، لم يفهم علماء الفيزياء الشمسية تمامًا كيف يمكن أن تكون الهالة ساخنة جدًا. اتضح أن ملايين القنابل الصغيرة ، دعا nanoflares، قد تلعب دورا في تسخين الهالة.
بالمقارنة مع النجوم الأخرى ، يعتبر علماء الفلك أن نجمنا هو قزم أصفر ويشيرون إليه نوع الطيفية G2 V. حجمها أصغر من العديد من النجوم في المجرة. عمره 4.6 مليار سنة يجعله نجمًا متوسط العمر. في حين أن بعض النجوم تكاد تكون قديمة قدم الكون ، حوالي 13.7 مليار سنة ، فإن الشمس هي نجمة الجيل الثاني ، وهذا يعني أنها تشكلت بشكل جيد بعد ولادة الجيل الأول من النجوم. بعض موادها جاءت من نجوم انتهت منذ زمن بعيد.
تشكلت الشمس في سحابة من الغاز والغبار بدأت منذ حوالي 4.5 مليار سنة. بدأت تتألق بمجرد أن يبدأ جوهرها في دمج الهيدروجين لإنتاج الهيليوم. وسوف تستمر هذه العملية الانصهار لمدة خمسة مليارات سنة أو نحو ذلك. ثم ، عندما ينفد الهيدروجين ، سيبدأ في دمج الهيليوم. عند هذه النقطة ، سوف تمر الشمس بتغيير جذري. سيتوسع الغلاف الجوي الخارجي ، مما سيؤدي على الأرجح إلى التدمير الكامل لكوكب الأرض. في النهاية ، سوف تتراجع الشمس المميتة لتصبح قزمًا أبيض ، وقد يتم تفجير ما تبقى من الغلاف الجوي الخارجي إلى الفضاء في سحابة على شكل حلقة تدعى سديم كوكبي.
يدرس علماء الطاقة الشمسية الشمس مع العديد من المراصد المختلفة ، سواء على الأرض أو في الفضاء. إنهم يراقبون التغيرات في سطحه ، وحركات البقع الشمسية ، والحقول المغناطيسية المتغيرة باستمرار ، والتوهجات وطرد الكتلة الإكليلية ، وقياس قوة الرياح الشمسية.
أفضل التلسكوبات الشمسية القائمة على الأرض هي المرصد السويدي الذي يبلغ ارتفاعه متر واحد في لا بالما (جزر الكناري) ، جبل مرصد ويلسون في كاليفورنيا ، زوج من مراصد الطاقة الشمسية في تينيريفي في جزر الكناري ، وغيرها من أنحاء العالمية.
توفر لهم التلسكوبات المدارية رؤية من خارج أجواءنا. توفر مناظر ثابتة للشمس وسطحها المتغير باستمرار. بعض من أشهر البعثات الشمسية الفضائية تشمل SOHO ، ومرصد ديناميات الطاقة الشمسية (SDO) ، و التوأم ستيريو مركبة فضائية.