الشمس
النجم الذي تدور حوله الأرض والكواكب الأخرى النظام الشمسي. تلعب الشمس دورًا استثنائيًا للبشرية باعتبارها المصدر الأساسي لمعظم أنواع الطاقة. الحياة كما نعرفها لن تكون ممكنة لو كانت الشمس أكثر سطوعًا أو أضعف قليلاً. الشمس هي نجم صغير نموذجي ، وهناك المليارات منهم. ولكن نظرًا لقربه منا ، فهو فقط يسمح للفلكيين بالاستكشاف بالتفصيل الهيكل الماديالنجوم والعمليات على سطحه ، وهو أمر لا يمكن الوصول إليه عمليا فيما يتعلق بالنجوم الأخرى ، حتى بمساعدة أقوى التلسكوبات. مثل النجوم الأخرى ، الشمس عبارة عن كرة ساخنة من الغاز ، معظمها من الهيدروجين مضغوط بفعل جاذبيتها. تولد الطاقة التي تشعها الشمس في أعماق أحشاءها التفاعلات النووية الحراريةالتي تحول الهيدروجين إلى هيليوم. تتسرب هذه الطاقة إلى الفضاء من الغلاف الضوئي - طبقة رقيقة من سطح الشمس. يوجد فوق الغلاف الضوئي الغلاف الجوي الخارجي للشمس - الهالة ، والتي تمتد للعديد من أنصاف أقطار الشمس وتندمج مع الوسط الكوكبي. نظرًا لأن الغاز الموجود في الإكليل نادر جدًا ، فإن توهجه ضعيف للغاية. عادة ما تكون غير محسوسة على خلفية سماء نهار لامعة ، تصبح الهالة مرئية فقط خلال لحظات الكسوف الكلي للشمس. تنخفض كثافة الغاز بشكل رتيب من مركز الشمس إلى محيطها ، وتنخفض درجة الحرارة ، التي تصل إلى 16 مليون كلفن في المركز ، إلى 5800 كلفن في الفوتوسفير ، ثم ترتفع مرة أخرى إلى 2 مليون كلفن في الإكليل. الطبقة الانتقالية بين الفوتوسفير والإكليل ، والتي لوحظت كحافة حمراء ساطعة أثناء الكسوف الكلي للشمس ، تسمى الكروموسفير. الشمس لها دورة نشاط مدتها 11 عامًا. خلال هذه الفترة ، يرتفع عدد البقع الشمسية (المناطق المظلمة في الغلاف الضوئي) ، والتوهجات (السطوع غير المتوقع في الكروموسفير) والبرز (السحب الباردة الكثيفة لتكثيف الهيدروجين في الإكليل) ويتناقص مرة أخرى مرة أخرى. في هذا المقال سنتحدث عن المناطق والظواهر المذكورة أعلاه على الشمس. بعد وصف موجز للشمس كنجم ، سنناقش الجزء الداخلي ، ثم الفوتوسفير ، والكروموسفير ، والتوهجات ، والنتوءات ، والإكليل.
الشمس مثل النجم.تقع الشمس في أحد الأذرع الحلزونية للمجرة على مسافة تزيد عن نصف نصف قطر المجرة عن مركزها. جنبا إلى جنب مع النجوم المجاورة ، تدور الشمس حول مركز المجرة في فترة تقريبية. 240 مليون سنة. الشمس هي قزم أصفر من النوع الطيفي G2 V ، ينتمي إلى التسلسل الرئيسي في مخطط Hertzsprung-Russell. الخصائص الرئيسية للشمس موضحة في الجدول. 1. لاحظ أنه على الرغم من أن الشمس غازية حتى المركز ، فإن متوسط ​​كثافتها (1.4 جم / سم 3) يتجاوز كثافة الماء ، وفي وسط الشمس يكون أعلى بكثير حتى من الذهب أو البلاتين ، التي لها كثافة تقريبًا. 20 جم / سم 3. يشع سطح الشمس عند درجة حرارة 5800 كلفن 6.5 كيلو واط / سم 2. تدور الشمس حول محورها في اتجاه الدوران العام للكواكب. ولكن لأن الشمس ليست كذلك صلب، تدور مناطق مختلفة من الفوتوسفير بسرعات مختلفة: فترة الدوران عند خط الاستواء 25 يومًا ، وعلى خط عرض 75 درجة - 31 يومًا.

الجدول 1.
خصائص الشمس

الهيكل الداخلي للشمس
نظرًا لأننا لا نستطيع مراقبة الجزء الداخلي من الشمس بشكل مباشر ، فإن معرفتنا بهيكلها تستند إلى حسابات نظرية. من خلال معرفة كتلة الشمس ، ونصف قطرها ، ولمعانها ، من أجل حساب هيكلها ، من الضروري وضع افتراضات حول عمليات توليد الطاقة ، وآليات انتقالها من اللب إلى السطح ، والتركيب الكيميائي. من المادة. تشير الدلائل الجيولوجية إلى أن لمعان الشمس لم يتغير بشكل ملحوظ خلال المليارات القليلة الماضية. ما هو مصدر الطاقة الذي يمكنه الحفاظ عليه لفترة طويلة؟ عمليات الاحتراق الكيميائي التقليدية ليست مناسبة لذلك. حتى الانكماش الثقالي ، وفقًا لحسابات كلفن وهيلمهولتز ، يمكنه فقط إبقاء الشمس متوهجة تقريبًا. 100 مليون سنة. حل G. Bethe هذه المشكلة في عام 1939: مصدر طاقة الشمس هو التحويل الحراري النووي للهيدروجين إلى هيليوم. نظرًا لأن كفاءة العملية النووية الحرارية عالية جدًا ، والشمس عبارة عن هيدروجين بالكامل تقريبًا ، فقد حل هذا المشكلة تمامًا. اثنين العملية النوويةضمان لمعان الشمس: تفاعل البروتون-البروتون ودورة الكربون-النيتروجين (انظر أيضًا النجوم). ينتج عن تفاعل البروتون والبروتون تكوين نواة هيليوم من أربع نوى هيدروجين (بروتونات) مع إطلاق 4.3 × 10-5 erg من الطاقة في شكل أشعة جاما ، واثنين من البوزيترونات واثنين من النيوترينوات لكل نواة هيليوم. يوفر هذا التفاعل 90٪ من لمعان الشمس. يستغرق الأمر 1010 سنوات حتى يتحول كل الهيدروجين الموجود في قلب الشمس إلى هيليوم. في عام 1968 ، بدأ آر. ديفيس وزملاؤه قياس تدفق النيوترينوات الناتج في سياق التفاعلات النووية الحرارية في لب الشمس. كان هذا أول اختبار تجريبي لنظرية مصدر الطاقة الشمسية. يتفاعل النيوترينو مع المادة بشكل ضعيف جدًا ، لذا فهو يترك أحشاء الشمس بحرية ويصل إلى الأرض. ولكن للسبب نفسه ، من الصعب للغاية تسجيله بالأدوات. على الرغم من تحسين المعدات وصقل النموذج الشمسي ، لا يزال تدفق النيوترينو المرصود 3 مرات أقل من المتوقع. هناك عدة تفسيرات محتملة: إما أن التركيب الكيميائي لُب الشمس يختلف عن سطحه ؛ أو النماذج الرياضية للعمليات التي تحدث في النواة ليست دقيقة تمامًا ؛ سواء في الطريق من الشمس إلى الأرض ، يغير النيوترينو خصائصه. المزيد من الابحاث مطلوبة في هذا المجال.
أنظر أيضاعلم الفلك النيوتريني. في نقل الطاقة الشمسية من الداخل إلى السطح دور قياديالمسرحيات الإشعاعية ، والحمل الحراري ذو أهمية ثانوية ، والتوصيل الحراري ليس مهمًا على الإطلاق. عند درجة حرارة عالية من الداخل الشمسي ، يتم تمثيل الإشعاع بشكل أساسي بواسطة الأشعة السينية ذات الطول الموجي 2-10. يلعب الحمل الحراري دورًا مهمًا في المنطقة الوسطى من النواة وفي الطبقة الخارجية الواقعة مباشرة أسفل الغلاف الضوئي. في عام 1962 ، اكتشف الفيزيائي الأمريكي ر.لايتون أن أجزاء من سطح الشمس تتأرجح عموديًا مع فترة تقريبية. 5 دقائق. أظهرت حسابات R. Ulrich و K. Wolf أن الموجات الصوتية التي تثيرها الحركات المضطربة للغاز في منطقة الحمل الحراري الواقعة تحت الغلاف الضوئي يمكن أن تعبر عن نفسها بهذه الطريقة. في ذلك ، كما هو الحال في أنبوب العضو ، يتم تضخيم تلك الأصوات فقط ، وطول الموجة الذي يتناسب تمامًا مع سمك المنطقة. في عام 1974 ، أكد العالم الألماني ف. ديبنر تجريبياً حسابات أولريش وولف. منذ ذلك الحين ، أصبحت مراقبة التذبذبات لمدة 5 دقائق طريقة قوية لدراسة البنية الداخلية للشمس. عند تحليلها ، تمكنا من معرفة ما يلي: 1) سمك منطقة الحمل الحراري تقريبًا. 27٪ من نصف قطر الشمس ؛ 2) ربما يدور لب الشمس أسرع من السطح ؛ 3) محتوى الهليوم داخل الشمس تقريبا. 40٪ بالوزن. تم أيضًا الإبلاغ عن تذبذبات مع فترات تتراوح بين 5 و 160 دقيقة. يمكن لهذه الموجات الصوتية الأطول أن تخترق عمق باطن الشمس ، مما سيساعد على فهم بنية باطن الشمس ، وربما يحل مشكلة نقص النيوترينو الشمسي.
جو الشمس
الغلاف الضوئي.هذه طبقة شفافة يبلغ سمكها عدة مئات من الكيلومترات ، تمثل السطح "المرئي" للشمس. نظرًا لأن الغلاف الجوي الموجود في الأعلى شفاف عمليًا ، فإن الإشعاع ، بعد أن وصل إلى قاع الغلاف الضوئي ، يتركه بحرية ويهرب إلى الفضاء. غير قادر على امتصاص الطاقة ، يجب أن تكون الطبقات العليا من الغلاف الضوئي أبرد من الطبقات السفلية. يمكن رؤية الدليل على ذلك في صور الشمس: في وسط القرص ، حيث يكون سمك الغلاف الضوئي على طول خط الرؤية في حده الأدنى ، يكون أكثر إشراقًا وأكثر زرقة من الحافة (على "الطرف") ) من القرص. في عام 1902 ، أكدت حسابات A. Schuster ، ولاحقًا - E. Milne و A. Eddington ، أن الاختلاف في درجة الحرارة في الغلاف الضوئي هو تمامًا مثل ضمان انتقال الإشعاع عبر غاز شفاف من الطبقات السفلية إلى الطبقات العليا. منها. المادة الرئيسية التي تمتص الضوء وتعيد إشعاعه في الغلاف الضوئي هي أيونات الهيدروجين السالبة (ذرات الهيدروجين مع إلكترون إضافي متصل).
طيف فراونهوفر.يحتوي ضوء الشمس على طيف مستمر مع خطوط امتصاص اكتشفها ج. فراونهوفر في عام 1814 ؛ يشيرون إلى أنه بالإضافة إلى الهيدروجين ، توجد العديد من المواد الأخرى في الغلاف الجوي الشمسي. العناصر الكيميائية. تتشكل خطوط الامتصاص في الطيف لأن ذرات الطبقات الأكثر برودة من الغلاف الضوئي تمتص الضوء القادم من الأسفل عند أطوال موجية معينة ، ولا تشعها بشكل مكثف مثل الطبقات السفلية الساخنة. يعتمد توزيع السطوع داخل خط فراونهوفر على عدد وحالة الذرات المنتجة له ​​، أي من التركيب الكيميائيوكثافة ودرجة حرارة الغاز. لذلك ، فإن التحليل التفصيلي لطيف فراونهوفر يجعل من الممكن تحديد الظروف في الغلاف الضوئي وتكوينه الكيميائي (الجدول 2). الجدول 2.
التركيب الكيميائي للفوتوسفير للشمس
العنصر لوغاريتم للعدد النسبي للذرات

الهيدروجين _________ 12.00
الهليوم ___________ 11.20
الكربون __________ 8.56
النيتروجين _____________ 7.98.3
الأكسجين _________ 9.00
الصوديوم ___________ 6.30
المغنيسيوم ___________ 7.28
ألومنيوم _________ 6.21
السيليكون __________ 7.60
الكبريت _____________ 7.17
الكالسيوم __________ 6.38
كروم _____________ 6.00
الحديد ___________ 6.76

العنصر الأكثر وفرة بعد الهيدروجين هو الهيليوم ، والذي يعطي خطًا واحدًا فقط في الطيف البصري. لذلك ، لا يتم قياس محتوى الهيليوم في الغلاف الضوئي بدقة شديدة ، ويتم الحكم عليه من أطياف الكروموسفير. لم يلاحظ أي اختلافات في التركيب الكيميائي للغلاف الجوي للشمس.
أنظر أيضانطاق .
تحبيب.تُظهر الصور الفوتوغرافية للفوتوسفير الملتقطة بالضوء الأبيض في ظل ظروف مراقبة جيدة جدًا نقاطًا ساطعة صغيرة - "حبيبات" مفصولة بفجوات مظلمة. قطر الحبيبة تقريبًا. 1500 كم. تظهر وتختفي باستمرار ، وتبقى من 5 إلى 10 دقائق. لطالما اشتبه علماء الفلك في أن تحبيب الغلاف الضوئي يرتبط بحركات الحمل الحراري للغاز المسخن من الأسفل. أثبتت القياسات الطيفية التي أجراها J.Beckers أنه في وسط الحبيبة ، يطفو الغاز الساخن بسرعة. نعم. 0.5 كم / ثانية ثم ينتشر على الجانبين ، ويبرد وينزل ببطء على طول الحدود المظلمة للحبيبات.
التحبيب الفائق.اكتشف ر.لايتون أن الغلاف الضوئي ينقسم أيضًا إلى خلايا أكبر بكثير يبلغ قطرها تقريبًا. 30000 كم - "الحبيبات الفائقة". يعكس التحبيب الفائق حركة المادة في منطقة الحمل الحراري تحت الغلاف الضوئي. في وسط الخلية ، يرتفع الغاز إلى السطح ، وينتشر على الجانبين بسرعة حوالي 0.5 كم / ثانية ، ويسقط عند أطرافها ؛ كل خلية تعيش لمدة يوم تقريبًا. حركة الغاز في الحبيبات العملاقة تغير باستمرار الهيكل حقل مغناطيسيفي الفوتوسفير والكروموسفير. يعتبر غاز الغلاف الضوئي موصلًا جيدًا للكهرباء (لأن بعض ذراته مؤينة) ، لذلك تبدو خطوط المجال المغناطيسي متجمدة فيه ويتم نقلها بحركة الغاز إلى حدود الحبيبات الفائقة ، حيث تتركز والحقل. تزداد القوة.
بقع الشمس.في عام 1908 ، اكتشف ج. هيل حقلاً مغناطيسيًا قويًا في البقع الشمسية ، والتي تنبثق من الأعماق إلى السطح. تحريضه المغناطيسي كبير جدًا (يصل إلى عدة آلاف من الجاوس) لدرجة أن الغاز المتأين نفسه يُجبر على إخضاع حركته لتكوين المجال ؛ في البقع ، يعمل الحقل على إبطاء الخلط الحراري للغاز ، مما يؤدي إلى تبريده. لذلك ، يكون الغاز الموجود في البقعة أبرد من غاز الغلاف الضوئي المحيط ويبدو أغمق. وعادة ما يكون للبقع قلب داكن - "ظل" - و "ظل شبه" أفتح يحيط بها. عادةً ما تكون درجة حرارتها 1500 و 400 كلفن ، على التوالي ، أقل من درجة حرارة الغلاف الضوئي المحيط.

تبدأ البقعة في النمو من "مسام" صغيرة داكنة يبلغ قطرها 1500 كم. تختفي معظم المسام في يوم واحد ، لكن البقع التي تنمو منها تستمر لأسابيع ويصل قطرها إلى 30 ألف كيلومتر. تفاصيل نمو البقع الشمسية وتلفها ليست مفهومة تمامًا. على سبيل المثال ، ليس من الواضح ما إذا كانت الأنابيب المغناطيسية في البقعة مضغوطة بالحركة الأفقية للغاز أو ما إذا كانت جاهزة بالفعل "للخروج" من تحت السطح. اكتشف R. Howard و J. Harvey في عام 1970 أن البقع تتحرك نحو الدوران العام للشمس بشكل أسرع من الغلاف الضوئي المحيط (بحوالي 140 م / ث). يشير هذا إلى أن البقع مرتبطة بطبقات الغلاف الجوي الفرعية ، والتي تدور أسرع من السطح المرئي للشمس. عادةً ما يتم دمج من 2 إلى 50 نقطة في مجموعة ، وغالبًا ما يكون لها هيكل ثنائي القطب: في أحد طرفي المجموعة توجد نقاط لقطبية مغناطيسية واحدة ، وفي الطرف الآخر - للقطب المقابل. ولكن هناك أيضًا مجموعات متعددة الأقطاب. يتغير عدد النقاط الموجودة على القرص الشمسي بانتظام مع فترة تقريبية. 11 سنة. في بداية كل دورة ، تظهر نقاط جديدة عند خطوط العرض الشمسية العالية (± 50 درجة). مع تطور الدورة وزيادة عدد البقع الشمسية ، فإنها تظهر في خطوط العرض المنخفضة باستمرار. تتميز نهاية الدورة بولادة وتحلل العديد من البقع الشمسية بالقرب من خط الاستواء (± 10 درجة). خلال الدورة ، يكون لمعظم البقع الشمسية "الرائدة" (الغربية) في المجموعات ثنائية القطب نفس القطبية المغناطيسية ، وهي تختلف في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي من الشمس. في الدورة التالية ، تنعكس قطبية النقاط الرئيسية. لذلك ، غالبًا ما يتحدث المرء عن دورة كاملة من النشاط الشمسي مدتها 22 عامًا. لا يزال هناك الكثير من الغموض في طبيعة هذه الظاهرة.
المجالات المغناطيسية.في الغلاف الضوئي ، يُلاحظ مجال مغناطيسي مع تحريض يزيد عن 50 جم فقط في البقع الشمسية ، وفي المناطق النشطة المحيطة بالبقع الشمسية ، وكذلك عند حدود الحبيبات الفائقة. لكن L. Stenflo و J. Harvey وجدا مؤشرات غير مباشرة على أن المجال المغناطيسي للفوتوسفير يتركز في الواقع في أنابيب رفيعة يبلغ قطرها 100-200 كم ، حيث يتراوح استقراءها من 1000 إلى 2000 جاوس. تختلف المناطق النشطة مغناطيسيًا عن المناطق الهادئة فقط في عدد الأنابيب المغناطيسية لكل وحدة سطح. على الأرجح ، يتم إنشاء المجال المغناطيسي الشمسي في أعماق منطقة الحمل الحراري ، حيث يحول غاز الغليان الحقل الأولي الضعيف إلى حزم مغناطيسية قوية. يضع الدوران التفاضلي للمادة هذه الحزم على طول المتوازيات ، وعندما يصبح الحقل فيها قويًا بدرجة كافية ، فإنها تطفو في الغلاف الضوئي ، وتتكسر لأعلى في أقواس منفصلة. ربما تكون هذه هي الطريقة التي تولد بها البقع ، على الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من الغموض حول هذا الموضوع. تمت دراسة عملية تسوس البقع بشكل كامل. تلتقط الحبيبات العملاقة التي تطفو على حواف المنطقة النشطة الأنابيب المغناطيسية وتفصلها عن بعضها. تدريجيا يضعف المجال العام. يؤدي الاتصال العرضي للأنابيب ذات القطبية المعاكسة إلى تدميرها المتبادل.
الكروموسفير.بين الفوتوسفير البارد نسبيًا والكثيف والهالة الساخنة المتخلخلة يكمن الكروموسفير. عادة لا يكون الضوء الضعيف للكروموسفير مرئيًا على خلفية الغلاف الضوئي الساطع. يمكن رؤيته على أنه شريط ضيق فوق طرف الشمس عندما يكون الغلاف الضوئي مغلقًا بشكل طبيعي (في وقت حدوث كسوف الشمس الكلي) أو بشكل مصطنع (في تلسكوب خاص - مخطط كورونوغراف). يمكن أيضًا دراسة الكروموسفير على القرص الشمسي بأكمله إذا تم إجراء الملاحظات في نطاق ضيق من الطيف (حوالي 0.5) بالقرب من مركز خط امتصاص قوي. تعتمد الطريقة على حقيقة أنه كلما زاد الامتصاص ، قل العمق الذي تخترق فيه نظرتنا الغلاف الجوي للشمس. لمثل هذه الملاحظات ، يتم استخدام مخطط طيف لتصميم خاص - مخطط طيف. تُظهر مخططات الطيف أن الكروموسفير غير متجانس: فهو أكثر إشراقًا فوق البقع الشمسية وعلى طول الحدود فوق الحبيبية. نظرًا لأنه يتم تحسين المجال المغناطيسي في هذه المناطق ، فمن الواضح أن الطاقة يتم نقلها من الغلاف الضوئي إلى الكروموسفير بمساعدتها. على الأرجح ، تحمله الموجات الصوتية التي تثيرها الحركة المضطربة للغاز في الحبيبات. لكن آليات تسخين الكروموسفير لم تُفهم بعد بالتفصيل. يشع الغلاف اللوني بقوة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية الصلبة (500-2000) ، والذي يتعذر الوصول إليه للرصد من سطح الأرض. منذ أوائل الستينيات ، تم إجراء العديد من القياسات المهمة للأشعة فوق البنفسجية باستخدام الصواريخ والأقمار الصناعية على ارتفاعات عالية. الغلاف الجوي العلويالشمس. تم العثور على أكثر من 1000 خط انبعاث لعناصر مختلفة في طيفها ، بما في ذلك خطوط مضاعفة الكربون المتأين والنيتروجين والأكسجين ، بالإضافة إلى السلسلة الرئيسية للهيدروجين والهيليوم وأيون الهليوم. أظهرت دراسة هذه الأطياف أن الانتقال من الكروموسفير إلى الإكليل يحدث على مدى 100 كم فقط ، حيث ترتفع درجة الحرارة من 50000 إلى 2000000 كلفن ، واتضح أن تسخين الكروموسفير إلى حد كبير يأتي من الهالة بالتوصيل الحراري. بالقرب من مجموعات البقع الشمسية في الكروموسفير ، لوحظت هياكل ليفية ساطعة ومظلمة ، وغالبًا ما تكون ممدودة في اتجاه المجال المغناطيسي. أكثر من 4000 كم ، يمكن رؤية التكوينات غير المستوية والخشنة ، وتتطور بسرعة إلى حد ما. عند مراقبة الطرف في مركز أول خط Balmer للهيدروجين (Ha) ، فإن الكروموسفير عند هذه المرتفعات مليء بالعديد من الأشواك - سحب رفيعة وطويلة من الغاز الساخن. لا يعرف الكثير عنهم. قطر الشوكة الفردية أقل من 1000 كم ؛ تعيش بشكل جيد. 10 دقائق. بسرعة تقريبية. عند 30 كم / ثانية ، ترتفع الأشواك إلى ارتفاع 10000-15000 كم ، وبعد ذلك إما أن تتحلل أو تسقط. إذا حكمنا من خلال الطيف ، فإن درجة حرارة الأشواك هي 10000 - 20000 كلفن ، على الرغم من تسخين الهالة المحيطة بها عند هذه الارتفاعات إلى 600000 كلفن على الأقل. الهالة مخلخلة الساخنة. يُظهر العد داخل حدود الحبيبات الفائقة أن عدد الأشواك على مستوى الغلاف الضوئي يتوافق مع عدد الحبيبات ؛ ربما هناك علاقة جسدية بينهما.
ومضات.يمكن أن يصبح الغلاف اللوني فوق مجموعة من البقع الشمسية أكثر إشراقًا فجأة ويطلق جزءًا من الغاز. هذه الظاهرة ، المسماة "الفلاش" ، هي واحدة من أكثر الظواهر صعوبة في التفسير. تنبعث الومضات من قوة قوية على النطاق بأكمله موجات كهرومغناطيسية - من الراديو إلى الأشعة السينية ، وغالبًا ما تصدر أيضًا حزمًا من الإلكترونات والبروتونات بسرعة نسبية (أي قريبة من سرعة الضوء). إنها تثير موجات الصدمة في الوسط بين الكواكب التي تصل إلى الأرض. غالبًا ما تحدث التوهجات بالقرب من مجموعات البقع الشمسية ذات البنية المغناطيسية المعقدة ، خاصةً عندما تبدأ بقعة شمسية جديدة في النمو بسرعة في مجموعة ؛ تنتج مثل هذه المجموعات عدة فاشيات في اليوم. تحدث الفاشيات الضعيفة في كثير من الأحيان أكثر من حالات التفشي القوية. أقوى التوهجات تشغل 0.1٪ من القرص الشمسي وتستمر عدة ساعات. الطاقة الإجمالية للشعلة هي 1023-1025 J. أتاحت أطياف الأشعة السينية للتوهجات التي حصل عليها القمر الصناعي SMM (البعثة الشمسية القصوى) فهم طبيعة التوهجات بشكل أفضل. قد يشير بداية التوهج إلى انفجار للأشعة السينية بطول موجة فوتون أقل من 0.05 ، ناتج ، كما يوضح الطيف ، عن طريق تيار من الإلكترونات النسبية. في غضون ثوانٍ قليلة ، تسخن هذه الإلكترونات الغاز المحيط إلى 20.000.000 كلفن ، وتصبح مصدرًا لإشعاع الأشعة السينية في نطاق 1-20 ، أي مئات المرات أكبر من التدفق في هذا النطاق من الشمس الهادئة. عند درجة الحرارة هذه ، تفقد ذرات الحديد 24 إلكترونًا من أصل 26 إلكترونًا. ثم يبرد الغاز ، لكنه يستمر في إصدار الأشعة السينية. ينبعث الفلاش أيضًا في نطاق الراديو. درس P. Wild من أستراليا و A. اتضح أن تردد الإشعاع في الثواني القليلة الأولى من الفلاش ينخفض ​​من 600 إلى 100 ميجاهرتز ، مما يشير إلى أن اضطرابًا ينتشر عبر الهالة بسرعة 1/3 من سرعة الضوء. في عام 1982 ، استخدم علماء الفلك الراديوي الأمريكيون مقياس التداخل الراديوي VLA في أجهزة الكمبيوتر. حللت نيو مكسيكو والبيانات الواردة من القمر الصناعي SMM التفاصيل الدقيقة في الكروموسفير والهالة أثناء الانفجار. ليس من المستغرب أن تكون هذه حلقات ، ربما ذات طبيعة مغناطيسية ، حيث يتم إطلاق الطاقة ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز أثناء الوميض. في المرحلة الأخيرة من التوهج ، تستمر الإلكترونات النسبية التي تم التقاطها بواسطة المجال المغناطيسي في إشعاع موجات الراديو عالية الاستقطاب ، وتتحرك بشكل حلزوني حول خطوط المجال المغناطيسي فوق المنطقة النشطة. يمكن أن يستمر هذا الإشعاع لعدة ساعات بعد الوميض. على الرغم من خروج الغاز دائمًا من منطقة التوهج ، إلا أن سرعته لا تتجاوز عادةً سرعة الهروب من سطح الشمس (616 كم / ث). ومع ذلك ، غالبًا ما تصدر التوهجات تدفقات من الإلكترونات والبروتونات التي تصل إلى الأرض في 1-3 أيام وتسبب الشفق القطبي واضطرابات المجال المغناطيسي عليها. هذه الجسيمات ذات الطاقات التي تصل إلى بلايين الإلكترون فولت تشكل خطورة كبيرة على رواد الفضاء في المدار. لذلك يحاول علماء الفلك التنبؤ مشاعل شمسية، ودراسة تكوين المجال المغناطيسي في الكروموسفير. يشير الهيكل المعقد للحقل ، مع خطوط الحقل الملتوية الجاهزة لإعادة الاتصال ، إلى إمكانية حدوث توهج.
بروز.البروز الشمسي عبارة عن كتل غازية باردة نسبيًا تظهر وتختفي في هالة ساخنة. عندما يتم ملاحظتها مع وجود فقرة تاجية في خط Ha ، فإنها تكون مرئية على طرف الشمس كغيوم لامعة على خلفية السماء المظلمة. ولكن عند ملاحظتها باستخدام مخطط طيفي أو مرشحات تداخل Lyot ، فإنها تبدو كخيوط داكنة على خلفية كروموسفير ساطع.

أشكال البروز متنوعة للغاية ، ولكن يمكن التمييز بين عدة أنواع رئيسية. بروز البقع الشمسية يشبه الستائر التي يصل طولها إلى 100000 كيلومتر وارتفاعها 30 ألف كيلومتر وسمكها 5000 كيلومتر. بعض البروزات لها هيكل متفرع. النتوءات النادرة والجميلة على شكل حلقة لها شكل دائري بقطر تقريبًا. 50،000 كم. تحتوي جميع البروزات تقريبًا على بنية دقيقة من الخيوط الغازية ، وربما تكرر بنية المجال المغناطيسي ؛ الطبيعة الحقيقية لهذه الظاهرة غير واضحة. عادةً ما يتدفق الغاز في الأجزاء البارزة إلى أسفل بسرعة تتراوح من 1 إلى 20 كم / ثانية. الاستثناء هو "سيرجي" - النتوءات التي تطير من السطح بسرعة 100-200 كم / ثانية ، ثم تتراجع ببطء أكثر. تولد البروزات على حواف مجموعات البقع الشمسية ويمكن أن تستمر لعدة ثورات للشمس (أي عدة أشهر على الأرض). تتشابه أطياف البروز مع أطياف الكروموسفير: خطوط ساطعة من الهيدروجين والهيليوم والمعادن على خلفية إشعاع ضعيف مستمر. عادة ما تكون خطوط انبعاث البروزات الهادئة أرق من خطوط الكروموسفير ؛ ربما يرجع هذا إلى العدد الأصغر من الذرات في خط الرؤية في منطقة البروز. يشير تحليل الأطياف إلى أن درجة حرارة البروز الهادئ تتراوح بين 10000 و 20000 كلفن ، وتبلغ الكثافة حوالي 1010 في. / سم 3. تظهر البروزات النشطة خطوط الهيليوم المتأين ، مما يشير إلى درجة حرارة أعلى بكثير. إن تدرج درجة الحرارة في البروزات كبير جدًا ، حيث إنها محاطة بإكليل بدرجة حرارة تبلغ 2000.000 كلفن. عدد البروزات وتوزيعها في خطوط العرض خلال دورة مدتها 11 عامًا يكرر توزيع البقع الشمسية. ومع ذلك ، عند خطوط العرض العالية ، يوجد حزام ثانٍ من البروزات ، والذي يتحول إلى القطب خلال أقصى دورة. لماذا تتشكل البروزات وما الذي يحافظ عليها في هالة مخلخلة غير واضح تمامًا.
تاج.يضيء الجزء الخارجي من الشمس - الإكليل - بشكل ضعيف ولا يمكن رؤيته بالعين المجردة إلا أثناء الكسوف الكلي للشمس أو بمساعدة جهاز تخطيط القلب. لكنها أكثر إشراقًا في الأشعة السينية وفي نطاق الراديو.
أنظر أيضاعلم الفلك خارج الغلاف الجوي. تتألق الهالة بشكل ساطع في نطاق الأشعة السينية ، لأن درجة حرارتها تتراوح من 1 إلى 5 ملايين كلفن ، وفي لحظات تفشي المرض تصل إلى 10 ملايين كلفن ، بدأ مؤخرًا الحصول على أطياف الأشعة السينية للهالة من الأقمار الصناعية ، تمت دراسة الخسوفات والبصرية لسنوات عديدة خلال فترة الخسوف الكلي. تحتوي هذه الأطياف على خطوط من الذرات المتأينة المضاعفة من الأرجون والكالسيوم والحديد والسيليكون والكبريت ، والتي تتشكل فقط عند درجات حرارة أعلى من 1،000،000 كلفن.

يتشكل الضوء الأبيض للإكليل ، الذي يمكن رؤيته أثناء الكسوف حتى مسافة 4 أنصاف أقطار شمسية ، نتيجة لتشتت الإشعاع الضوئي بواسطة الإلكترونات الحرة في الإكليل. لذلك فإن التغير في سطوع الإكليل مع الارتفاع يشير إلى توزع الإلكترونات ، وبما أن العنصر الرئيسي هو الهيدروجين المتأين بالكامل ، كذلك توزيع كثافة الغاز. من الواضح أن الهياكل التاجية مقسمة إلى مفتوحة (أشعة وفرشاة قطبية) ومغلقة (حلقات وأقواس) ؛ الغاز المتأين يكرر بالضبط بنية المجال المغناطيسي في الهالة ، لأن لا تستطيع التحرك عبر خطوط القوة. نظرًا لأن الحقل يخرج من الغلاف الضوئي ويرتبط بدورة بقعة شمسية مدتها 11 عامًا ، مظهر خارجييتغير التاج خلال هذه الدورة. خلال فترة الحد الأدنى ، تكون الهالة كثيفة ومشرقة فقط في الحزام الاستوائي ، ولكن مع تطور الدورة ، تظهر الأشعة الإكليلية عند خطوط العرض الأعلى ، ويمكن رؤيتها في أقصى خطوط العرض. من مايو 1973 إلى يناير 1974 ، تمت ملاحظة الهالة بشكل مستمر من قبل 3 أطقم من رواد الفضاء على متنها المحطة المدارية"سكايلاب". وأظهرت بياناتهم أن "الثقوب" الإكليلية المظلمة ، حيث تنخفض درجة حرارة الغاز وكثافته بشكل كبير ، هي مناطق ينتقل منها الغاز إلى الفضاء بين الكواكب بسرعة عالية ، مما يؤدي إلى تيارات قوية في الرياح الشمسية الهادئة. المجالات المغناطيسية في الثقوب الإكليلية "مفتوحة" ، أي يمتد بعيدًا في الفضاء ، مما يسمح للغاز بالهروب من الهالة. هذه التكوينات الميدانية مستقرة تمامًا ويمكن أن تستمر خلال فترة النشاط الشمسي الأدنى لمدة تصل إلى عامين. يدور الثقب التاجي والتدفق المرتبط به مع سطح الشمس لمدة 27 يومًا ، وإذا ضرب التدفق الأرض ، في كل مرة يتسببان في حدوث عواصف مغنطيسية أرضية. توازن الطاقةالغلاف الجوي الخارجي للشمس. لماذا الشمس بها مثل هذا الهالة الساخنة؟ حتى نعرفه. ولكن هناك فرضية معقولة إلى حد ما مفادها أن الموجات الصوتية والمغناطيسية الديناميكية (MHD) ، التي تتولد عن حركات مضطربة للغاز تحت الغلاف الضوئي ، تنقل الطاقة إلى الغلاف الجوي الخارجي. عند الدخول إلى الطبقات العليا المخلوعة ، تصبح هذه الموجات موجات صدمية ، وتتبدد طاقتها ، مما يؤدي إلى تسخين الغاز. موجات صوتيهتسخين الكروموسفير السفلي ، وتنتشر موجات MHD على طول المغناطيسية خطوط القوةأبعد في التاج وتسخينه. يذهب جزء من الحرارة من الإكليل بسبب التوصيل الحراري إلى الكروموسفير ويشع في الفضاء هناك. ما تبقى من الحرارة يحافظ على الإشعاع الإكليلي في حلقات مغلقة ويسرع تدفقات الرياح الشمسية في الثقوب الإكليلية.
أنظر أيضا

- النجم الوحيد في النظام الشمسي: الوصف والخصائص بالصور ، حقائق مثيرة للاهتمام ، التركيب والهيكل ، الموقع في المجرة ، التطور.

الشمس هي مركز ومصدر الحياة لنظامنا الشمسي. ينتمي النجم إلى فئة الأقزام الصفراء ويحتل 99.86٪ من الكتلة الكلية لنظامنا ، وتنتشر الجاذبية بقوة على جميع الأجرام السماوية. في العصور القديمة ، أدرك الناس على الفور أهمية الشمس للحياة الأرضية ، لذلك تم العثور على ذكر النجم الساطع في النصوص الأولى واللوحات الصخرية. كان الإله المركزي ، الحاكم على كل شيء.

دعونا نتعلم الحقائق الأكثر إثارة للاهتمام حول الشمس - النجم الوحيد في النظام الشمسي.

مليون كرة أرضية مناسبة للداخل

• إذا ملأنا نجمنا الشمسي ، فسيكون 960.000 كوكب أرضي مناسبًا للداخل. ولكن إذا تم ضغطها وحرمانها من المساحة الحرة ، فسيزيد العدد إلى 1300000. مساحة سطح الشمس أكبر بـ 11990 مرة من سطح الأرض.

يتحمل 99.86٪ من وزن النظام

• إنها أضخم بمقدار 330 ألف مرة من كتلة الأرض. يتم تخصيص تقريبًا للهيدروجين ، والباقي هو الهيليوم.

تقريبا المجال الكمال

• الفرق بين القطر الاستوائي والقطبي للشمس هو 10 كم فقط. هذا يعني أن لدينا أحد أقرب الأجرام السماوية للكرة.

ترتفع درجة الحرارة في الوسط إلى 15 مليون درجة مئوية

• في قلب الشمس ، تكون درجة الحرارة هذه ممكنة بسبب الاندماج ، حيث يتحول الهيدروجين إلى هيليوم. عادة ، تتوسع الأجسام الساخنة ، لذلك يمكن أن ينفجر نجمنا ، ولكن يتم إعاقته بفعل الجاذبية القوية. تبلغ درجة حرارة سطح الشمس 5780 درجة مئوية "فقط".

ذات يوم ستبتلع الشمس الأرض

• عندما تستهلك الشمس احتياطي الهيدروجين بالكامل (130 مليون سنة) ، ستتحول إلى الهيليوم. سيؤدي ذلك إلى نمو حجمه واستهلاك الكواكب الثلاثة الأولى. هذه هي مرحلة العملاق الأحمر.

في يوم من الأيام ستصل إلى حجم الأرض

• بعد العملاق الأحمر ، سينهار ويترك كتلة مضغوطة في كرة بحجم الأرض. هذه هي مرحلة القزم الأبيض.

يصل إلينا شعاع الشمس في غضون 8 دقائق

• تبعد الأرض عن الشمس 150 مليون كيلومتر. سرعة الضوء 300000 كم / ث ، لذا فإن الشعاع يستغرق 8 دقائق و 20 ثانية. لكن من المهم أيضًا أن نفهم أن الأمر استغرق ملايين السنين حتى تنتقل فوتونات الضوء من قلب الشمس إلى السطح.

سرعة الشمس - 220 كم / ث

• تبعد الشمس 24000-26000 سنة ضوئية عن مركز المجرة. لذلك ، فإنه يقضي 225-250 مليون سنة على المسار المداري.

تختلف المسافة بين الأرض والشمس على مدار العام

• تتحرك الأرض على طول مسار مدار بيضاوي الشكل ، وبالتالي فإن المسافة تتراوح بين 147-152 مليون كيلومتر (الوحدة الفلكية).

هذا نجم متوسط ​​العمر

• يبلغ عمر الشمس 4.5 مليار سنة ، مما يعني أنها قد أحرقت بالفعل حوالي نصف احتياطي الهيدروجين الخاص بها. لكن العملية ستستمر لمدة 5 مليارات سنة أخرى.

يوجد مجال مغناطيسي قوي

• يتم إطلاق التوهجات الشمسية أثناء العواصف المغناطيسية. نرى هذا على أنه تكوين البقع الشمسية حيث خطوط مغناطيسيةوتدور مثل الأعاصير الأرضية.

النجم يشكل الرياح الشمسية

• الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة التي تمر عبر النظام الشمسي بأكمله بسرعة 450 كم / ثانية. تظهر الرياح حيث ينتشر المجال المغناطيسي للشمس.

اسم الشمس

• الكلمة نفسها تأتي من اللغة الإنجليزية القديمة التي تعني "الجنوب". هناك أيضًا جذور قوطية وألمانية. قبل 700 م الأحد كان يسمى "يوم مشمس". لعبت الترجمة دورًا أيضًا. أصبحت الكلمة اليونانية الأصلية "heméra helíou" هي الكلمة اللاتينية "dies solis".

خصائص الشمس

الشمس هي نجم تسلسل رئيسي من النوع G مع قيمه مطلقه 4.83 ، وهو أكثر إشراقًا من حوالي 85٪ من النجوم الأخرى في المجرة ، وكثير منها أقزام حمراء. يبلغ قطر الشمس 696342 كم وكتلتها 1.988 × 1030 كجم ، وهي أكبر 109 مرات من الأرض و 333000 مرة كتلة أكبر.

هذا نجم ، لذلك تختلف الكثافة حسب الطبقة. يصل متوسط ​​القيمة إلى 1.408 جم / سم 3. ولكن كلما اقتربنا من القلب ، فإنه يرتفع إلى 162.2 جم / سم 3 ، وهو أكبر بمقدار 12.4 مرة من كثافة الأرض.

يظهر باللون الأصفر في السماء ، ولكن اللون الحقيقي أبيض. يتم إنشاء الرؤية بواسطة الغلاف الجوي. تزداد درجة الحرارة كلما اقتربت من المركز. يسخن اللب حتى 15.7 مليون كلفن ، وتسخن الهالة حتى 5 ملايين كلفن ، ويسخن السطح المرئي حتى 5778 كلفن.

متوسط ​​القطر	1.392 10 9 م
الاستوائية	6.9551 10 8 م
محيط خط الاستواء	4.370 10 9 م
الانكماش القطبي	9 10 −6
مساحة السطح	6.078 10 18 م²
الصوت	1.41 10 27 متر مكعب
وزن	1.99 10 30 كجم
متوسط ​​الكثافة	1409 كجم / متر مكعب
تسريع مجاني تقع عند خط الاستواء	274.0 م / ث²
ثانيا سرعة الفضاء (للسطح)	617.7 كم / ثانية
درجة حرارة فعالة الأسطح	5778 ك
درجة حرارة التيجان	~ 1،500،000 كلفن
درجة حرارة نوى	~ 13500000 كلفن
لمعان	3.85 10 26 واط (~ 3.75 10 28 ل م)
سطوع	2.01 10 7 واط / م² / ريال

تتكون الشمس من البلازما ، لذلك فهي تتمتع بمغناطيسية عالية. هناك الشمال والجنوب أقطاب مغناطيسية، وتشكل الخطوط النشاط الملحوظ على الطبقة السطحية. البقع الداكنة تحدد البقع الباردة وتعرض نفسها للدورة.

تحدث القذفات والتوهجات الكتلية الإكليلية عند إعادة تنظيم خطوط المجال المغناطيسي. تستغرق الدورة 11 عامًا ، يرتفع خلالها النشاط وينحسر. أكبر عددتحدث البقع الشمسية في ذروة النشاط.

يصل الحجم الظاهر إلى -26.74 ، وهو أكثر سطوعًا بمقدار 13 مليار مرة من سيريوس (-1.46). الأرض تبعد 150 مليون كيلومتر عن الشمس = 1 AU. للتغلب على هذه المسافة يحتاج شعاع الضوء إلى 8 دقائق و 19 ثانية.

تكوين وهيكل الشمس

النجم مليء بالهيدروجين (74.9٪) والهيليوم (23.8٪). من بين المزيد العناصر الثقيلةيوجد أكسجين (1٪) ، كربون (0.3٪) ، نيون (0.2٪) ، حديد (0.2٪). ينقسم الجزء الداخلي إلى طبقات: مناطق أساسية وإشعاع وحمل حراري وغلاف ضوئي وغلاف جوي. تم تزويد اللب بأعلى كثافة (150 جم / سم 3) ويحتل 20-25 ٪ من الحجم الإجمالي.

يستغرق النجم شهرًا لتدوير محوره ، لكن هذا تقدير تقريبي ، لأن لدينا كرة بلازما أمامنا. يظهر التحليل أن النواة تدور أسرع من الطبقات الخارجية. بينما يستغرق الخط الاستوائي 25.4 يومًا للدوران ، فإنه يستغرق 36 يومًا عند القطبين.

في الصميم الجرم السماويتتشكل الطاقة الشمسية بسبب الاندماج النووي الذي يحول الهيدروجين إلى هيليوم. ينتج ما يقرب من 99٪ من الطاقة الحرارية.

بين مناطق الإشعاع والحمل هناك طبقة انتقالية - التاكولين. إنه يظهر تغيرًا حادًا في الدوران المنتظم لمنطقة الإشعاع والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري ، مما يتسبب في حدوث تحول خطير. تقع منطقة الحمل الحراري على عمق 200000 كيلومتر تحت السطح ، حيث تنخفض درجة الحرارة والكثافة أيضًا.

السطح المرئي يسمى فوتوسفير. فوق هذه الكرة ، يمكن للضوء أن ينتشر بحرية في الفضاء ، مطلقًا طاقة شمسية. يغطي سمكها مئات الكيلومترات.

الجزء العلوي من الغلاف الضوئي أقل شأنا في التسخين من الجزء السفلي. ترتفع درجة الحرارة إلى 5700 كلفن ، وترتفع الكثافة إلى 0.2 جم / سم 3.

يتم تمثيل الغلاف الجوي للشمس بثلاث طبقات: الكروموسفير والجزء الانتقالي والإكليل. الأول يمتد 2000 كم. تحتل الطبقة الانتقالية 200 كم وتسخن ما يصل إلى 20.000 - 100.000 كلفن. لا توجد حدود واضحة للطبقة ، ولكن يمكن ملاحظة وجود هالة ذات حركة فوضوية ثابتة. ترتفع درجة حرارة الهالة حتى 8-20 مليون كلفن ، والتي تتأثر بالمجال المغناطيسي للشمس.

الغلاف الشمسي هو مجال مغناطيسي يمتد إلى ما بعد الغلاف الشمسي (50 وحدة فلكية من النجم). وتسمى أيضًا الرياح الشمسية.

التطور ومستقبل الشمس

العلماء مقتنعون بأن الشمس ظهرت قبل 4.57 مليار سنة بسبب انهيار جزء من السحابة الجزيئية ، يمثلها الهيدروجين والهيليوم. في الوقت نفسه ، بدأ الدوران (بسبب الزخم الزاوي) وبدأ في التسخين مع زيادة الضغط.

تركزت معظم الكتلة في المركز ، وتحول الباقي إلى قرص سيشكل لاحقًا الكواكب التي نعرفها. أدت الجاذبية والضغط إلى نمو الحرارة والاندماج النووي. حدث انفجار وظهرت الشمس. في الشكل ، يمكنك تتبع مراحل تطور النجوم.

النجم حاليا في مرحلة التسلسل الرئيسي. داخل النواة ، يتم تحويل أكثر من 4 ملايين طن من المادة إلى طاقة. درجة الحرارة ترتفع باستمرار. يُظهر التحليل أنه خلال الـ 4.5 مليار سنة الماضية ، أصبحت الشمس أكثر إشراقًا بنسبة 30٪ بزيادة قدرها 1٪ لكل 100 مليون سنة.

يُعتقد أنه في النهاية سيبدأ في التوسع ويتحول إلى عملاق أحمر. بسبب الزيادة في الحجم ، سيموت عطارد والزهرة وربما الأرض. وستبقى في المرحلة العملاقة لنحو 120 مليون سنة.

ثم تبدأ عملية تصغير الحجم ودرجة الحرارة. سيستمر في حرق الهليوم المتبقي في القلب حتى نفاد الاحتياطيات. بعد 20 مليون سنة ، ستفقد الاستقرار. سوف تدمر الأرض أو تلتهب. في 500000 سنة سيبقى نصفها فقط الكتلة الشمسيةوسيقوم الغلاف الخارجي بإنشاء سديم. نتيجة لذلك ، سوف نحصل على قزم ابيض، والتي ستعيش لتريليونات السنين وبعد ذلك فقط تتحول إلى اللون الأسود.

موقع الشمس في المجرة

الشمس أقرب إلى الحافة الداخلية لذراع الجبار في مجرة ​​درب التبانة. المسافة من مركز المجرة 7.5-8.5 ألف فرسخ فلكي. يقع داخل الفقاعة المحلية - تجويف في الوسط النجمي بغاز ساخن.

يكمن النظام الشمسي في منطقة المجرة الصالحة للسكن. تتمتع هذه المنطقة بخصائص خاصة يمكنها دعم الحياة. الحركة الشمسيةيتم توجيهه نحو Vega في منطقة Lyra وبزاوية 60 درجة من مركز المجرة. من بين أقرب 50 نظامًا ، تحتل شمسنا المرتبة 40 من حيث الكتلة.

يُعتقد أن المسار المداري بيضاوي الشكل مع وجود اضطراب من الأذرع الحلزونية المجرية. تنفق 225-250 مليون سنة في رحلة مدارية واحدة. لذلك ، حتى الآن ، تم إكمال 20-25 مدارًا فقط. يوجد أدناه خريطة لسطح الشمس. إذا كنت ترغب في ذلك ، فاستخدم تلسكوباتنا عبر الإنترنت في الوقت الفعلي للاستمتاع بنجم النظام. لا تنسَ تتبع طقس الفضاء بحثًا عن العواصف المغناطيسية والتوهجات الشمسية.

النيوترينوات الشمسية

الفيزيائي إيفجيني ليتفينوفيتش حول جسيمات النيوترينو المتطايرة من الشمس ، النموذج الشمسي القياسي ومشكلة الفلزية:

اضغط على الصورة لتكبيرها

> الشمس

وصف واضح الشمسللأطفال: حقائق مثيرة للاهتمام حول نجم النظام الشمسي ، كيف المزيد من الأرضمع صورة ، كيف ظهرت الشمس ، ومكوناتها ، البقع.

حتى في للصغارليس سراً أننا مدينون بظهور الحياة على كوكبنا للنجم الوحيد في النظام - الشمس. آباءأو المعلمين في المدرسةيمكن أن تبدأ قصة عن الشمس و شرح للأطفالمنذ ذلك الحين ، مثل بقية النجوم ، فإن كوكبنا هو المركز ويتفوق على جميع الكواكب في الحجم. إذا ما قورنت بـ ، فهي أكبر 109 مرات من القطر وتحتل 99.8٪ من الكتلة الكلية للنظام. ومن المثير للاهتمام ، أنه يمكن وضع حوالي مليون من نفس الكواكب مثل كوكبنا داخل الحجم الشمسي.

يتم تسخين درجة حرارة الجزء المرئي حتى 5500 درجة مئوية. وبالنسبة للشمس ، ليس هذا هو الحد الأقصى ، حيث يمكن أن يسخن قلبها حتى 15 مليون درجة مئوية. آباءينبغي اشرح للاطفالأن أمامهم مفاعل نووي حقيقي. لإعادة إنتاج هذه الكمية من الطاقة ، سيستغرق الأمر 100 مليار طن من الديناميت لينفجر كل ثانية.

لكن لا يمكن تسمية الشمس إلا بفريدة من نوعها لأن الحياة نشأت داخل نظامها. أطفاليجب أن يفهم ذلك في درب التبانةهناك أكثر من 100 مليار جسم نجمي. على الرغم من كونه مركز النظام ، فإنه يدور أيضًا حول قلب المجرة (على بعد 25000 سنة ضوئية). تستغرق الثورة الواحدة ما يصل إلى 250 مليون سنة.

الشمس جزء من الجيل النجمي السكان الأول. هذه الأجسام غنية بالعناصر التي تكون أثقل من الهيليوم ، وأصغر من سواها في العمر. لكن السكان الثاني ، وربما الثالث ، هم الجيل الأكبر سناً ، الذين لا يزال ممثلوهم مجهولين.

ظهور الشمس وتطورها - للأطفال

يبدأ شرح للأطفالمن الممكن أن يكون نجمنا قد ولد قبل 4.6 مليار سنة. وفقًا للنظرية الرئيسية ، تم تشكيل النظام بأكمله من سحابة ضخمة من الغاز والغبار لم تتوقف عن الدوران - السديم الشمسي. نشطت قوة الجاذبية الداخلية عمليات التدمير ، مما أدى إلى تسريع التكوين وسحبه إلى الخارج على شكل قرص مفلطح. وبسبب هذا ، اتجه حجم أكبر من الجسيمات نحو المركز وشكلت الشمس. أدناه ، يقدم علم الفلك للأطفال رسمًا لتطور النجم.

يحتوي النجم على كمية كبيرة من الوقود تسمح له بالعمل بشكل طبيعي لمدة 5 مليارات سنة أخرى. عندما تستنفد الشمس نفسها ، ستبدأ عملية التدمير. سوف ينمو النجم ويصبح عملاقًا أحمر. بعد ذلك ، سيتم تدمير الطبقات العليا ، وسوف ينفجر اللب ، ويمر إلى فئة الأقزام البيضاء. بعد فترة طويلة من الزمن ، يخفت ويبرد ويصبح قزمًا أبيض.

الهيكل الداخلي والجوالشمس - للأطفال

ينبغي اشرح للصغارأن أي كائن يمكن أن يكون له مناطق معينة. يتم تمثيل الجزء الداخلي بالمستويات الأساسية والإشعاعية والحمل الحراري. صور شمس للاطفاليقدم رسم تخطيطي لتكوين وهيكل النجم.

1/4 المسافة من المركز إلى الأعلى تذهب إلى القلب. مع حجم صغير على ما يبدو (2٪ فقط من الشمس) ، فهو أعلى بـ 15 مرة من كثافة الرصاص ويحتل نصف الكتلة النجمية تقريبًا. من اللب إلى السطح (70٪) توجد منطقة إشعاع (32٪ من الحجم و 48٪ من الكتلة). هذا هو المكان الذي يتحلل فيه الضوء من القلب ، لذلك الأطفاليجب أن تعلم أن خروج الفوتون من هذه المنطقة قد يستغرق ملايين السنين.

علاوة على ذلك ، تقترب طبقة الحمل الحراري (66٪ من الحجم و 2٪ من الكتلة) من السطح. هنا يمكنك أن ترى الكثير من "خلايا الحمل الحراري" مع دوران الغاز بداخلها. يمكن التمييز بين نوعين رئيسيين: التحبيب (بعرض 1000 كم) والحبيبات الفائقة (قطرها 30000 كم).

لطفلسيكون من المثير للاهتمام معرفة أن الغلاف الجوي يشمل الغلاف الضوئي والكروموسفير والمنطقة الانتقالية والإكليل. من بين أمور أخرى ، هناك أيضًا رياح شمسية تنفث الغاز من الهالة.

الطبقة الدنيا هي الفوتوسفير. الضوء المنبعث منه ، ندركه كأشعة الشمس المعتادة. بسمك 500 كيلومتر ، يأتي جزء كبير من الضوء من أدنى جزء من الطبقة. هنا يمكن أن تختلف درجة الحرارة من 6125 درجة مئوية في الأسفل إلى 4125 درجة مئوية في الأعلى.

بعد ذلك يأتي الكروموسفير. إنها أكثر سخونة (19725 درجة مئوية) وتتكون بالكامل من تشكيلات مدببة يصل طولها إلى 1000 كم وارتفاعها 10000 كم. علاوة على ذلك ، تم وضع شريط انتقالي لعدة آلاف من الكيلومترات. تقوم الهالة بتسخينها وتلقي أيضًا معظم الأشعة فوق البنفسجية.

أعلاه هو هالة فائقة ، تتكون من حلقات وتدفق الغاز المتأين. تصل درجة حرارته من نصف مليون إلى 6 ملايين درجة (أحيانًا تتجاوز هذه العلامة ، وتصل إلى عدة عشرات في حالة تفشي المرض). هناك مادة على الهالة تنتشر على شكل رياح شمسية.

التركيب الكيميائيالشمس - للأطفال

مثل النجوم الأخرى ، تمتلئ الشمس بالهيدروجين والهيليوم. لكنهم يقرؤون أيضًا 7 مكونات أقل حجمًا. تسقط مليون ذرة هيدروجين: الهيليوم (98000) ، الأكسجين (850) ، الكربون (360) ، النيون (120) ، النيتروجين (110) ، المغنيسيوم (40) ، الحديد (35) والسيليكون (35). رغم كل هذه الأرقام ، الأطفاليجب أن تعلم أن الهيدروجين هو الأخف وزناً ، لذلك فهو يشغل فقط 72٪ من الكتلة الشمسية ، أما الهيليوم فيخصص 26٪.

مجال مغناطيسي

آباءمايو اشرح للاطفالأن المجال المغناطيسي للشمس هو ضعف المجال المغناطيسي للأرض. لكن المثير للاهتمام هو أنه يعمل بشكل غير متساو وفي بعض الأماكن يمكن أن يكون أكثر نشاطًا بمقدار 3000 مرة. تتطور مثل هذه "الخشونة" باستمرار ، لأن دوران النجم يكون أسرع بكثير في الجزء الاستوائي منه في خطوط العرض الأعلى. لذلك ، اتضح أن السرعة بالداخل أعلى من السرعة الخارجية. وبسبب هذا يمكننا ملاحظة البقع الشمسية والتوهجات والانبعاثات الكتلية الإكليلية. ستكون التوهجات هي الأقوى ، لكن القذف الكتلي الإكليلي ، على الرغم من أنه ليس عدوانيًا ، سيشمل عدد كبير منالمواد (يمكن إطلاق ما يصل إلى 20 مليار طن من المادة في وقت واحد). يُظهر الرسم السفلي للأطفال تأثير الرياح الشمسية والمجال المغناطيسي على الأرض ، بالإضافة إلى علاقتهما.

البقع والدورات الشمس - للأطفال

أطفالربما لاحظت أنه في بعض المناطق تبدو الشمس أكثر قتامة ، كما لو كانت بها ثقوب. تسمى هذه الميزات النقاط. يصلون إلى شكل دائرة ويكونون أكثر برودة من السطح العام. تظهر في تلك المناطق حيث تخترق جلطات كثيفة من خطوط المجال المغناطيسي.

العدد الإجمالي للبقع الشمسية غير مستقر ويعتمد على النشاط المغناطيسي. عادة ما يصل الحد الأقصى إلى 250 ، لكنهم يختفون بعد ذلك إلى الحد الأدنى. تستغرق هذه الدورة حوالي 11 عامًا. في نهاية هذه العملية ، يغير المجال المغناطيسي قطبية بسرعة.

ضوء الشمس الساطع هو مصدر مزاج ممتاز وبهجة. في الطقس الغائم ، يشعر الكثير من الناس بالاكتئاب والاستسلام للاكتئاب. رغم ذلك يعلم الجميع أن الطقس السيئ سينتهي قريبًا وستظهر الشمس في السماء. لقد كان مألوفًا للناس منذ الطفولة ، وقليل من الناس يفكرون في ماهية هذا النجم. أشهر معلومة عن الشمس أنها نجمة. ومع ذلك ، هناك العديد من الحقائق المثيرة للاهتمام التي قد تهم الأطفال والبالغين على حد سواء.

ما هي الشمس؟

يعلم الجميع الآن أن الشمس نجمة وليست ضخمة تشبه كوكبًا. إنها سحابة من الغازات ذات قلب بداخلها. المكون الرئيسي لهذا النجم هو الهيدروجين ، والذي يحتل حوالي 92٪ من حجمه الكلي. يتم احتساب ما يقرب من 7 ٪ بواسطة الهيليوم ، والنسبة المئوية المتبقية مقسمة على عناصر أخرى. وتشمل هذه الحديد والأكسجين والنيكل والسيليكون والكبريت وغيرها.

تأتي معظم طاقة النجم من اندماج الهيليوم من الهيدروجين. تتيح لنا المعلومات التي جمعها العلماء عن الشمس أن نعزوها إلى النوع G2V وفقًا للتصنيف الطيفي. هذا النوع يسمى "القزم الأصفر". في الوقت نفسه ، تشرق الشمس بضوء أبيض ، خلافًا للاعتقاد السائد. يظهر التوهج الأصفر نتيجة تناثر وامتصاص الغلاف الجوي لكوكبنا للجزء ذي الطول الموجي القصير من طيف أشعته. نجمنا - الشمس - هو جزء لا يتجزأ من المجرة ، من مركزها النجم على بعد 26000 سنة ضوئية ، ودورة واحدة حوله تستغرق 225-250 مليون سنة.

اشعاع شمسي

تفصل بين الشمس والأرض مسافة ١٤٩٦٠٠ كم. على الرغم من ذلك ، فإن الإشعاع الشمسي هو المصدر الرئيسي للطاقة على هذا الكوكب. لا يمر كل حجمه عبر الغلاف الجوي للأرض. تستخدم النباتات طاقة الشمس في عملية التمثيل الضوئي. بهذه الطريقة مختلفة مركبات العضويةويتم إطلاق الأكسجين. يستخدم الإشعاع الشمسي أيضًا لتوليد الكهرباء. حتى طاقة احتياطيات الخث والمعادن الأخرى ظهرت في العصور القديمة تحت تأثير أشعة هذا النجم الساطع. تستحق أشعة الشمس فوق البنفسجية اهتماما خاصا. له خصائص مطهرة ويمكن استخدامه لتطهير المياه. تؤثر الأشعة فوق البنفسجية أيضًا على العمليات البيولوجية في جسم الإنسان ، مما يتسبب في تكتل الجلد ، فضلاً عن إنتاج فيتامين د.

دورة حياة الشمس

نجمنا - الشمس - هو نجم شاب ينتمي إلى الجيل الثالث. يحتوي على كمية كبيرة من المعادن ، مما يدل على تكوينه من نجوم أخرى من الأجيال السابقة. وفقًا للعلماء ، يبلغ عمر الشمس حوالي 4.57 مليار سنة. بالنظر إلى أنها 10 مليارات سنة ، فهي الآن في منتصفها. في هذه المرحلة ، يحدث الاندماج الحراري للهيليوم من الهيدروجين في لب الشمس. تدريجيًا ، ستنخفض كمية الهيدروجين ، وسيصبح النجم أكثر وأكثر سخونة ، وسيكون لمعانه أعلى. ثم ستنفد احتياطيات الهيدروجين في اللب تمامًا ، وسيمر جزء منه إلى الغلاف الخارجي للشمس ، وسيبدأ الهيليوم في التكاثف. ستستمر عمليات انقراض النجوم لمليارات السنين ، لكنها ستؤدي إلى تحولها أولاً إلى عملاق أحمر ، ثم إلى قزم أبيض.

الشمس والأرض

ستعتمد الحياة على كوكبنا أيضًا على درجة الإشعاع الشمسي. في حوالي مليار سنة ، ستكون قوية جدًا لدرجة أن سطح الأرض سوف يسخن بشكل كبير ويصبح غير مناسب لمعظم أشكال الحياة ، ولا يمكن أن تبقى إلا في أعماق المحيطات وفي خطوط العرض القطبية. بحلول عمر الشمس بحوالي 8 مليارات سنة ، ستكون الظروف على الكوكب قريبة من الظروف الموجودة الآن على كوكب الزهرة. لن يكون هناك ماء على الإطلاق ، وسوف يتبخر في الفضاء. سيؤدي هذا إلى الاختفاء التام. أشكال مختلفةالحياة. مع تقلص نواة الشمس وزيادة غلافها الخارجي ، تزداد احتمالية ابتلاع كوكبنا. الطبقات الخارجيةنجمة البلازما. لن يحدث هذا إلا إذا دارت الأرض حول الشمس على مسافة أكبر نتيجة للانتقال إلى مدار آخر.

مجال مغناطيسي

تشير المعلومات التي جمعها الباحثون عن الشمس إلى أنها نجم نشط مغناطيسيًا. من صنعه ، يغير اتجاهه كل 11 عامًا. تختلف شدته أيضًا بمرور الوقت. تسمى كل هذه التحولات بالنشاط الشمسي الذي يتسم بظواهر خاصة كالرياح والتوهجات. هم السبب والتي تؤثر سلبًا على تشغيل بعض الأجهزة على الأرض ، ورفاهية الناس.

كسوف الشمس

تحتوي المعلومات حول الشمس ، التي جمعها الأجداد والتي نجت حتى يومنا هذا ، على إشارات إلى كسوفها منذ العصور القديمة. تم وصف عدد كبير منهم أيضًا في العصور الوسطى. الكسوف الشمسي هو نتيجة حجب النجم بالقمر من مراقب على الأرض. يمكن أن يكون مكتملاً ، عندما يكون القرص الشمسي مخفيًا تمامًا وجزئيًا من نقطة واحدة على كوكبنا على الأقل. عادة ما يكون هناك خسوفان إلى خمس مرات في السنة. في نقطة معينة على الأرض ، تحدث بفارق زمني يتراوح بين 200 و 300 عام. بالنسبة لعشاق مشاهدة السماء ، يمكن للشمس أيضًا رؤية كسوف حلقي. يغطي القمر قرص النجم ، ولكن نظرًا لقطره الأصغر ، لا يمكنه أن يتفوق عليه تمامًا. ونتيجة لذلك ، تظل الحلقة "النارية" مرئية.

وتجدر الإشارة إلى أن مراقبة الشمس بالعين المجردة ، خاصة بالمنظار أو التلسكوب ، أمر خطير للغاية. هذا يمكن أن يؤدي إلى ضعف البصر الدائم. الشمس قريبة نسبيًا من سطح كوكبنا وتشرق بشدة. بدون تهديد لصحة العين ، لا يمكنك النظر إليها إلا أثناء شروق الشمس وغروبها. ما تبقى من الوقت تحتاج إلى استخدام مرشحات التعتيم الخاصة أو عرض صورة تم الحصول عليها باستخدام التلسكوب على شاشة بيضاء. هذه الطريقة هي الأكثر قبولًا.

ستخبرك قصة عن الشمس للأطفال كيف تشرح للطفل ما هي الشمس وما هي أهميتها في حياتنا.

رسالة موجزة عن الشمس

الشمس هي أهم نجم للبشر ، فهي توفر الحياة وتحافظ عليها على كوكب الأرض. تدور حوله جميع الكواكب وأقمارها الصناعية وكذلك المذنبات والنيازك. إنه أكبر مليون مرة من الأرض. متوسط ​​المسافة من الأرض إلى الشمس 149.6 مليون كيلومتر. يصل شعاع ضوئي إلى الأرض في 8 دقائق.

نجم النظام الشمسي ساخن بشكل لا يصدق. تبلغ درجة الحرارة على سطحه 6000 درجة مئوية ، وفي الوسط - أكثر من 15 مليون درجة.

نجم يسمى الشمس ، يتكون من سحابة ضخمة من الهيدروجين وغبار النجوم ، يحترق منذ 4.6 مليار سنة. يحتوي على وقود كافٍ ليحترق لفترة طويلة جدًا.

وبفضله نعيش ونأكل ثمار الأرض (الخضار والفواكه والتوت) ونربي الماشية ونستمتع بالحياة بشكل عام. لماذا ا؟
أولا ، الشمس نور. بدون الضوء ، لن تتمكن النباتات من إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. لكننا نتنفس فقط بفضل الأكسجين! بدون ضوء ، سيكون لدى الشخص نقص في فيتامين د ، وهو ضروري لقوة عظامنا. تصبح العظام هشة وهشة. سنكسر عند كل منعطف.
ثانيًا ، الشمس دافئة. بدون حرارة ، ستتحول أرضنا إلى كرة ضخمة من الجليد. بطبيعة الحال ، كل أشكال الحياة في مثل هذه الدرجة المنخفضة من الحرارة كانت ستختفي من على وجه الأرض.