موضوع عن تكوين كتلة الشمس

موضوع عن تكوين كتلة الشمس، الشمس هي المركز الرئيسي للنظام الشمسي حيث يلف تلف حولها الأرض والكواكب الأخرى؛ إنها الجسم أو النجم الأساسي في النظام، وبالنسبة لكتلة النظام الشمسي فهي تمثل 99% من كتلة النظام؛ الشمس هي مصدر كمية هائلة من الطاقة، وجزء منها يمد الأرض بالضوء والحرارة اللازمين لدعم الحياة؛ فما هي الشمس؟ وكيف تكونت؟ وما هو ضوئها الفعلي؟ وما هو لونها الحقيقي؟ كل هذا وأكثر ستجده خلال مقالنا اليوم؛ تابعوا موقع معلومة ثقافية للتعرف على موضوع عن تكوين كتلة الشمس.

الشمس

تم التقاط الصورة في ضوء مرئي مع مرشح شمسي في عام 2013م مع بقع شمسية وسواد أطرافه

  • الشمس (بالإنجليزية: Sun) هي النجم الواقع في مركز النظام الشمسي، وهي عبارة عن كرة من البلازما الساخنة، وعندما يتم تسخينها تتوهج في لُبها بسبب تفاعلات الاندماج، وتشع الطاقة بشكل أساسي كضوء مرئي وأشعة تحت حمراء؛ إنها إلى حدٍ بعيدٍ أهم مصدر للطاقة للحياة على الأرض.
  • يبلغ قطر الشمس حوالي 1.39 مليون كيلومتر، أو 109 أضعاف قطر الأرض، وتبلغ كتلتها حوالي 330,000 ضعف كتلة الأرض، وتمثل حوالي 99.86ةب٪ من الكتلة الكلية للنظام الشمسي؛ ما يقرب من ثلاثة أرباع كتلة الشمس تتكون من الهيدروجين (73٪ تقريبًا)، والباقي هو الهليوم في الغالب (25٪ تقريبًا)، بكميات أقل بكثير من العناصر الثقيلة، مثل: الأكسجين، والكربون، والنيون، والحديد.
  • الشمس هي نجم تسلسل رئيسي من النوع جي (G2V) بناءً على فئتها الطيفية، على هذا النحو، يُشار إليه بشكل غير رسمي ولا يُشار إليه بدقة على أنه قزم أصفر (ضوؤه أقرب إلى الأبيض من الأصفر).
  • هذا وتشكلت الشمس منذ حوالي 4.6 مليار عام، منذ سنوات من انهيار الجاذبية للمادة داخل منطقة السحابة الجزيئية الكبيرة، وتجمع معظم هذه المادة في المركز، في حين تم تسطيح الباقي في قرص مداري أصبح النظام الشمسي؛ أصبحت الكتلة المركزية ساخنة وكثيفة لدرجة أنها بدأت في النهاية اندماجًا نوويًا في قلبها، ويُعتقد أن جميع النجوم تقريبًا تتشكل بهذه العملية.

صورة ملونة مزيفة تم التقاطها في عام 2010م، كما تظهر في الضوء فوق البنفسجي (الطول الموجي 30.4 نانومتر)

  • تدمج الشمس حاليًا في قلبها حوالي 600 مليون طن من الهيدروجين إلى هيليوم كل ثانية، وتحول 4 ملايين طن من المادة إلى طاقة كل ثانية نتيجة لذلك؛ هذه الطاقة، التي يمكن أن تستغرق ما بين 10000 و 170000 سنة للهروب من القلب، هي مصدر ضوء الشمس وحرارة.
  • وعندما يتضاءل اندماج الهيدروجين في قلبها إلى النقطة التي لم تعد فيها الشمس في حالة توازن هيدروستاتيكي، فإن نواتها ستخضع لزيادة ملحوظة في الكثافة ودرجة الحرارة بينما تتوسع طبقاتها الخارجية، مما يؤدي في النهاية إلى تحويل الشمس إلى عملاق أحمر.
  • يُحسب أن الشمس ستصبح كبيرة بما يكفي لتبتلع المدارات الحالية لعطارد والزهرة، وتجعل الأرض غير صالحة للسكن – ولكن ليس لمدة خمسة مليارات سنة تقريبًا؛ بعد ذلك، سوف تتخلص من طبقاتها الخارجية وتصبح نوعًا كثيفًا من نجم التبريد المعروف باسم القزم الأبيض، ولم تعد تنتج الطاقة عن طريق الاندماج، ولكنها لا تزال تتوهج وتطلق الحرارة من اندماجها السابق.
  • تم التعرف على التأثير الهائل للشمس على الأرض منذ عصور ما قبل التاريخ، بل اعتبرت بعض الثقافات الشمس إلهًا- وليعاذ بالله-، ويعد الدوران المجمعي للأرض ومدارها حول الشمس أساس التقويمات الشمسية، أحدها هو التقويم الغريغوري، وهو التقويم السائد المستخدم اليوم.

شاهد أيضًا: كم يستغرق دوران الأرض حول الشمس

تكوين كتلة الشمس

التقطت هذه الصورة من التلسكوب البصري الشمسي لهينود في 12 يناير 2007م، وتكشف عن الطبيعة الخيطية للبلازما التي تربط مناطق ذات قطبية مغناطيسية مختلفة

  • في مساحة واسعة من الفضاء، قامت الجاذبية بسحب الغبار والغاز معًا لتكوين النظام الشمسي الشاب، حيث تشكلت الشمس أولاً من المادة الهائلة، وكانت الكواكب قريبة من الخلف؛ لكن كيف أصبح بحر من الجسيمات الدوامة ألمع نجم في سمائنا؟
  • تقول سابرينا سافاج، عالمة مشروع Hinode التابع لناسا في بيان: “الشمس مرعبة ورائعة، وهي أيضًا أفضل مختبر فيزيائي في نظامنا الشمسي”.
  • على الرغم من أنها قد تبدو فارغة، إلا أن المساحة مليئة بالغاز والغبار؛ كانت معظم المواد عبارة عن هيدروجين وهليوم، لكن بعضها يتكون من بقايا من الموت العنيف للنجوم؛ منذ حوالي 4.6 مليار سنة.
  • أدت موجات الطاقة التي تنتقل عبر الفضاء إلى ضغط سحب من هذه الجسيمات بالقرب من بعضها البعض، وتسببت الجاذبية في انهيارها على نفسها ثم البدء في الدوران؛ تسبب الدوران في جعل السحابة تتسطح إلى قرص مثل الفطيرة؛ وفي المركز، تتجمع المادة معًا لتشكل نجمًا أوليًا سيصبح في النهاية الشمس.
  • قال عالم الفلك جون توبين لموقع ProfoundSpace.org عن شمس مبكرة مماثلة، هناك قرص مدعوم دورانيًا حول هذا النجم الأولي، مضيفًا أنه “عنصر أساسي” في بناء الكواكب؛ “إنه يتيح للمادة معلقة لفترة كافية لعملية تشكيل الكوكب”.
  • كان النجم الأولي الصغير عبارة عن كرة من الهيدروجين والهيليوم لم يتم تشغيلها عن طريق الاندماج، وعلى مدى عشرات الملايين من السنين، زادت درجة حرارة وضغط المادة الداخلية، مما أدى إلى اندماج الهيدروجين الذي يقود الشمس اليوم؛ ووفقًا لوكالة ناسا.
  • فإن “نجمًا بحجم شمسنا يحتاج إلى حوالي 50 مليون سنة حتى ينضج من بداية الانهيار إلى مرحلة البلوغ”؛ “ستبقى شمسنا في هذه المرحلة الناضجة … لما يقرب من 10 مليارات سنة”.
  • لم يأخذ تكوين الشمس كل السحابة التي ولدت منها، حيث استمر ما تبقى في الدوران حول النجم، بينما تشكلت الكواكب من المادة المتبقية؛ الشمس نجم متوسط الحجم، ليس كبير جدًا وليس صغير جدًا، حجمه يجعله نجمًا ممتازًا في المدار، فهو ليس كبيرًا وسريع الاحتراق ولا صغيرًا وخافتًا.
  • بعد عدة مليارات من السنين من الآن، سينفد الهيدروجين الموجود داخل الشمس، وسوف يتضخم النجم إلى عملاق أحمر بنصف قطر يمتد إلى مدار الأرض، كما سيتم استهلاك الهيليوم في جوهره، ولن يكون النجم ساخنًا بما يكفي لحرق الأكسجين والكربون المتبقيين، لذا ستختفي الشمس وتصبح قزمًا أبيض.
  • بالطبع، عندما ولدت الشمس منذ مليارات السنين، لم يكن هناك علماء بشريون على وشك دراستها؛ يتعرف علماء الفلك على حياة الشمس من خلال دراسة عدد لا يحصى من النجوم في مجرة ​​درب التبانة، وإلى جانب النماذج، يمكن أن تساعد هذه الملاحظات في إخبارنا عن شباب أقرب نجم لدينا.

ضوء الشمس

الشمس كما تُرى من سطح الأرض

  • الثابت الشمسي هو مقدار الطاقة التي تودعها الشمس لكل وحدة مساحة تتعرض مباشرة لأشعة الشمس، ويساوي ثابت الشمس حوالي 1,368 واط/م2 على مسافة وحدة فلكية واحدة (AU) من الشمس (أي على الأرض أو بالقرب منها)؛ يخفّف الغلاف الجوي للأرض ضوء الشمس الموجود على سطح الأرض، بحيث تقل الطاقة التي تصل إلى السطح (أقرب إلى 1000 واط/م2) في ظروف صافية عندما تكون الشمس قريبة من الذروة.
  • يتكون ضوء الشمس في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض (من إجمالي الطاقة) من حوالي 50٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء، و 40٪ من الضوء المرئي، و 10٪ من الضوء فوق البنفسجي؛ يقوم الغلاف الجوي على وجه الخصوص بتصفية أكثر من 70٪ من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية، خاصة عند الأطوال الموجية الأقصر، كما تعمل الأشعة فوق البنفسجية الشمسية على تأيين الغلاف الجوي العلوي للأرض على جانب النهار، مما يؤدي إلى تكوين الغلاف المتأين الموصّل كهربائيًا.
  • لون الشمس أبيض، مع مؤشر فضاء لوني CIE قريب من (0.3، 0.3)، عند النظر إليه من الفضاء أو عندما تكون الشمس عالية في السماء؛ ويبلغ الإشعاع الشمسي لكل طول موجي ذروته في الجزء الأخضر من الطيف؛ وعندما تكون الشمس منخفضة في السماء، فإن تناثر الغلاف الجوي يجعل الشمس صفراء أو حمراء أو برتقالية أو أرجوانية؛ وعلى الرغم من بياضها المعتاد، فإن معظم الناس يصورون عقليًا الشمس على أنها صفراء.

الهيكل والإنصهار

هيكل الشمس

يحتوي هيكل الشمس على الطبقات التالية:

  • النواة – أعمق 20-25٪ من نصف قطر الشمس، حيث درجة الحرارة (الطاقات) والضغط كافيان لحدوث الاندماج النووي؛ يندمج الهيدروجين في الهيليوم (والذي لا يمكن دمجه حاليًا في هذه المرحلة من حياة الشمس)، وتطلق عملية الاندماج الطاقة، ويصبح اللب تدريجيًا مخصبًا بالهيليوم.
  • المنطقة الإشعاعية – لا يمتلك الحمل الحراري القدرة على الحدوث إلا عندما يقترب بشكل كبير من سطح الشمس، لذا، بين حوالي 20-25٪ من نصف القطر، و 70٪ من نصف القطر، توجد منطقة تسمى بـ “المنطقة الإشعاعية”، وهي التي تنتقل فيها الطاقة بواسطة الإشعاع (الفوتونات) بدلاً من الحمل الحراري.
  • خط السرعة – هو المنطقة الحدودية بين المناطق الإشعاعية والحمل الحراري.
  • منطقة الحمل الحراري – بين حوالي 70٪ من السطح ونصف قطر الشمس وتكون الشمس باردة ويحدث الحمل الحراري.
  • الغلاف الضوئي – أعمق جزء من الشمس يمكن التعرف عليه ورؤيته بالضوء المرئي.

صورة عالية الدقة لسطح الشمس تم التقاطها بواسطة تلسكوب Daniel K. Inouye الشمسي (DKIST)

  • الغلاف الجوي – وهو غلاف أو هالة غازية محيطة بالشمس من الخارج، تتألف من الغلاف اللوني ومنطقة الانتقال الشمسي والإكليل والغلاف الشمسي.

خلال الكسوف الكلي للشمس، يمكن رؤية الإكليل الشمسي بالعين المجردة، خلال فترة وجيزة من الكلي

شاهد أيضًا: العلاقة بين الشمس والقمر والأرض

الحركة والموقع

  • تقع الشمس بالقرب من الحافة الداخلية لذراع الجبار لمجرة درب التبانة، في السحابة البينجمية المحلية أو حزام جولد، على مسافة 7.5-8.5 كيلو فرسك (24-28 كليًا) من مركز المجرة؛ تم احتواء الشمس داخل الفقاعة المحلية.
  • وهي مساحة من الغاز الساخن المتخلخل، ربما تكون ناتجة عن بقايا المستعر الأعظم Geminga، أو مستعرات أعظم متعددة في المجموعة الفرعية B1 من مجموعة Pleiades المتحركة المسافة بين الذراع المحلية والذراع التالية، ذراع فرساوس، حوالي 6500 سنة ضوئية؛ تم العثور على الشمس، وبالتالي النظام الشمسي.
  • في ما يسميه العلماء المنطقة المجرية الصالحة للسكن؛ قمة طريق الشمس، أو قمة الشمس، هي الاتجاه الذي تنتقل إليه الشمس بالنسبة للنجوم القريبة الأخرى، وهذه الحركة باتجاه نقطة في كوكبة هرقل، بالقرب من النجم فيغا.
  • في حدود 32.6 لي من الشمس، اعتبارً من عام 2000م، يوجد هناك حوالي عدد 315 نجمة معروفة في عدد 227 نظامًا، بما في ذلك عدد 163 نجمة بشكل فردية (فردية).
  • وتشير التقديرات إلى أنه لم يتم بعد تحديد 130 نظامًا آخر ضمن هذا النطاق؛ حتى 81.5 لي، قد يكون هناك ما يصل إلى 7500 نجمة، منها حوالي 2600 نجمة معروفة؛ ومن المتوقع أن يكون عدد الأجسام الفرعية في هذا الحجم مشابهًا لعدد النجوم؛ ومن بين أقرب 50 نظامًا نجميًا في غضون 17 سنة ضوئية من الأرض (أقربها القزم الأحمر Proxima Centauri عند 4.2 سنة ضوئية تقريبًا)، تحتل الشمس المرتبة الرابعة في الكتلة.

رسم توضيحي لمجرة درب التبانة، يوضح موقع الشمس؛ الإحداثيات الشعاعية الموضحة (خطوط مشعة) تتمحور حول موقع الشمس (المسمى)

المدار في درب التبانة

تدور الشمس حول مركز مجرة ​​درب التبانة كما أنها تتحرك ناحية كوكبة الدجاجة؛ بسبب التوزيع غير المنتظم للكتلة في مجرة ​​درب التبانة يكون الدوران غير منتظم، مثل ذلك في وبين الأذرع الحلزونية المجرية؛ يأخذ نظامنا الشمس 225-250 مليون سنة تقريبًا من أجل إتمام مدار واحد عبر درب التبانة (سنة مجرية).

لذلك، يُعتقد أنه قد تم إتمام 20-25 دورة خلال عمر الشمس حتى الآن؛ هذا وتبلغ السرعة المدارية لنظامنا الشمسي حول مركز مجرة ​​درب التبانة 251 كم/ث تقريبًا؛ وبهذه السرعة، يأخذ نظامنا الشمسي 1190 عامًا تقريبًا حتى يقطع مسافة سنة ضوئية واحدة.

الحركة في النظام الشمسي

تتحرك الشمس بفعل جاذبية الكواكب، ويمكن للمرء أن يفكر في المركز الثنائي للنظام الشمسي على أنه ثابت (أو يتحرك في حركة ثابتة حول المجرة)؛ يقع مركز الشمس دائمًا ضمن 2.2 نصف قطر شمسي من مركز الباري سنتر، وترجع حركة الشمس هذه بشكل أساسي إلى كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون؛ ولبعض الفترات لعدة عقود، كانت الحركة منتظمة إلى حد ما، وتشكل نمط ثلاثي الفصيلة.

بينما بين هذه الفترات تبدو أكثر فوضوية؛ بعد 179 سنة (تسعة أضعاف الفترة المجمعية لكوكب المشتري وزحل) يتكرر النمط أكثر أو أقل، لكن استدارة بنحو 24 درجة؛ وبالمثل، تحدث إزاحة لمدارات الكواكب الداخلية، من ضمنها الأرض، بنفس قوى الجاذبية، مما ينتج أن حركة الشمس تمتلك تأثيرات ضئيلة على المواقع النسبية للأرض والشمس أو على الإشعاع الشمسي على الأرض كدالة من الوقت.

الحركة الظاهرية للمركز الباري للنظام الشمسي بالنسبة للشمس – إنها في الواقع الشمس التي تتحرك

نظام الكواكب

للشمس ثمانية كواكب معروفة، وهذا يشمل أربعة كواكب أرضية (عطارد، والزهرة، والأرض، والمريخ)، واثنين من عمالقة الغاز (كوكب المشتري وزحل)، واثنين من عمالقة الجليد (أورانوس ونبتون)؛ يحتوي النظام الشمسي أيضًا على خمسة كواكب قزمة على الأقل، وحزام كويكبات، والعديد من المذنبات، وعدد كبير من الأجسام الجليدية التي تقع خارج مدار نبتون.

مقارنة حجم الشمس وكواكبها

الشمس والضياء في القرآن الكريم

  • للقرآن معجزات عديدة ومن أروعها ذكر الشمس والقمر والأنوار كلها من صنع الله؛ لقد وهبنا الله- عز وجل- الكثير من النعم، وكان الليل والنهار من أكثر النعم بروزاً، وكل ذلك مذكور في القرآن بكلام الله- عز وجل- حتى ننتبه ونأخذ علمًا ونتعرف على دائرة الدنيا حتى نتبع الطريق الصحيح.
  • قال- تعالى-: «هُوَ الَّذِي جَعَلَ الشَّمْسَ ضِيَاءً وَالْقَمَرَ نُورًا وَقَدَّرَهُ مَنَازِلَ لِتَعْلَمُوا عَدَدَ السِّنِينَ وَالْحِسَابَ ۚ مَا خَلَقَ اللَّهُ ذَٰلِكَ إِلَّا بِالْحَقِّ ۚ يُفَصِّلُ الْآيَاتِ لِقَوْمٍ يَعْلَمُونَ» [يونس:5].
  • في الآية السابقة من القرآن يخبرنا الله- عز وجل- بشكل جميل كيف ساعدتنا أشياء الكون التي خلقها وحده، وسوف تساعدنا في مستقبلنا؛ يقول الله- تعالى- أن للشمس والقمر القدرة على إخبارنا عن النهار والليل وبداية اليوم ونهاية اليوم.
  • يمكن للمسلمين تحديد طول الأيام من خلال الشمس، وبالتالي تحديد طول الأشهر والسنوات؛ لقد أعطانا الله- تعالى- هذه الراحة في محاولة فهم كيفية عمل الشمس والقمر بإخبارنا بذلك على وجه التحديد في القرآن، مما يجعل الكتاب المصدر الكامل للهداية.
  • قال- تعالى-: «إِنَّ فِي خَلْقِ السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ وَاخْتِلَافِ اللَّيْلِ وَالنَّهَارِ لَآيَاتٍ لِّأُولِي الْأَلْبَابِ» [آل عمران:190].
  • لقد أخبرنا الله- عز وجل- على وجه التحديد في القرآن أنه عندما تشرق الشمس علينا أن نقوم بكل أشغالنا وأعمالنا، حيث يمكننا الرؤية جيدًا في الضياء، وبالتالي نستطيع القيام بكل أعمالنا؛ وبنفس الطريقة طلب الله- عز وجل- منا الراحة والنوم في الليل.
  • فهذه علامات حية للمؤمن؛ كما يجب علينا أن نقرأ كلام الله- عز وجل- ونتفكر فيه، ونحاول أن نفهم معناه، وتحديداً طريقة عمل المجرات والكواكب ودرب التبانة، فالله عز وجل- أعطانا القوة والمعرفة لكي نفهم عجائب قوته ومخلوقاته التي تدل على أن كل هذه الأعمال العظيمة لها صانع عظيم، فـ «سُبْحَانَ اللَّهِ عَمَّا يَصِفُونَ» [الصافات:159].

شاهد أيضًا: كم عدد الكوكب في النظام الشمسي بالترتيب

في نهاية مقال موضوع عن تكوين كتلة الشمس، قدمنا لكم من خلال موقعنا معلومات عن مركز نظامنا الشمسي، الشمس، بما في ذلك تكوينها، وضوئها، وهليكلها، وحركتها وموقعها، وأخيرًا نظام كواكبها؛ فنرجو أن يكون المقال قد أفادكم ونال استحسانكم! – وللمزيد من المواضيع التثقيفية، زوروا موقع معلومة ثقافية!

Responses