الشمس هي "قلب" النظام الشمسي، وتدور حولها الكواكب والأقمار الصناعية. ويرى العلماء أنه يكفي تغيير كتلة الشمس أو حجمها ولو بشكل طفيف، وأن الحياة على كوكبنا ببساطة لن تكون موجودة. لقد أعددنا لقرائنا مجموعة مختارة من الحقائق المثيرة للاهتمام حول النجم الوحيد في النظام الشمسي.
1. الشمس كبيرة حقًا
في الواقع، تشكل الشمس أكثر من 99.8% من إجمالي كتلة النظام الشمسي. وهذا ليس خطأ - فجميع الكواكب وأقمارها وجميع الأجسام الفضائية الصغيرة الأخرى تشكل أقل من 0.2% من كتلة النظام الشمسي. لكي نكون أكثر دقة، تبلغ كتلة الشمس حوالي 2 نونيليون كيلوجرام (أي 2.30 صفر). ويبلغ حجم الشمس حوالي 1.3 مليون كوكب، أي ما يعادل حجم الأرض.
في الواقع، غالبًا ما تُستخدم كتلة الشمس في علم الفلك كوحدة قياسية لقياس الأجسام الكبيرة. عندما يتعلق الأمر بالنجوم أو السدم أو حتى المجرات، غالبًا ما يستخدم علماء الفلك المقارنة بالشمس لوصف كتلتها.
2. على نطاق المجرة، الشمس ليست كبيرة بشكل خاص
على الرغم من أننا كنا نتحدث فقط عن حقيقة أن الشمس كبيرة جدًا بالفعل، إلا أن هذا فقط بالمقارنة مع الأجسام الأخرى في النظام الشمسي. هناك أشياء أكثر ضخامة في الكون. تُصنف الشمس على أنها نجم من النوع G، والذي يُسمى عمومًا بالقزم الأصفر.
كما يوحي الاسم، هناك نجوم أكبر بكثير، تصنف على أنها عمالقة، عمالقة فائقة، وعملاقة مفرطة. يقع العملاق الأحمر العملاق Uy Scuti على بعد 9500 سنة ضوئية من الأرض. وهو حاليًا أكبر نجم معروف، حيث يبلغ قطره حوالي 1700 مرة قطر الشمس. محيطها 7.5 مليار كيلومتر. حتى الضوء يستغرق حوالي سبع ساعات ليدور حول النجم. إذا كان أوي سكوتي موجودًا في النظام الشمسي، فإن سطح النجم سيمتد إلى ما بعد مدار كوكب المشتري.
3. ماذا يحدث عندما تموت الشمس
يمكن للنجوم أن تعيش لفترة طويلة جدًا، مليارات السنين، لكنها في النهاية تموت أيضًا. يعتمد المصير الإضافي للنجوم على حجمها. وتتحول بقايا النجوم الأصغر إلى ما يسمى بالأقزام البنية. تموت النجوم الضخمة بشكل أكثر عنفًا - فهي تتحول إلى مستعر أعظم أو حتى مستعر أعظم وتنهار إلى نجم نيوتروني أو ثقب أسود. وفي حالات نادرة، يمكن لهذه الكواكب العملاقة أن تنفجر، يليها انفجار أشعة غاما.
الشمس في مكان ما في المنتصف - لن تنفجر، لكنها لن "تفرغ" أيضًا. بمجرد نفاد وقود الهيدروجين من الشمس، ستبدأ في الانهيار على نفسها تحت ثقلها، مما يتسبب في أن يصبح قلب الشمس أكثر كثافة وأكثر سخونة. سيؤدي ذلك إلى تمدد الشمس وتصبح عملاقًا أحمر. في نهاية المطاف، سوف ينهار إلى قزم أبيض - بقايا نجمية صغيرة ذات كثافة لا تصدق (حجم الأرض تقريبًا، ولكن كتلة الشمس تقريبًا).
4. مما تتكون الشمس؟
ويتكون بشكل أساسي من الهيدروجين والهيليوم، مثل معظم النجوم. ولكي نكون أكثر دقة، فهو يتكون من حوالي 71% هيدروجين، و27% هيليوم، والـ 2% المتبقية تأتي من كميات ضئيلة من عشرات العناصر الكيميائية، وخاصة الأكسجين والكربون.
5. ما مدى حرارة الشمس؟
تعتمد درجة حرارة الشمس حقًا على أي جزء من الشمس نتحدث عنه. قلب الشمس حار بجنون - تصل درجات الحرارة هناك إلى 15 مليون درجة مئوية. في الكروموسفير، تبلغ درجة الحرارة "فقط" بضعة آلاف من الدرجات. ومع ذلك، ترتفع درجات الحرارة بسرعة إلى ملايين الدرجات في الطبقة الخارجية للشمس، الإكليل. لماذا يحدث هذا، العلماء لا يعرفون على وجه اليقين.
6. كم عمر الشمس
النظرية حول حركة الحطام الفضائي عمر الشمس حوالي 4.6 مليار سنة. وتم حساب عمره بناءً على أعمار أشياء أخرى في النظام الشمسي يمكن تأريخها بشكل أكثر دقة، مثل النيازك أو حتى الصخور الموجودة على الأرض. وبطبيعة الحال، هذا صحيح على افتراض أن النظام الشمسي تشكل ككل واحد، ويتراوح عمر النجم من النوع G من 9 إلى 10 مليارات سنة.
7. ما مدى سطوع الشمس
سيريوس أ عملاق، في حين أن النجم اللامع سيريوس بي (على اليمين) أصغر بكثير. من الواضح أن الشمس هي الأكثر سطوعًا في سماء النهار لأنها أقرب بكثير إلى الأرض من أي نجم آخر. ألمع نجم في سماء الليل هو سيريوس. ثاني ألمع هو كانوب. الحجم الظاهري هو المصطلح المستخدم للإشارة إلى سطوع جسم سماوي من الأرض. الشمس لها القدر الظاهري -27. 8. مدى سرعة دوران الشمس: الشمس والعملاق الأحمر من الصعب حساب دوران الشمس لأنه يختلف باختلاف المنطقة. باختصار، وبدون تفسير، تستغرق الشمس حوالي 25.4 يومًا لإكمال دورة كاملة. والشمس لا تدور في الواقع كجسم صلب مثل الأرض. يدور بشكل أسرع عند خط الاستواء (24.5 يومًا) وأبطأ بالقرب من القطبين (38 يومًا).
وفيما يتعلق بسرعة الشمس في الكون، فإن النظام الشمسي بأكمله يدور حول مركز درب التبانة بسرعة 828000 كم/ساعة. وتستغرق الثورة الكاملة، المعروفة بالسنة المجرية، ما يقرب من 225 إلى 250 مليون سنة أرضية.
9. ما هي البقع الشمسية؟
يمكن في بعض الأحيان ملاحظة بقع داكنة تُعرف بالبقع الشمسية على سطح الشمس. درجة حرارتها أقل (بحوالي 1226 درجة مئوية) من بقية السطح الشمسي وتحدث بسبب التقلبات في المجال المغناطيسي للشمس. قد يكون بعضها كبيرًا بما يكفي لرؤيته بالعين المجردة. في بعض الأحيان تظهر مجموعات مكونة من أكثر من 100 بقعة شمسية في وقت واحد. ومع ذلك، يحدث هذا نادرا للغاية.
10. الشمس تغير مجالها المغناطيسي
كل 11 سنة، يتغير مكان القطبين المغناطيسيين الجنوبي والشمالي. يحدث هذا أيضًا على الأرض، ولكن بشكل أقل تكرارًا. آخر مرة حدث فيها هذا كانت منذ حوالي 800000 سنة.
لماذا الشمس ساخنة جدا؟ الشمس عبارة عن كرة غازية ساخنة، درجة الحرارة في مركزها مرتفعة جدًا، لدرجة أنه يمكن حدوث تفاعلات نووية هناك. تصل درجة الحرارة في مركز الشمس إلى 15 مليون درجة، والضغط أعلى بـ 200 مليار مرة من الضغط الموجود على سطح الأرض. يتم ضغط الغاز هنا بكثافة تبلغ حوالي 1.5×105 كجم/م3 (أثقل من الحديد). درجة الحرارة على سطحه 6000 درجة مئوية! وبهذه الحرارة تذوب أي مادة معروفة على وجه الأرض. درجة حرارة قلب الشمس أعلى بآلاف المرات - أكثر من 16,000,000 درجة مئوية! إن سكان الأرض ممتنون جدًا للشمس لأنها تمنح كوكبنا الدفء باستمرار ويوجد وقت رائع من العام على الأرض مثل الصيف. ومع ذلك، عليك أن تكون حذرا مع أشعة الشمس. في يوم حار يمكن أن يحرقوا بشرتك.
الشريحة 5من العرض "شمس".حجم الأرشيف مع العرض التقديمي هو 11431 كيلو بايت.
علم الفلك الصف السادسملخص العروض الأخرى
"أعلام الدول ذات النجوم" - الشمس على علم ناميبيا. الأجرام السماوية على أعلام الأرض. القمر والزهرة. بروسيون. شمس. علم اليابان. كوكب الزهرة. قمر. العلم الفلكي. شروق الشمس. الدب الأكبر. الصليب الجنوبي. الجزء غير المضاء من القرص القمري. مستعمرات بريطانيا العظمى.
"خصائص الكواكب العملاقة" - كوكب زحل. الكوكب العملاق أورانوس. الكواكب العملاقة: المشتري، زحل، أورانوس، ونبتون. لماذا تسمى كوكب المشتري وزحل ونبتون وأورانوس بالكواكب العملاقة؟ تعرف على الخصائص العامة للكواكب العملاقة. الكوكب العملاق نبتون. الكوكب العملاق هو كوكب المشتري. زحل هو ثاني الكواكب العملاقة. كوكب المشتري هو الأكبر بين جميع الكواكب في النظام الشمسي. يتم "وضع" حلقة مشرقة وكبيرة جدًا على الكرة المسطحة.
""ارتفاع الشمس"" - حيث تتم ملاحظة الليلة القطبية في 22 ديسمبر. ماذا تعني الأرقام؟ توزيع الحرارة والضوء الشمسي على الأرض. الشمس أعلى من الأفق. تحديد المفاهيم. يوم 22 يونيو هو اليوم الأطول. نيوفاوندلاند. الشمس في أدنى مستوياتها فوق الأفق. مثال لحساب ارتفاع شمس الظهيرة. موضوع. تحديد ارتفاع شمس الظهيرة في القاهرة.
"ماذا أعرف عن الفضاء" - يبدو لي أنه سيكون من المثير للاهتمام أن هبط رواد الفضاء، على سبيل المثال، على سطح المريخ. كان قطر أول قمر صناعي للأرض 58 سم. اليوم 12 أبريل هو اليوم العالمي لرواد الفضاء. وأعلم أيضاً أن الأميركيين تنافسوا معنا (الروس) في صناعة الصواريخ. وهذا يعني أنك معلق حرفيًا في السفينة. في الوقت الحاضر، يستكشف الناس الفضاء أيضًا. الآن يطير الكثير من الناس إلى الفضاء.
دكتوراه في العلوم التربوية إي. ليفيتان.
أنت تعلم بالفعل أن النظام الشمسي قد تشكل منذ حوالي 5 مليارات سنة نتيجة لضغط سحابة الغبار الغازي (انظر "العلم والحياة" رقم 1). أبعادها مثيرة للإعجاب للغاية: يبلغ قطر مدار أبعد كوكب قزم بلوتو 15 تريليون كيلومتر، ويتغلب عليها شعاع الضوء في 11 ساعة. وفي الوقت نفسه، يشكل النظام الشمسي جزءا صغيرا جدا من مجرتنا - درب التبانة، التي يبلغ قطرها حوالي 100 ألف سنة ضوئية. نحن، أبناء الأرض، نعيش في منتصف المسافة تقريبًا من مركز المجرة إلى حافتها - 27 ألف سنة ضوئية في كلا الاتجاهين - تدور الشمس - النجم الوحيد والجسم المركزي للنظام الشمسي - حول مركز المجرة بسرعة 220 درجة. كم/ث وتقوم بدورة كاملة خلال 226 مليون سنة - هذه هي السنة المجرية بالنسبة لنا. بالمقارنة مع سنة الأرض (365 يومًا)، يبدو حجم المجرة هائلاً بكل بساطة.
العلم والحياة // الرسوم التوضيحية
العلم والحياة // الرسوم التوضيحية
يحدث تغير الفصول على الأرض عندما يتحرك الكوكب حول الشمس.
دورة حياة الشمس.
البنية الداخلية للشمس.
نظام مركزية الشمس لكوبرنيكوس
الشمس باليونانية تسمى هيليوس. اعتقد اليونانيون أن هيليوس يعيش في الشرق في قصر جميل، وتحيط به الفصول - الصيف والشتاء والربيع والخريف. عندما يغادر هيليوس قصره في الصباح، تنطفئ النجوم، ويحل الليل محل النهار. تعود النجوم للظهور في السماء عندما يختفي هيليوس في المساء في الغرب، حيث ينتقل من عربته إلى قارب جميل ويبحر عبر البحر إلى مكان شروق الشمس.
في روس القديمة كانوا يعبدون أيضًا إله الشمس. أطلقوا عليه اسم ياريلو وتكريمًا له نظموا مهرجانات واحتفالات كل عام في الربيع.
لفترة طويلة جدًا، اعتقد الناس أن الأرض الثابتة تقع في مركز الكون، وأن جميع الأجرام السماوية، بما في ذلك الشمس، تتحرك حولها. (يُسمى هذا النموذج مركزية الأرض: الكلمة اليونانية "geo" تعني "الأرض".) واجه علماء الفلك صعوبات كبيرة في دراسة حركات النجوم والكواكب. اتضح أنهم كانوا يتحركون على مسارات معقدة، ويشكلون حلقات ومتعرجات معقدة. ولكن أخيرًا، في القرن السادس عشر، طور عالم الفلك البولندي نيكولاس كوبرنيكوس نظام مركزية الشمس في العالم. وجاء ذلك بناءً على الأقوال التالية:
في مركز العالم ليست الأرض، بل الشمس؛
تدور الأرض حول محورها؛
الأرض، مثل جميع الكواكب الأخرى، تدور حول الشمس في دائرة.
مع اكتشاف كوبرنيكوس، أصبح كل شيء في مكانه: أصبح من الواضح كيف تتحرك الكواكب حول الشمس، وتم العثور على تفسير لحركة الشمس الظاهرة بين النجوم.
تحمل الشمس بجاذبيتها الكواكب وأقمارها والكويكبات والنيازك وغيرها من الأجسام التي تدور حولها في اتجاه واحد في مدارات إهليلجية. يتمتع كوكب عطارد الأقرب إلى الشمس بأعلى سرعة زاوية - فهو يقوم بدورة كاملة حول الشمس خلال 88 يومًا أرضيًا فقط؛ أبعد كوكب نبتون يبعد عنا 165 سنة. وبينهم الزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل وأورانوس.
تم اكتشاف بلوتو عام 1930، وكان يعتبر كوكبًا حتى 24 أغسطس 2006. وفي ذلك اليوم، وبناءً على نتائج آخر الأبحاث، جرده الاتحاد الفلكي الدولي من هذه المكانة.
لماذا تشرق الشمس وتغرب؟
وتقوم الأرض، الكوكب الثالث في المجموعة الشمسية، بدورة كاملة حول الشمس، كما هو معروف، خلال 365 يوماً. مرتين في السنة - 21 مارس و 23 سبتمبر - تشرق الشمس تمامًا في الشرق وتغرب تمامًا في الغرب، ويساوي النهار الليل (12 ساعة بالضبط لكل منهما). يُسمى يوم 21 مارس بالاعتدال الربيعي (بداية الربيع الفلكي). 23 سبتمبر هو يوم الاعتدال الخريفي (بداية الخريف الفلكي).
متى يبدأ فصل الشتاء والصيف الفلكي؟ الشتاء يوم 22 ديسمبر (أقصر يوم في الانقلاب الشتوي)، والصيف في 22 يونيو (أطول يوم في الانقلاب الصيفي). في هذه الأيام، الشمس، بالطبع، لا تشرق بالضبط في الشرق ولا تغرب بالضبط في الغرب. تظهر في الشمال الشرقي في الصيف وفي الجنوب الشرقي في الشتاء. تقع في الشمال الغربي صيفاً، وفي الجنوب الغربي شتاءً. هكذا تسير الشمس عبر السماء كل يوم لعدة مليارات من السنين!
عقرب وحاكم فلكي خفيف
كانت أول أداة فلكية لمراقبة الشمس عبارة عن عصا عادية. تم استخدامه من قبل علماء الفلك القدماء. العصا هي أداة بسيطة للغاية، بالطبع، ولكن إذا قمت بلصقها عموديًا على الأرض، فيمكنك ملاحظة الظل الذي تلقيه عندما تضيئها الشمس. في علم الفلك يطلق عليه "جنومون". كلما ارتفعت الشمس، كلما كان الظل أقصر من العقرب. ويحدث أقصر ظل عند الظهر، عندما تكون الشمس في الجنوب، في أعلى نقطة من مسارها.
لقد توصل الناس إلى طرق مختلفة لتحديد المسافة إلى الأجرام السماوية - القمر والشمس والنجوم. وهذا يتطلب الرياضيات، وأدوات قياس دقيقة للغاية، وأكثر من ذلك بكثير. لكن المساعد الأكثر أهمية في تحديد المسافة إلى النجوم والكواكب كان شعاع الضوء. لا يوجد شيء أكثر مرونة من الشعاع؛ فهو فقط يستطيع الطيران لمسافة تصل إلى 300 ألف كيلومتر في ثانية واحدة. على سبيل المثال، يصل شعاع الضوء من الشمس إلى الأرض في 8 دقائق و 20 ثانية وخلال هذا الوقت يطير ما يقرب من 150 مليون كيلومتر - وهذه هي بالضبط المسافة من الشمس التي تقع عليها أرضنا.
من الصعب جدًا أن نتخيل 150 مليون كيلومتر، في الحياة العادية، لا يتعين على الناس التعامل مع مثل هذه المسافات. إذا ذهب شخص ما من موسكو إلى سانت بطرسبرغ، فما عليه سوى القيادة أو الطيران لمسافة حوالي 700 كيلومتر. آلاف الكيلومترات تفصل موسكو عن فلاديفوستوك. سيلزم قطع عشرات الآلاف من الكيلومترات للسفر حول العالم. وبطبيعة الحال، كان رواد الفضاء هم الأسرع الذين داروا حول الأرض. على سبيل المثال، قام يوري ألكسيفيتش غاغارين، أول رائد فضاء في العالم، بالدوران حول الأرض في 108 دقائق بأول سرعة كونية - 8 كم/ثانية. وحتى عند سرعة الإفلات الثانية - 11.2 كم/ثانية - سيستغرق الطيران إلى الشمس عدة أشهر.
عندما اكتشف الناس مدى بعد الشمس عن الأرض، أدركوا أنها كانت كبيرة جدًا. ما الذي يمكننا مقارنة الشمس به لفهم حجمها؟ ربما يكون أفضل شيء هو الأرض التي نعيش عليها. دعونا نحاول أن نتخيل كرة فارغة ضخمة بحجم الشمس، والعديد من الكرات "الصغيرة" بحجم الأرض. كم عدد الكرات "الصغيرة" التي تناسب كرة واحدة كبيرة؟ اتضح مليون و 300 ألف! يبلغ قطر الأرض 12756.2 كيلومترًا، والشمس أكبر منها بـ 109 آلاف مرة. تحتوي الشمس على حوالي 99.8% من كتلة جميع الأجسام الموجودة في النظام الشمسي مجتمعة، والتي تبلغ حوالي 21027 طنًا.
لماذا تشرق الشمس ودافئة؟
لا يمكننا الوجود إذا توقفت الشمس فجأة عن السطوع والدفء. وسيصبح الجو باردًا جدًا على الأرض بحيث لا يتجمد الماء في الأنهار والبحار والمحيطات فحسب، بل حتى الهواء الذي يتنفسه الناس والحيوانات والنباتات. يدعم الإشعاع الشمسي الحياة على الأرض، ويؤثر على الطقس والمناخ، ويشارك في عملية التمثيل الضوئي.
والشمس تشرق وتدفئ لأنها شديدة الحرارة: عند السطح - ما يقرب من 6 آلاف درجة، وفي الوسط - 15 مليون درجة. عند درجة الحرارة هذه، لا ينصهر الحديد والمعادن الأخرى فحسب، بل تتحول إلى غازات ساخنة. وهذا يعني أن الشمس عبارة عن كرة ضخمة ضخمة تتكون من غاز ساخن. في الواقع، حتى الجزيئات الصغيرة - الذرات التي تتكون منها جميع الكائنات الحية وغير الحية في الطبيعة بشكل عام، لا يمكن أن توجد في الشمس. تنقسم الذرات، القوية جدًا على الأرض، إلى جزيئات أصغر على الشمس. في كل ثانية، يتم تحويل 4.26 مليون طن من المادة الشمسية إلى طاقة، لكن هذه كمية ضئيلة مقارنة بكتلة الشمس. حتى على مسافة كبيرة، يمكن للشمس أن تذيب الجليد، وترفع درجة حرارة الماء في الأنهار والبحار، وتدفئ الأرض أو تبردها - يمكنها أن تفعل كل شيء!
الشمس لديها مجال مغناطيسي قوي. إن التغير في المجال المغناطيسي - ويسمى النشاط الشمسي - يسبب تأثيرات مختلفة: بقع شمسية، مشاعل، رياح شمسية، انبعاثات على شكل شوازات - ينابيع عملاقة من الغاز الساخن ترتفع وتثبت فوق سطح الشمس بواسطة مغناطيسي. مجال. يمكن أن يصل ارتفاع الشواظ إلى 600 ألف كيلومتر - أي حوالي 50 ضعف قطر الأرض وعرضه 20 ألف كيلومتر. وبالتالي، فإن حجم البروز المتوسط أكبر 100 مرة من حجم الأرض، ولكن بما أنه يتكون من غازات مخلخلة، فإن كتلته صغيرة جدًا.
ومن وقت لآخر تظهر بقع على سطح الشمس. يطلق عليهم "بقع الشمس". وهي تتكون من غاز، ولكن ليس بدرجة حرارة النجم نفسه. درجة حرارة الشمس على السطح، إذا كنت تتذكر، هي 6 آلاف درجة، في البقع -4 أو 5 آلاف درجة. ولأن البقع أكثر برودة، فإننا نراها أكثر قتامة. ومن المعروف الآن أن البقع هي مناطق تدخل فيها أقوى المجالات المغناطيسية إلى الغلاف الجوي.
يمتلك نجمنا أيضًا هالة شمسية، وهي الطبقة الخارجية للغلاف الجوي الشمسي. تتكون الهالة من غاز ساخن وبلازما تتصاعد من أعماق الشمس وهي مصدر لانبعاث راديوي قوي. بسبب التغيرات الفوضوية في كثافة ودرجة الحرارة وسرعة المادة المقذوفة، تنشأ موجات الصدمة. هيكل التاج يتغير باستمرار. لاحظ علماء الفلك باستخدام التلسكوبات الشمسية الخاصة كيف تظهر أشكال جميلة جدًا في الإكليل تحت تأثير المجال المغناطيسي - يطلق عليها "الأشعة" و"الريش" و"المراوح" و"الأقواس" و"الحلقات". لا تحاول النظر إلى الشمس من خلال منظار بسيط أو تلسكوب - فقد تصاب بالعمى. التلسكوبات الشمسية - التي يطلق عليها "الكوروناغراف خارج الكسوف" - لها مرشحات خاصة، والنظر فيها ليس خطيرا.
تهب الرياح الشمسية حول الهالة الشمسية. وهو عبارة عن تيار من الجسيمات المتأينة، بشكل رئيسي بلازما الهيليوم والهيدروجين، تتدفق من الإكليل بسرعة تزيد عن 1000 كم/ثانية إلى الفضاء المحيط. مثل هذه "العواصف" و "الأعاصير" الخطيرة تدور حول الشمس ولا تهدأ لمدة دقيقة. ترتبط العديد من الظواهر الطبيعية على الأرض بالرياح الشمسية - على سبيل المثال، الشفق القطبي والعواصف المغناطيسية، والتي تتسبب في تذبذب إبرة البوصلة بشكل عشوائي.
كيف يحافظ الجزء الداخلي من الشمس على درجة حرارة تبلغ ملايين الدرجات طوال الوقت؟ هذا سؤال معقد ومهم للغاية، وقد فكر فيه العديد من علماء الفلك والفيزيائيين لفترة طويلة. الآن ليس لديهم جميعا شك تقريبا في أن التفاعلات النووية الحرارية تحدث في الجزء المركزي من الشمس، ونتيجة لذلك يتم تحويل الهيدروجين إلى الهيليوم. علاوة على ذلك، فإن كثافة المادة هناك أكبر بـ 150 مرة من كثافة الماء و7 مرات من كثافة أثقل معدن على وجه الأرض - الأوزميوم. مثل هذه "النار" غير العادية مشتعلة داخل الشمس منذ مليارات السنين وستستمر في الاشتعال على الأقل. وبينما تحترق هناك، سترسل الشمس الضوء والدفء لكل واحد منا ولجميع الكائنات الحية على الأرض.
يدرك الجميع أنه بدون الشمس تكون الحياة على الأرض مستحيلة. على الرغم من أن الأمر لا يتعلق به فحسب، بل يتعلق أيضًا بالموقع الأمثل لكوكبنا من الشمس. ومع ذلك، فإن هذا لا يقلل من أهمية الجرم السماوي، الذي يزودنا بالدفء الحيوي. ما هي الشمس؟ لماذا هو "ساخن"؟
ما هي الشمس؟
من المستحيل دراسة الشمس مباشرة. من المستحيل إرسال مركبة فضائية إلى الشمس للدراسة وأخذ عينات ثم دراستها. ولذلك فإن معرفتنا بالشمس مبنية على حسابات نظرية. على الرغم من أنه يقال عن الشمس إنها "تحترق"، إلا أن هذا مجرد نقل بلغة بسيطة للعملية المعقدة التي تحدث في الشمس. وبسبب الفراغ الموجود في الفضاء، فإن الاحتراق بالمعنى المعتاد للكلمة مستحيل.
ساعدت الملاحظات في تحديد كتلة الشمس وتكوينها ونصف قطرها ودرجة حرارتها. بفضل البيانات الإضافية، أصبح من المعروف أن لمعان الشمس لمليارات السنين ظلت دون تغيير تقريبا. وخلص إلى أن التفاعلات النووية الحرارية تحدث في الشمس. تصل درجة الحرارة داخل الشمس إلى 20 مليون درجة. عند درجة الحرارة هذه، يتحول الهيدروجين الذي يتكون منه الشمس إلى هيليوم: تندمج أربع ذرات هيدروجين لتشكل ذرة هيليوم واحدة. هذه العملية هي السبب وراء إطلاق مثل هذه الكمية الكبيرة من الطاقة، والتي يتلقى كوكب الأرض جزءًا صغيرًا منها لدعم الحياة عليه. الصورة أدناه توضح العملية النووية الحرارية في الشمس.
هل شمسنا نجم أم كوكب؟
في التاريخ الروسي القديم، الشمس كوكب (لأسباب موضوعية، من الواضح لماذا اعتقدوا ذلك). فيما يلي علامات الكوكب كجرم سماوي:
- - الكوكب له كثافة معينة؛
- - يدور الكوكب حول محوره وحول النجم؛
- - الكوكب ضخم بما يكفي ليكون له شكل دائري بسبب جاذبيته، ولكنه ليس ضخمًا بما يكفي لإثارة تفاعل نووي حراري، مثل الشمس؛
- - التركيب الكيميائي للكواكب مثل الأرض يحتوي على الحديد والألومنيوم والسيليكون والتيتانيوم والمغنيسيوم وغيرها من المركبات المشابهة بكميات كبيرة. الغازات هي الأقلية.
على الرغم من أن الشمس تدور حول محورها، وهو ما يصعب تتبعه
- - لا يدور حول نجم آخر كالكوكب؛
- - يهيمن على تركيب النجوم غازي الهيدروجين والهيليوم. في الشمس، ما يزيد قليلاً عن 73% هيدروجين، وما يقرب من 25% هيليوم، والباقي 2% غازات أخرى وبعض المعادن.
يتضح من كل شيء أن الشمس نجم.
كم من الوقت سوف تستمر الشمس؟
وبما أن كل شيء في الكون يموت ويولد من جديد، فإن السؤال المنطقي هو متى ستنطفئ الشمس، إذا انطفأت بالطبع؟ أو على العكس من ذلك، يمكن أن تنفجر؟
ذات مرة قالوا إن احتياطيات وقود الشمس ستستمر لمدة 5-6 مليارات سنة أخرى، وبعد ذلك ستبدأ في التحول إلى نجم أحمر عملاق. وبسبب هذا، سوف تتبخر ملايين الغازات الساخنة في النظام الشمسي وتحريك الأرض بعيدًا عن الشمس. ويبدو أن هذا لا ينبغي أن يؤدي إلى كارثة. لكن الحسابات الأخرى تعطي مليار سنة فقط. سيحدد الوقت من هو على حق ومن هو على خطأ، ولكن من غير المرجح أن تسجل البشرية الحقيقة.
ماذا يحدث إذا خرجت الشمس؟ وستنخفض درجات الحرارة خلال الأسبوع الأول إلى أقل من 17 درجة مئوية. في غضون عام، ستكون درجة الحرارة على الأرض أقل من 40. وسوف تتوقف عملية التمثيل الضوئي. لن يكون هناك أساس لبقاء البشرية. وفي غضون مليون سنة، ستستقر درجة الحرارة عند 160 درجة تحت الصفر. بعض الكائنات الحية الدقيقة سوف تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة، ولكن البشر لن يفعلوا ذلك.
أما انفجار الشمس فلا يمكن أن يحدث إلا بعد 6 آلاف سنة. على مدى السنوات الـ 11 الماضية، تضاعفت درجة حرارة قلب الشمس. وإذا استمر هذا الاتجاه، فسوف تنفجر الشمس قبل انقراضها المحتمل.
هل يجب أن نقلق من أن الشمس ستنطفئ أو تنفجر ذات يوم؟ لا يستحق كل هذا العناء. أولاً، لن نعيش لنرى هذا، وثانيًا، كل شيء يولد في مرحلة ما، ويمر بمسار حياته، ثم يموت أو يموت.
لدى البشر دورة حياة لشخص واحد خلال مائة عام، بينما النجوم لها دورة تستغرق مليارات السنين.
في أي مرحلة من دورة حياتها تمر الشمس؟ توضح الصورة أدناه كيف تبدو دورة حياة النجم بشكل عام.
وبما أن شمسنا نجم، فيجب أن تمر أيضًا بهذه الدورة. شمسنا الآن في مرحلة القزم الأصفر. المرحلة التالية هي إما سديم أو عملاق أحمر، ثم سوبر نوفا وما بعده. ما هو السيناريو الذي سيكون عليه بالضبط بالنسبة لشمسنا، الوقت وحده هو الذي سيخبرنا بذلك. وهذا ليس لنا..
في الوقت الحالي، لا يمكننا إلا دراسة الكون، والإعجاب بعظمته.
للحفاظ على النار مشتعلة لفترة طويلة، تحتاج إلى إضافة الخشب إليها باستمرار. نحن جميعا نعرف عن هذا. لكن السؤال هو لماذا لا تغيب الشمس؟ لماذا تحترق الشمس لمليارات السنين وتظل مشرقة وتبقيها ساخنة؟ ما هو نوع الوقود الذي يمنع الشمس من الخروج؟ ولماذا تكون الشمس دائما ساخنة جدا؟ "لماذا" لدينا الصغيرة تسأل الكثير من الأسباب. لذلك دعونا نحاول الإجابة على أسئلتهم.
ذات مرة، منذ زمن طويل، اعتقد العلماء أن الفحم يحترق، ولكن عندما حسبوا عدد السنوات التي يمكن أن يستمر فيها هذا الوقود للشمس، فوجئوا بأن كل الفحم كان يجب أن يحترق منذ فترة طويلة وينطفئ.
استمر الوقت في المرور، لكن الشمس لم تفكر حتى في الخروج، وبدا أنها تضحك على العلماء: "آها! لا يمكنك تخمين سرّي الرئيسي! لا تحتاج أن تعرف أسراري العميقة، يكفي أنني أدفئك." "لماذا؟" - كان العلماء أكثر دهشة، "إذا تمكنا من حل سرك، فيمكننا إنشاء العديد من الشموس الاصطناعية الصغيرة على أرضنا!" ففي النهاية، الطاقة الشمسية الخاصة بك رخيصة جدًا مقارنة بأنواع الطاقة الأخرى.
على سبيل المثال، يتعين على الناس استخراج الفحم من تحت سمك الأرض وتحميله على منصات السكك الحديدية الضخمة. قم بتوجيه هذه الكمية المذهلة من الفحم إلى محطات الطاقة حتى تتمكن من توليد الكهرباء. ومن ثم، فإن موارد الكوكب ليست لا نهاية لها، فكل عام يقل الفحم والغاز على الأرض. تختفي احتياطياتها بشكل أسرع وأسرع لأن البشرية تحتاج إلى المزيد والمزيد من الطاقة. واحتياطيات الطاقة الشمسية لديك لا حصر لها. وللحصول على الطاقة الشمسية، لا تحتاج إلى حفر آبار عميقة للنفط أو بناء مناجم تحت الأرض للفحم. "لهذا السبب نحتاج إلى معرفة نوع الحطب السحري الذي تحرقه يا عزيزي."
في الواقع، إذا تم العثور على مثل هذا "الحطب"، فستبدأ كل تكنولوجيا الأرض في العمل فقط على طاقة الشمس. ومن شأن هذه الطاقة أن تدفئ منازلنا وتنيرها، وستصبح عاملاً مساعداً لا غنى عنه في زراعة الخضار والفواكه.
لكن لا يزال علمائنا قادرين على حل اللغز. لقد تعلموا تحويل المادة عن طريق تحويلها إلى بعضها البعض. على سبيل المثال، غاز الهيدروجين، يقوم العلماء بتحويل الهيليوم إلى غاز. أو يتم تحويل الهيليوم إلى كربون صلب. وإذا كنت بحاجة إلى تحويل الكربون الصلب إلى معدن المغنيسيوم، فإنهم يفعلون ذلك أيضًا. يمكنهم تحويل المغنيسيوم إلى السيليكون، والسيليكون نفسه إلى السيليكون العادي، والذي يمكن من خلاله صنع الكثير من الأشياء الضرورية.
العلماء رغم الصعوبات توصلوا إلى نتائج جيدة جداً ووجدوا أنه عندما يتم تحويل مادة إلى أخرى يتم إطلاق كمية كبيرة جداً! أطلق العلماء على هذا رد الفعل. وهذا طفرة هائلة في العلوم الأرضية. تخيل أنه بدلاً من الجبال الضخمة من الفحم، سيتم تحميل حبة بازلاء صغيرة - وهي مادة - على السفينة. عندما تتحول هذه المادة التي بحجم حبة البازلاء إلى مادة أخرى، فإنها ستطلق الكثير من الطاقة التي ستكون كافية لسباحة طويلة جدًا.
لكن لسوء الحظ، كل هذا لا يزال نظريا، لأنه لكي تصبح مثل هذه التحولات حقيقة واقعة، فإن مثل هذه الظروف الخاصة ضرورية، وليس من الممكن خلقها بعد. لكن من المحتمل أن يتوصل العلماء إلى شيء ما. وسوف يخلقون نفس الظروف كما في الشمس، في بعض الحاويات الصغيرة. بعد كل شيء، تحدث تفاعلات مماثلة باستمرار في الشمس: يتحول الهيدروجين إلى هيليوم، ويتحول الهيليوم إلى كربون... لذلك لا تبرد الشمس لفترة طويلة جدًا ومن غير المرجح أن تبرد في المستقبل القريب. مقدر لها أن تحترق لمليارات السنين!