الشمس هي مركز النظام الشمسي ومصدر كل أشكال الحياة والطاقة هنا على الأرض. تمثل أكثر من 99.86٪ من كتلة النظام الشمسي وتهيمن جاذبيتها على جميع الكواكب والأشياء التي تدور حولها. منذ بداية التاريخ ، أدرك البشر أهمية الشمس لعالمنا ، إنها الفصول ، والدورة النهارية ، ودورة حياة النباتات.
لهذا السبب ، كانت الشمس مركز العديد من أساطير الثقافة القديمة وأنظمة العبادة. من الأزتيك والمايا والإنكا إلى السومريين القدماء والمصريين والإغريق والرومان والدرويين ، كانت الشمس إلهًا مركزيًا لأنه كان يُنظر إليها على أنها مصدر كل النور والحياة. بمرور الوقت ، تغير فهمنا للشمس وأصبح تجريبيًا بشكل متزايد. لكن هذا لم يفعل شيئًا لتقليل أهميتها.
اسم:
الاسم 'The Sun' هو اسم إنكليزي خاص نشأ من اللغة الإنجليزية القديمةصحي،والتي قد تكون مرتبطة بكلمة جنوب. الأشكال الجرمانية الأخرى للاسم - تتراوح منصحيوالشمسفي الفريزية القديمة toالسنةفي الألمانية العليا القديمة والنورس القديم إلىسونوفي القوطية. جميع المصطلحات الجرمانية للشمس مشتقة من Proto-Germanic 'سنون'، والذي بدوره مشتق منصويلأوصولمن Proto-Indo-European.
الاسم الانجليزي ليوم الأحدينبع من اللغة الإنجليزية القديمةيوم الأحد(حرفيا 'يوم الشمس') الذي كان مستخدمًا قبل 700 م. نتج هذا الاسم عن التفسير الجرماني لللاتينيةيموت سوليس، والتي هي نفسها ترجمة للغة اليونانيةhemera helíou. الاسم اللاتيني للشمس ،شمس، معروف على نطاق واسع ولكنه ليس شائع الاستخدام. ومع ذلك ، فإن شكل الصفةشمسييستخدم على نطاق واسع للإشارة إلى الظواهر أو السمات المتعلقة بالشمس.
مميزات:
الشمس هي نجم التسلسل الرئيسي من نوع G التي تشكل حوالي 99.86٪ من كتلة النظام الشمسي. حجم الشمس المطلق +4.83 ، والذي يُقدر أنه أكثر سطوعًا من حوالي 85٪ من النجوم في العالم. درب التبانة - معظمها الأقزام الحمراء . يبلغ قطرها 696342 ± 65 كم وكتلة 1.988 × 10 تقريبًا30كجم (1.9 تريليون كوادريليون طن متري) ، تبلغ كتلة الشمس 109 أضعاف حجم الأرض و 333000 ضعف كتلتها.
كونه نجمًا ، فإن كثافة الشمس تختلف اختلافًا كبيرًا بين طبقاتها الخارجية ولبها. في المتوسط ، تبلغ كثافته 1.408 جم / سم3، وهو ما يقرب من ربع مثيله في الأرض. ومع ذلك ، تقدر نماذج الشمس أن كثافة الشمس تبلغ 162.2 جم / سم3أقرب إلى القلب ، أي 12.4 مرة من الأرض.
على الرغم من أن شمسنا تبدو صفراء ، إلا أنها بيضاء في الواقع. يبدو أنه مجرد لون أصفر بسبب تأثير الغلاف الجوي. شمسنا أكثر إشراقًا من معظم النجوم الأخرى في المجرة (وهي أيضًا أقزام حمراء) وحوالي 5٪ فقط من نجوم مجرة درب التبانة أكبر من الشمس. الشمس عضو في السكان مجموعة النجوم ، التي تصف النجوم المضيئة والساخنة والشابة التي توجد عادةً في الأذرع الحلزونية للمجرات.
تختلف تقديرات درجة حرارة الشمس أيضًا كلما اقترب المرء من جوهرها. داخل المركز ، تقدر درجة الحرارة بأنها تصل إلى 15.7 مليون كلفن (15،699،726.85 مليون درجة مئوية / 28،259،540.33 مليون درجة فهرنهايت) ، في حين أن كورونا يواجه درجات حرارة تبلغ حوالي 5 ملايين كلفن (4،999،726.85 درجة مئوية / 8،999،540.33 درجة فهرنهايت) ، ومرئي السطح (الفوتوسفير) يصل إلى درجة حرارة فعالة تبلغ 5778 كلفن (5504.85 درجة مئوية / 9940.73 درجة فهرنهايت).
لأن الشمس مصنوعة من البلازما ، فهي أيضًا شديدة المغناطيسية. لها قطب مغناطيسي شمالي وجنوبي مثل الأرض ، وخطوط المجال المغناطيسي تخلق النشاط الذي نراه على السطح. تتشكل البقع الشمسية الداكنة - وهي المناطق الأكثر برودة والتي تستمر لبضعة أشهر وتتنوع بشكل كبير في الحجم - عندما تخترق خطوط المجال المغناطيسي الغلاف الضوئي للشمس. تظهر البقع الشمسية في دورات وفي بعض الأحيان لا تكون مرئية على الإطلاق.
القذف الكتلي الإكليلي و مشاعل شمسية تحدث عندما تلتقط خطوط المجال المغناطيسي هذه وتعيد تكوينها. يرتفع مقدار النشاط على الشمس وينخفض خلال دورة مدتها 11 عامًا. عند النقطة المنخفضة ، دعا الحد الأدنى للطاقة الشمسية ، هناك القليل من البقع الشمسية ، إن وجدت. ثم في أعلى نقطة في الدورة ، الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، يوجد أكبر عدد من البقع الشمسية وأكبر قدر من النشاط الشمسي.
تعتبر الشمس إلى حد بعيد ألمع جسم في السماء ، حيث يبلغ حجمها الظاهر -26.74 ، وهو أكثر سطوعًا بنحو 13 مليار مرة من النجم اللامع التالي (سيريوس ، الذي يبلغ حجمه الظاهري -1.46). متوسط المسافة بين الشمس والأرض هو وحدة فلكية واحدة تقريبًا أو AU (150.000.000 كم / 93.000.000 ميل) ، على الرغم من أن هذا يتغير بسبب الاختلافات في مدار الأرض.
في هذه المسافة المتوسطة ، ينتقل الضوء من الشمس إلى الأرض في حوالي 8 دقائق و 19 ثانية. تدعم طاقة ضوء الشمس هذا جميع أشكال الحياة على الأرض تقريبًا عن طريق التمثيل الضوئي ، كما أنها تدفع مناخ الأرض والطقس.
التكوين والهيكل:
تتكون الشمس بشكل أساسي من عنصري الهيدروجين والهيليوم الكيميائيين اللذين يمثلان 74.9٪ و 23.8٪ من كتلة الشمس في الغلاف الضوئي ، على التوالي. تمثل جميع العناصر الثقيلة أقل من 2٪ من كتلة الشمس ، والأكسجين (حوالي 1٪ من كتلة الشمس) ، والكربون (0.3٪) ، والنيون (0.2٪) ، والحديد (0.2٪) هو الأكثر وفرة.
يتم تمييز الجزء الداخلي من الشمس بين طبقات متعددة ، والتي تشمل نواة ، ومنطقة إشعاعية ، ومنطقة حمل حراري ، و فوتوسفير وجو. اللب هو أكثر مناطق الشمس كثافة وسخونة (150 جم / سم مكعب / 15.7 مليون كلفن) ويمثل حوالي 20-25٪ من نصف القطر الإجمالي للشمس.
تستغرق الشمس حوالي شهر واحد لتدور مرة واحدة على محورها ؛ ومع ذلك ، هذا تقدير تقريبي لأن الشمس عبارة عن كرة بلازما. التحليل الأخير أشار إلى أن النواة لديها معدل دوران أسرع من الطبقات الخارجية للشمس. عند الطبقات الخارجية ، بالقرب من خط الاستواء ، يدور كل 25.4 يومًا تقريبًا ؛ بينما أقرب إلى القطبين ، يستغرق الأمر ما يصل إلى 36 يومًا لإكمال دورة واحدة.
إنه أيضًا في القلب حيث يتم إنتاج غالبية طاقة الشمس من خلال الاندماج النووي ، والذي يحول الهيدروجين إلى هيليوم. ما يقرب من 99٪ من الطاقة الحرارية التي تولدها الشمس تحدث داخل هذه المنطقة - والتي تمثل 24٪ من باطن الشمس. بنسبة 30٪ من نصف القطر ، توقفت عمليات الاندماج تقريبًا. يتم تسخين باقي الشمس بواسطة هذه الطاقة ، والتي يتم نقلها إلى الخارج إلى الغلاف الضوئي الشمسي قبل الهروب إلى الفضاء على شكل ضوء الشمس أو الجسيمات عالية الطاقة.
الهيكل الداخلي للشمس. الائتمان: Wikipedia Commons / kelvinsong
في المنطقة الإشعاعية ، التي تمتد من 0.25 إلى حوالي 0.7 نصف قطر شمسي ، يعتبر الإشعاع الحراري هو الوسيلة الأساسية لنقل الطاقة. في هذه الطبقة ، تنخفض درجة الحرارة مع زيادة المسافة من القلب ، من حوالي 7 ملايين كلفن في الداخل إلى 2 مليون كلفن عند الحافة الخارجية. تنخفض الكثافة أيضًا مائة ضعف - من 20 جم / سم مكعب إلى 0.2 جم / سم مكعب فقط.
بين المنطقة الإشعاعية ومنطقة الحمل الحراري ، توجد طبقة انتقالية تُعرف باسم tachocline. يتم تحديد هذه المنطقة من خلال تغيير حاد في الدوران المنتظم للمنطقة الإشعاعية والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري ، مما ينتج عنه قص كبير. يُفترض حاليًا أن الدينامو المغناطيسي في هذه الطبقة هو المسؤول عن توليد المجال المغناطيسي للشمس.
في منطقة الحمل الحراري ، والتي تمتد من السطح إلى ما يقرب من 200000 كم تحت السطح (0.7 نصف قطر شمسي) ، تكون درجة حرارة وكثافة البلازما أقل. يسمح هذا بالحمل الحراري بالتطور مع تمدد وترتفع المادة المسخنة أدناه ، ثم تبرد وتتقلص بمجرد وصولها إلى الغلاف الضوئي ، مما يتسبب في غرقها مرة أخرى واستمرار دورة الحمل الحراري.
السطح المرئي للشمس ، والمعروف باسم الفوتوسفير ، هو الطبقة التي تحتها تصبح الشمس معتمة للضوء المرئي. فوق الغلاف الضوئي ، يمكن لأشعة الشمس المرئية أن تنتشر بحرية في الفضاء ، وطاقتها تهرب من الشمس تمامًا. يبلغ سمك الغلاف الضوئي عشرات إلى مئات الكيلومترات ، وهو أقل تعتيمًا قليلاً من الهواء على الأرض.
نظرًا لأن الجزء العلوي من الغلاف الضوئي يكون أكثر برودة من الجزء السفلي ، تظهر صورة الشمس أكثر إشراقًا في المركز منها على الحافة أوفرع الشجرهمن القرص الشمسي. في الغلاف الضوئي ، تصل درجة الحرارة والكثافة إلى أدنى نقطة لها - حوالي 5700 كلفن وكثافة 0.2 جم / م3(حوالي 1/6000 من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر).
أخيرًا ، هناك الغلاف الجوي للشمس ، والذي يتكون من ثلاث طبقات متميزة - the الكروموسفير ، ال منطقة انتقالية ، و ال تاج . يبلغ عمق الكروموسفير (حرفيا 'كرة اللون') 2000 كيلومتر تقريبًا وله كثافة منخفضة جدًا (10-4مرات من فوتوسفير و 10-8مرات من الغلاف الجوي للأرض). هذا ، جنبًا إلى جنب مع سطوع الفوتوسفير ، يجعل الكروموسفير غير مرئي بشكل طبيعي. ومع ذلك ، خلال الكسوف الكلي ، يمكن رؤية لونه المحمر.
فوق الكروموسفير توجد منطقة انتقالية رفيعة (بسماكة 200 كم) ، حيث ترتفع درجات الحرارة بسرعة من 20000 كلفن في الطبقة العليا إلى ما يقرب من 1000000 كلفن عند الهالة. يتم تسهيل ذلك من خلال التأين الكامل للهيليوم في المنطقة الانتقالية ، مما يقلل بشكل كبير من التبريد الإشعاعي للبلازما. هذه الطبقة غير محددة جيدًا ، وبدلاً من ذلك تشكل نوعًا من الهالة حول الميزات في الكروموسفير ، وهي في حركة فوضوية ثابتة. لا يمكن رؤية منطقة الانتقال بسهولة من سطح الأرض ، ولكنها مرئية في الطيف فوق البنفسجي.
أخيرًا ، هناك الهالة. في المنطقة السفلية ، تكون كثافة الجسيمات منخفضة للغاية ومتوسط درجة الحرارة حوالي 1 - 2 مليون كلفن - حيث تتراوح أشد المناطق حرارة بين 8 و 20 مليون كلفن ، ويُعتقد أن هذا يرجع إلى المجال المغناطيسي للشمس الذي يتسبب في تسارع الجسيمات ، والتي بدورها تخلق طاقة حركية (وحرارية).
انطباع الفنان عن الغلاف الشمسي للشمس ، والذي يُظهر مدى استكشاف المركبة الفضائية فوييجر 1 و 2. الائتمان: ناسا / فيمر
الهالة هي الغلاف الجوي الممتد للشمس ، وتدفق البلازما إلى الخارج من الشمس إلى الفضاء بين الكواكب (المعروف أيضًا باسم '. الرياح الشمسية ') تشكل المجال المغناطيسي الشمسي في شكل حلزوني. هذا هو المعروف باسم الغلاف الشمسي ، وهو مجال مغناطيسي يمتد إلى ما بعد الشمس (أكثر من 50 وحدة فلكية من الشمس) ويحمي النظام الشمسي من الجسيمات المشحونة القادمة من وسط بين نجمي (ويعرف أيضًا باسم 'الرياح بين النجوم').
التطور والمستقبل:
الإجماع العلمي الحالي هو أن الشمس تشكلت منذ حوالي 4.57 مليار سنة من انهيار جزء من سحابة جزيئية عملاقة تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم ، وربما ولدت العديد من النجوم الأخرى. عندما انهار جزء من السحابة ، بدأت أيضًا في الدوران (بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي) وتسخينها مع الضغط المتزايد.
أصبح الكثير من الكتلة مركزة في المركز ، في حين تم تسطيح البقية إلى قرص من شأنه أن يتراكم في النهاية ليشكل الكواكب وأجسام النظام الشمسي الأخرى. ولدت الجاذبية والضغط داخل قلب السحابة قدرًا كبيرًا من الحرارة حيث تراكمت مادة أكثر من القرص المحيط ، مما أدى في النهاية إلى اندماج نووي. من هذا الانفجار العظيم تشكلت الشمس.
تمر الشمس حاليًا بمرحلة التسلسل الرئيسية ، والتي تتميز بالإنتاج المستمر للطاقة الحرارية من خلال الاندماج النووي. حاليًا ، يتم تحويل أكثر من أربعة ملايين طن من المادة إلى طاقة داخل القلب ، مما ينتج عنه نيوترينوات وإشعاع شمسي. بهذا المعدل ، حولت الشمس 200 ضعف كتلة الأرض إلى طاقة (حوالي 0.03٪ من كتلتها الإجمالية).
تصبح الشمس أكثر سخونة لأن ذرات الهليوم الموجودة في نواتها تحتل تدريجياً حجمًا أقل من كل الهيدروجين الذي تم اندماجها. وبالتالي فإن اللب يتقلص ، مما يسمح للطبقات الخارجية للشمس بالاقتراب من المركز وتجربة قوة جاذبية أقوى. هذه القوة الأقوى تزيد الضغط على القلب ، والذي بدوره يجعل اللب أكثر كثافة.
تشير التقديرات إلى أن الشمس أصبحت أكثر إشراقًا بنسبة 30٪ في آخر 4.5 مليار سنة ، ويزداد سطوعها بمعدل 1٪ تقريبًا كل 100 مليون سنة. في نهاية مرحلتها التسلسلية الرئيسية ، لن تتحول الشمس إلى مستعر أعظم نظرًا لعدم امتلاكها كتلة كافية.
بدلًا من ذلك ، بمجرد استنفاد الهيدروجين في القلب خلال 5.4 مليار سنة ، ستبدأ الشمس في التوسع وتصبح عملاقًا أحمر. من المفترض أنه سينمو بشكل كبير بما يكفي ليشمل مدار كوكب عطارد والزهرة وربما الأرض .
بمجرد أن تصل إلى العملاق الأحمر فرع (RGB) ، سيكون أمام الشمس ما يقرب من 120 مليون سنة من الحياة النشطة. لكن الكثير سيحدث في هذا الوقت. أولاً ، اللب (المليء بالهيليوم المتحلل) ، سوف يشتعل بعنف في وميض الهيليوم - حيث يتم تحويل ما يقرب من 6٪ من اللب و 40٪ من كتلة الشمس إلى كربون في غضون دقائق.
ستتقلص الشمس بعد ذلك إلى حوالي 10 أضعاف حجمها الحالي و 50 ضعف لمعانها ، مع درجة حرارة أقل قليلاً من اليوم. على مدار المائة مليون عام القادمة ، ستستمر في حرق الهيليوم في نواتها حتى يتم استنفادها. من خلال هذه النقطة ، سيكون في نطاقه فرع عملاق مقارب (AGB) ، حيث ستتوسع مرة أخرى (أسرع بكثير هذه المرة) وتصبح أكثر إضاءة.
على مدار العشرين مليون سنة القادمة ، ستصبح الشمس غير مستقرة وتبدأ في فقدان الكتلة من خلال سلسلة من النبضات الحرارية. سيحدث هذا كل 100000 عام أو نحو ذلك ، وسيزداد حجمه في كل مرة ويزيد سطوع الشمس إلى 5000 مرة من سطوعها الحالي ونصف قطرها إلى أكثر من 1 وحدة فلكية.
في هذه المرحلة ، سيشمل توسع الشمس الأرض ، أو يتركها غير صالحة للحياة تمامًا. من المحتمل أن تتغير الكواكب في النظام الشمسي الخارجي بشكل كبير ، حيث يتم امتصاص المزيد من الطاقة من الشمس ، مما يتسبب في تسامي جليدها المائي - وربما تشكل غلافًا جويًا كثيفًا ومحيطات سطحية. بعد 500000 سنة أو نحو ذلك ، سيبقى نصف كتلة الشمس الحالية فقط وسيبدأ غلافها الخارجي في تكوين سديم كوكبي.
يعتبر تطور ما بعد AGB أسرع ، حيث تتأين الكتلة المقذوفة لتشكل سديمًا كوكبيًا ويصل اللب المكشوف إلى 30.000 كلفن. قزم ابيض . سوف يتشتت السديم الكوكبي في غضون 10000 عام ، لكن القزم الأبيض سيبقى على قيد الحياة لتريليونات السنين قبل أن يتلاشى إلى اللون الأسود.
انطباع الفنان عن نجم أحمر عملاق. الائتمان: ESO
الموقف في درب التبانة:
تقع الشمس بالقرب من الحافة الداخلية لمجرة درب التبانة ذراع الجبار ، في ال السحابة بين النجوم المحلية (أو حزام الذهب). هذا يضعها على مسافة 7.5 - 8.5 ألف فرسخ فلكي (25000 - 28000 سنة ضوئية) من مركز المجرة . يتم احتواء الشمس داخل فقاعة محلية ، تجويف في الوسط النجمي يحتوي على غاز ساخن مخلخل.
تم العثور على الشمس ، وبالتالي النظام الشمسي ، فيما يسميه العلماء منطقة المجرة الصالحة للسكن وهي منطقة تحتوي على العديد من الخصائص الداعمة للحياة. تتضمن هذه العناصر المزيج الصحيح من العناصر ، المدار الذي يبقيه بعيدًا عن الأذرع الحلزونية الخطرة ، والوجود على مسافة كافية من مركز المجرة بحيث لا تتعطل بسبب قوى الجاذبية أو الإشعاع المفرط.
الاتجاه العام لحركة مجرة الشمس هو نحو النجم فيجا في كوكبة ليرا ، بزاوية 60 درجة سماء تقريبًا باتجاه مركز المجرة. من بين أقرب 50 نظامًا نجميًا في غضون 17 سنة ضوئية من الأرض (أقربها هو القزم الأحمر بروكسيما سينتاوري عند حوالي 4.2 سنة ضوئية) ، تحتل الشمس المرتبة الرابعة في الكتلة.
يُعتقد أن مدار الشمس حول مجرة درب التبانة يكون بيضاوي الشكل ، مع إضافة اضطرابات بسبب الأذرع الحلزونية المجرية وتوزيعات الكتلة غير المنتظمة. بالإضافة إلى ذلك ، تتأرجح الشمس لأعلى ولأسفل بالنسبة لمستوى المجرة حوالي 2.7 مرة لكل مدار. يستغرق النظام الشمسي حوالي 225-250 مليون سنة لإكمال مدار واحد عبر درب التبانة (أسنة المجرة) ، لذلك يُعتقد أنه أكمل 20-25 دورة خلال عمر الشمس.
تاريخ المراقبة:
كانت الشمس موضع تبجيل طوال عصور ما قبل التاريخ والتاريخ البشري القديم. اعتقدت معظم الثقافات أنه خارق للطبيعة أو إله ، وكان وجود الشخص مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بالوقت والمواسم ودورة الحياة. كانت عبادة الشمس مركزية للحضارات مثل المصريين القدماء والسومريين والإنكا والأزتيك والمايا ، فضلاً عن العديد من الثقافات في أوروبا وغرب آسيا وأفريقيا.
تم العثور على أقدم الأمثلة المعروفة لعبادة الشمس في الأساطير البدائية الهندية الأوروبية ، حيث يتم تصوير الشمس على أنها تعبر السماء في عربة (تُعرف أيضًا باسم 'عربة شمسية). في الأساطير الجرمانية ، تم تصوير العربة الشمسية على أنهاشمس؛ في الثقافات الفيدية (وبعد ذلك الهندوسية) مثلالشمس؛ وفي الأساطير الإسكندنافية مثلالسيارة الشمسية.
الجانب المذهب من Trundholm ، عربة الشمس الإسكندنافية. الائتمان: المجال العام
في بلاد ما بين النهرين ، كان أوتو هو إله الشمس - إله العدل ومن نسل نانار (إله القمر). بالنسبة للبابليين والآشوريين ، كان شمص (أو سماس) معادلاً ، وكانت آلهة مماثلة تُعبد في الآلهة الأكادية والعبرية - وكذلك في جميع أنحاء شبه الجزيرة العربية - تحت أسماء مختلفة.
بالنسبة لقدماء المصريين ، كانت الشمس مرتبطة برع ، الإله الذي حكم السماء والأرض والعالم السفلي. سميت الشمس نفسها آتون ، والتي كانت إما جسد رع أو عينه. من القرن الخامس والعشرين قبل الميلاد فصاعدًا ، انتشرت عبادة رع في جميع أنحاء مصر ، حيث تم نقل العديد من صوره عبر السماء في وعاء شمسي برفقة آلهة أقل.
في حالة حضارات العالم الجديد ، اعتقد كل من الإنكا والمايا والأزتيك أن التضحيات البشرية كانت ضرورية لإرضاء إله الشمس والحفاظ على دورة الحياة. بالنسبة للأزتيك ، كان Huitzilopochtli - إله الحرب والشمس والتضحية البشرية وراعي Tenochtitlan - مسؤولاً عن جميع انتصاراتهم وهزائمهم في المعركة ، ولا يمكن استرضاءهم إلا من خلال تقديم الدم.
بالنسبة لليونانيين ، كان إله الشمس معروفًا باسم هيليوس ، ابن تيتان هايبريون وتيتانيز ثيا. على غرار التمثيلات المصرية لرع ، تم تصوير هيليوس بشكل شائع على أنها محمولة بمركبة تجرها الخيول النارية. ومع ذلك ، على عكس أسلافهم القدامى ، نظر الإغريق إلى الشمس كواحد من الكواكب السبعة ، لأنها تدور مرة واحدة في السنة على طول مسير الشمس عبر دائرة الأبراج.
عملة للإمبراطور الروماني قسطنطين الأول تصور سول إنفيكتوس / أبولو مع الأسطورة سولي إنفيكتو كوميتي (حوالي 315 م). الائتمان: cngcoins.com
تبنت الإمبراطورية الرومانية هيليوس في أساطيرها باسم سول. العنوانسول Invictusتم تطبيق ('الشمس غير المهزومة') على العديد من الآلهة الشمسية ، وتم تصويرها على عدة أنواع من العملات المعدنية الرومانية خلال القرنين الثالث والرابع بعد الميلاد. تم الاحتفال بميلاد 'الشمس غير المهزومة' في نفس الوقت تقريبًا ، في الخامس والعشرين من ديسمبر ، بعد فترة وجيزة من الانقلاب الشتوي للاحتفال بنهاية الأيام التي تصبح أقصر.
في الأساطير الصينية ، عُرف إله الشمس باسمري قونغ تاي يانغ شينغ Jun(أوتاي يانغ قونغ ،'Grandfather Sun') - الملقب. نجم لورد القصر الشمسي ، سيد الشمس.تاي يانغ شينغ Junعادة ما يصور مع نجم لورد القصر القمري ولورد القمر ،يو غونغ تاي ين شينغ Jun(تاي يين نيانغ نيانغ/سيدة تاي يين).
تم بناء العديد من المعابد والآثار الشهيرة في العصور القديمة مع مراعاة عبادة الشمس أو الظواهر الشمسية. على سبيل المثال ، لوحظ وجود صخور المغليث الحجرية التي ميزت الانقلاب الصيفي أو الشتوي في مصر ومالطا وإنجلترا (ستونهنج) وأيرلندا وفي مدينة تشيتشن إيتزا القديمة في جنوب المكسيك.
بمرور الوقت ، بدأ علماء الفلك القدماء في تطوير فهم علمي للشمس ، بناءً على الملاحظات المستمرة لتحركاتها. في أوائل الألفية الأولى قبل الميلاد ، لاحظ علماء الفلك البابليون أن حركة الشمس على طول مسير الشمس لم تكن موحدة. سيتم تعلم هذا لاحقًا ليكون نتيجة المدار الإهليلجي للأرض حول الشمس.
رسم توضيحي لنظام مركزية الأرض البطلمي بواسطة عالم الكونيات البرتغالي ورسام الخرائط بارتولوميو فيلهو ، 1568. Credit: Bibliothèque Nationale، Paris
في القرن الخامس قبل الميلاد ، رأى الفيلسوف اليوناني أناكساغوراس أن الشمس لم تكن 'عربة هيليوس' ، لكنها كرة مشتعلة ينعكس ضوءها عن طريق القمر. بحلول القرن الثالث قبل الميلاد ، قدر إراتوستينس المسافة بين الأرض والشمس إما بـ 4،080،000 ملعب (755،000 كم) أو 804،000،000 ملعب (148-153 مليون كم ، أو 0.99 - 1.02 AU) ، وهذا الأخير صحيح في حدود نسبة قليلة.
كان أيضًا خلال القرن الثالث قبل الميلاد أن اقترح عالم الفلك اليوناني أريستارخوس من ساموس فكرة أن الشمس كانت في مركز الكون وأن الكواكب تدور حولها. تم تبني هذا الرأي لاحقًا من قبل سلوقس السلوقية (حوالي 190 قبل الميلاد - حوالي 150 قبل الميلاد) ، وسيستمر في التعبير عنه من قبل علماء الفلك المسلمين والهنود خلال العصور الوسطى ، لا سيما من خلال مرصد سمرقند.
تشمل مساهمة العلماء العرب والمسلمين البطاني (858-929 م) ، الذي اكتشف أن اتجاه ذروة الشمس (النقطة التي تبدو فيها الشمس تتحرك بشكل أبطأ ضد النجوم الثابتة) عرضة للتغيير. لاحظ عالم الفلك المصري ابن يونس (950 - 1009) أكثر من 10000 إدخال لموقع الشمس لسنوات عديدة باستخدام إسطرلاب كبير.
من خلال ملاحظة عبور كوكب الزهرة في عام 1032 م ، خلص عالم الفلك الفارسي والعالم الموسوعي ابن سينا (المعروف أيضًا باسم ابن سينا ، حوالي 980-1037) إلى أن الزهرة أقرب إلى الأرض من الشمس. كما قدم ابن رشد ، عالم الفلك الأندلسي من القرن الثاني عشر ، وصفًا للبقع الشمسية في القرن الثاني عشر. تم تسجيل ملاحظات البقع الشمسية في وقت سابق خلال عهد أسرة هان (206 قبل الميلاد - 220 م) من قبل علماء الفلك الصينيين ، الذين احتفظوا بسجلات لهذه الملاحظات لقرون.
صفيحة البقع الشمسية من شاينرثلاث رسائل(1612). الائتمان: galileo.rice.edu
نيكولاس كوبرنيكوس 'النموذج الرياضي لـ نظام مركزية الشمس أحدثت ثورة في علم الفلك ، وساعدت على الدخول في فهمنا الحديث لأهمية الشمس في كوننا. بالإضافة إلى شرح التناقضات الملاحظة في حركة الكواكب ، وضع نموذج مركزية الشمس الشمس في مركز الكون المعروف.
كما سمح تطوير التلسكوب في أوائل القرن السابع عشر بمراقبة تفصيلية للشمس والكواكب. توماس هاريوت جاليليو جاليلي و كريستوف شاينر وعلماء فلك آخرون تمكنوا من عمل إيضاحات دقيقة لمواقع البقع الشمسية على سطح الشمس. في عام 1672 ، تمكن جيوفاني كاسيني وجان ريتشر من تحديد المسافة إلى المريخ ، وبالتالي تمكنا من حساب المسافة إلى الشمس.
في عام 1666 ، إسحاق نيوتن أصبح أول عالم يرصد ضوء الشمس باستخدام المنشور ، وأظهر أنه يتكون من ضوء متعدد الألوان. في عام 1800 ، وليام هيرشل بناء على هذا من خلال اكتشاف الأشعة تحت الحمراء باستخدام سلسلة من موازين الحرارة والمنشور. من خلال ملاحظة التغيرات في درجات الحرارة خارج الجزء الأحمر من الطيف الشمسي ، ساعد في الدخول في دراسة الكهرومغناطيسية من خلال تحديد أن بعض أشكال الطاقة غير مرئية.
كما أدت دراسات الطيف الضوئي للشمس إلى تطورات في الدراسات الطيفية في القرن التاسع عشر. وبلغ هذا ذروته مع اكتشاف جوزيف فون فراونهوفر وتسجيله لأكثر من 600 خط امتصاص في الطيف ، تم تجميع أقوىها معًا وأطلق عليها اسم 'خطوط فراونهوفر' ، على اسم مؤسسها.
يتم عرض الشمس في الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV) ، مع مقارنة بين الحد الأدنى للشمس (يسار) والحد الأقصى (على اليمين). الائتمان: سوهو / ناسا
كان تطوير الديناميكا الحرارية مجالًا رئيسيًا آخر للدراسة خلال القرن التاسع عشر كان له تأثير على فهمنا للشمس. كان ويليام طومسون (المعروف أيضًا باسم لورد كيلفن ، 1824 - 1907) أحد المساهمين الرئيسيين في هذا المجال ، حيث اقترح أن الشمس عبارة عن جسم سائل يبرد تدريجيًا يشع مخزونًا داخليًا من الحرارة.
اقترح كيلفن وهيرمان فون هيلمهولتز أيضًا أن آلية تقلص الجاذبية كانت مسؤولة عن إنتاج طاقة الشمس. كما قدروا عمر الشمس بـ 20 مليون سنة - وهو ما يتناقض بشكل صارخ مع التقديرات الجيولوجية التي حددت عمر الأرض بما لا يقل عن 300 مليون سنة.
بحلول القرن العشرين ، تم أخيرًا تقديم حل موثق لإنتاج طاقة الشمس. الأول جاء من إرنست رذرفورد (1871-1937) ، الذي اقترح أن ناتج الشمس قد تم الحفاظ عليه من خلال مصدر داخلي للحرارة ، واقترح الانحلال الإشعاعي كاحتمال. لكنها ستكون كذلك البرت اينشتاين الذي من شأنه أن يوفر الدليل الأساسي لإنتاج طاقة الشمس من خلال مكافئ الكتلة والطاقة (E = mc²).
في عام 1920 ، اقترح عالم الفلك والفيزيائي البريطاني السير آرثر إدينجتون أن الضغوط ودرجات الحرارة في قلب الشمس يمكن أن تنتج اندماجًا نوويًا حيث تندمج ذرات الهيدروجين في نوى الهيليوم ، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة من صافي التغيير في الكتلة. تم تأكيد ذلك لاحقًا من خلال العديد من الدراسات التي أجراها علماء الفيزياء ، والتي من شأنها أيضًا أن تؤدي إلى استنتاج مفاده أن اندماج الهيدروجين مسؤول عن تكوين جميع العناصر المعروفة في الكون.
استكشاف:
مع بداية عصر الفضاء في منتصف القرن العشرين ، أصبحت فرصة مراقبة الشمس باستخدام مجسات الفضاء الروبوتية ممكنة لأول مرة. كانت أولى البعثات إلى الشمس من قبل وكالة ناسا بايونير 5 و 6 و 7 و 8 و 9 الأقمار الصناعية ، التي تم إطلاقها بين عامي 1959 و 1968. كانت هذه المجسات تدور حول الشمس على مسافة مماثلة لتلك الخاصة بالأرض ، وأجرت القياسات التفصيلية الأولى للرياح الشمسية والمجال المغناطيسي الشمسي.
في 1970s ، هيليوس 1و2 المجسات - تعاون أمريكي غربي ألماني درس الرياح الشمسية من داخل مدار عطارد في الحضيض الشمسي - زود العلماء ببيانات جديدة مهمة عن الرياح الشمسية وهالة الشمس. ال سكايلاب محطة الفضاء ، التي أطلقتها وكالة ناسا في عام 1973 ، قامت أيضًا بالعديد من الاكتشافات باستخدام مرصدها الشمسي - المعروف باسم جبل تلسكوب أبولو . تضمنت هذه الملاحظات الأولى للقذف الكتلي الإكليلي و الثقوب الاكليلية ، المعروف الآن أنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالرياح الشمسية.
في عام 1980 ، أطلقت ناسا مهمة الطاقة الشمسية القصوى ، مركبة فضائية مصممة لرصد أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من التوهجات الشمسية. لسوء الحظ ، تسبب عطل كهربائي في دخول المسبار إلى وضع الاستعداد حتى يمكن استرداده وإصلاحه بواسطة مكوك الفضاء تشالنجر في عام 1984 ، التقطت البعثة بعد ذلك آلاف الصور للإكليل الشمسي قبل أن تدخل الغلاف الجوي للأرض مرة أخرى في يونيو 1989.
في عام 1991 ، نشرت وكالة الفضاء والاستكشاف اليابانية (JAXA) Yohkoh (شعاع الشمس) ، الذي رصد التوهجات الشمسية عند أطوال موجات الأشعة السينية. حتى عام 2001 ، عندما تسبب الكسوف الحلقي في فقد قفله على الشمس ، لاحظ دورة شمسية كاملة وحدد أن الإكليل كان أكثر نشاطًا في مناطق بعيدة عن ذروة النشاط مما كان يُعتقد سابقًا.
أطلقت في عام 1995 ، المشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) مرصد الشمس والغلاف الشمسي (SOHO) أصبحت واحدة من أهم المهمات الشمسية في التاريخ. تقع في نقطة لاغرانج بين الأرض والشمس ، قدم مكتب سوهو رؤية ثابتة للشمس عند العديد من الأطوال الموجية منذ إطلاقه. كان الهدف في الأصل هو خدمة مهمة لمدة عامين ، وتمت الموافقة على تمديد البعثة حتى عام 2012 في عام 2009 ، وتم إطلاق مهمة متابعة في عام 2010 - مرصد ديناميات الطاقة الشمسية (SDO).
كل هذه الأقمار الصناعية راقبت الشمس من مستوى مسير الشمس ، وبالتالي فقد لاحظت فقط مناطقها الاستوائية بالتفصيل. كانت المحاولة الأولى لدراسة الشمس من المناطق القطبية هي يوليسيس المسبار ، مهمة مشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) والتي تم إطلاقها في عام 1990. وبمجرد أن يفترض مداره المقرر ، بدأ المسبار في مراقبة الرياح الشمسية وقوة المجال المغناطيسي عند خطوط العرض الشمسية العالية ، ووجد أن الرياح الشمسية في خطوط العرض العالية تتحرك أبطأ مما كان متوقعًا (750) km / s) ، وأن هناك موجات مغناطيسية كبيرة تنبثق من خطوط العرض العالية التي تبعثر الأشعة الكونية المجرية.
في عام 2006 ، مرصد العلاقات الأرضية الشمسية تم إطلاق مهمة (STEREO) ، والتي تتكون من مركبتين فضائيتين متطابقتين يتم إطلاقهما في مدارات مما جعلهما يتقدمان بالتناوب ويتراجعان تدريجياً خلف الأرض. يتيح ذلك التصوير المجسم للشمس والظواهر الشمسية ، مثل القذف الكتلي الإكليلي.
تم التخطيط للعديد من المهمات الشمسية للسنوات والعقود القادمة. وتشمل هذه البعثة الهندية لأبحاث الفضاء (ISRO) المقررة في أديتيا - قمر 100 كجم من المقرر إطلاقه في 2017-18. ستكون أداته الرئيسية عبارة عن فقرة تاجية لدراسة ديناميات الهالة الشمسية.
في عام 2017 ، تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاق المدار الشمسي ، والتي ستدرس كيف تخلق الشمس الغلاف الشمسي وتتحكم فيه. ستطير البعثة بالقرب من 0.28 وحدة فلكية لالتقاط قياساتها. في عام 2018 ، تخطط ناسا لإطلاق صاروخ المسبار الشمسي بلس ، والتي ستقترب من الشمس من مسافة 8.5 نصف قطر شمسي لأخذ قياسات مباشرة للجسيمات والطاقة المنبعثة من هالة الشمس.
أخيرًا ، هناك وكالة ناسا الحراس الشمسية المهمة ، مهمة غير مقررة بعد والتي ستشمل مجموعة من ست مركبات فضائية - أربع متمركزة داخل مداري كوكب الزهرة وعطارد ، وواحدة خلف الشمس وواحدة تدور حول الأرض. معًا ، سيقومون بدراسة الشمس خلال الحد الأقصى للطاقة الشمسية ، والبحث عن الجسيمات النشطة ، والانبعاثات الكتلية الإكليلية والصدمات بين الكواكب في الغلاف الشمسي الداخلي. سيتم استخدام هذه البيانات للتنبؤ بطقس الفضاء لمهمات رحلات الفضاء البشرية في المستقبل.
تعمل الشمس بالنسبة لنا أكثر بكثير من مجرد توفير الضوء والحرارة. كما أنه يوفر كل الطاقة التي تسمح بالتفاعلات الكيميائية والتفاعلات الأيضية ، وهو ما بدأ دورة الحياة هنا على الأرض في المقام الأول. تضمن الطاقة المستمرة التي تمنحنا إياها ، جنبًا إلى جنب مع الوجود الوقائي لغلافنا الجوي ، استمرار دورة الحياة هذه.
تطلق الشمس أيضًا الأشعة الضارة المحتملة والرياح الشمسية والمواد التي قد تقتلنا لولا المجال المغناطيسي للأرض. ومع ذلك ، تحمل الرياح الشمسية هذه المادة المشحونة إلى حافة النظام الشمسي حيث تشكل مجالًا مغناطيسيًا يمنع بدوره المواد الأخرى بين الكواكب من الدخول. وبدون هذا الحاجز (الغلاف الشمسي) ، سيتعرض النظام الشمسي للضربة الكونية. أشعة.
في هذا الصدد ، تعتبر الشمس مزودًا رائعًا ، والأرض في وضع مثالي للاستفادة من وجودها. لسنا قريبين جدًا ، ولا بعيدين جدًا لدرجة الحرارة الشديدة (مثل الزهرة) أو شديدة البرودة (مثل المريخ). نحن أيضًا مؤمنون بمعرفة أنه بحلول الوقت الذي تتوسع فيه الشمس إلى النقطة التي لم تعد فيها الحياة موجودة على الأرض ، سنكون إما قد رحلنا منذ فترة طويلة ، أو نتطور إلى ما بعد النقطة التي نعيش فيها على كوكب واحد فقط.
لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة في الشمس هنا في Universe Today. هنا ما هو لون الشمس؟ و أي نوع من النجوم هي الشمس؟ و كيف تنتج الشمس الطاقة؟ ، و هل يمكننا تعديل الشمس؟
لدى Astronomy Cast أيضًا بعض الحلقات الشيقة حول هذا الموضوع. تحقق منها- الحلقة 30: الشمس والبقع والجميع و الحلقة 108 و الحلقة 238 .