• كهرمانه

الهيكل والإنصهار للشمس


الهيكل والإنصهار...

تحتوي بنية الشمس على الطبقات التالية:...

النواة:...

وهي على عمق 20-25٪ من نصف قطر الشمس،... حيث درجة الحرارة والضغط كافية لحدوث الانصهار النووي...

يدمج الهيدروجين في الهيليوم.. (الذي لا يمكن صهره حاليًا في هذه المرحلة من حياة الشمس)... تطلق عملية الاندماج الطاقة،.. ويتراكم الهيليوم تدريجياً... ليشكل نواة داخلية للهيليوم.. داخل النواة نفسها....

المنطقة الإشعاعية:..

لا يمكن أن يحدث الحمل الحراري إلى أن يقترب سطح الشمس من ذلك بكثير...

لذلك يكون بين 20-25٪ من نصف القطر،... هناك "منطقة إشعاعية"... يحدث فيها نقل الطاقة عن طريق الإشعاع (الفوتونات).. بدلاً من الحمل الحراري وهي 70٪ من نصف القطر....

خط السرعة:..

وهي المنطقة الحدودية بين المناطق الإشعاعية والحرارية...

منطقة الحمل الحراري:..

وهي حوالي 70٪ من نصف قطر الشمس وقريبة من السطح المرئي،.. تكون الشمس باردة ومنتشرة بما يكفي لحدوث الحمل الحراري،...

وهذه تصبح الوسيلة الأساسية لنقل الحرارة إلى الخارج،..

على غرار خلايا الطقس التي تتشكل في الغلاف الجوي للأرض....

غلاف ضوئي:..

وهي أعمق جزء من الشمس يمكننا أن نلاحظه مباشرة مع الضوء المرئي.... لأن الشمس كائن غازي ليس لها سطح محدد بوضوح وعادة ما تنقسم أجزائها المرئية إلى "صورة ضوئية" و "جوية"...

غلاف جوي:..

وهو عبارة عن "هالة" غازية تحيط بالشمس،... تشتمل على الكروموسفير،.. ومنطقة انتقال الطاقة الشمسية،.. والإكليل،.. والغلاف الشمسي... يمكن ملاحظة ذلك عندما يتم إخفاء الجزء الرئيسي من الشمس،.. على سبيل المثال أثناء كسوف الشمس..

نواة الشمس...

طبقات الشمس:..

1. قلب الشمس (14 مليون كلفن)...

2. منطقة إشعاعية (2 مليون كلفن)...

3. منطقة حمل حراري...

4. غلاف ضوئي (5800 كلفن)..

5. غلاف لوني (ضوء وأشعة سينية وأطياف أخرى)..

6. الهالة...

7. بقع شمسية...

8. سطح حبيبي هائج..

9. انفجار شمسي...

تمتد نواة الشمس من مركز الشمس إلى 20-25%.. من نصف قطر الشمس.. .

وتزيد كثافتها عن 150 غ/سم3.....

(حوالي 150 ضعف من كثافة الماء)....

تصل درجة الحرارة ضمن النواة إلى 15.7 مليون كلفن،..

في حين أن درجة حرارة سطح الشمس تصل إلى 5,800 كلفن.. .

وفق تحليل المسبار سوهو..

فإن نواة الشمس.... تدور بسرعة أكبر من سرعة دوران المنطقة الإشعاعية......

تنتج الطاقة الشمسية خلال معظم حياة الشمس... من خلال الاندماج النووي... من خلال سلسلة من المراحل... تدعى بسلسلة تفاعل بروتون-بروتون،..

ومن خلال هذه العملية يتحول الهيدروجين إلى الهيليوم..

بينما ينتج عن طريق دورة كنو فقط 0.8% من طاقة الشمس....

تعتبر نواة الشمس الطبقة التي تنتج معظم الطاقة الحرارية للشمس.. من خلال الاندماج النووي،... فمن خلال الـ 24 % من نصف القطر الشمسي يتم إنتاج 99% من الطاقة.. ط

وتتوقف عملية الاندماج النووي ما بعد 30% من نصف القطر الشمسي،... في حين أن بقية النجم يتم تسخينه عن طريق الانتقال الحراري...

وهكذا... فإن الطاقة الناتجة من النواة.. تنتقل منها خلال عدة طبقات لتصل إلى الفوتوسفير.. لتنتقل من ثمة إلى الفضاء على شكل أشعة ضوئية وطاقة حركية للجسيمات....

تحدث سلسلة البروتون - بروتون ضمن نواة الشمس.. كل 9.2*1037 مرة في الثانية الواحدة....

بما أن هذا التفاعل يستخدم أربع بروتونات حرة..

(نوى الهيدروجين)... فإنه يحول 3.7*1038 بروتون إلى جسيم ألفا (نوى هيليوم)... خلال الثانية الواحدة..

أي مايعادل حوالي 6.2 *1011 كيلوغرام في الثانية... .

ونظراً لأن اندماج الهيدروجين وتحوله إلى هيليوم...

يحرر حوالي 0.7% من الكتلة المنصهرة إلى طاقة...

فيبلغ مجمل الكتلة المتحولة إلى طاقة حوالي 4.26 مليون طن/الثانية..

أو الطاقة الناتجة عن تحول هذه الكتلة تساوي 384.6. واط...

وهو مايعادل الطاقة الناتجة عن انفجار 9.192*1010 كيلو غرام..

من التي إن تيفي الثانية الواحدة....

وتتحول المادة إلى طاقة... وتشع كطاقة إشعاعية طبقا لقانون تكافؤ المادة والطاقة... الذي صاغةأينشتاين في النظرية النسبية....

تتغير الطاقة الناتجة عن طريق الاندماج النووي تبعاً لبعدها عن مركز الشمس....

توضح المحاكاة النظرية. أن الطاقة الناتجة في مركز الشمس تصل إلى 276.5 واط/م3...

***المنطقة الإشعاعية...

تكون المادة الشمسية في منطقة تقع على نصف قطر أقل من 0.7 من قطر الشمس.... ،

حارة وكثيفة بما فيه الكفاية... بحيث يكون النقل الحراري الإشعاعي كبير لنقل الحرارة الكبيرة للنواة باتجاه الخارج..... .

ولا يوجد في هذه المنطقةنقل حراري بالحمل،..

كما تتبرد المواد في هذه المنطقة من 7 مليون كلفن...

إلى 2 مليون كلفن...

بشكل يتناسب مع الارتفاع... هذا التدرج الحراري.. أقل من قيمة معدل السقوط الأديباتي والتي لايمكن أن تؤدي إلى النقل بالحمل....

الطاقة المنتقلة بواسطة إشعاع أيونات

الهيدروجين... وإنبعثات فوتونات الهيليوم... والتي تنتقل مسافة قصيرة قبل أن يعاد امتصاصها من أيونات أخرى...

كما تنخفض الكثافة إلى مئة ضعف من منطقة تتراوح 0.25 من قطر الشمس... إلى قمة منطقة الأشعاع..

(من 20 غ/سم3 إلى 0.2 غ/سم3)[68]..

تتشكل في مكان الاتصال ما بين المنطقة الأشعاعية... ومنطقة الحمل.. طبقة أنتقالية.. تعرف بخط السرعة.. أو تاكولاين،..

تتميز هذا الطبقة بتغير حاد في نظام الدوران... من دوران منتظم في المنطقة الإشعاعية...

إلى دوران تفاضلي في منطقة الحمل،...

مما ينتج عن اجهادات قص كبيرة لتنزلق الطبقات الأفقية بعضها على بعض...

حركة السائل المتواجدة في منطقة الحمل.. تختفي بشكل تدريجي من الأعلى إلى الأسفل... بشكل يطابق المميزات الساكنة للطبقة الإشعاعية في أسفل منطقة الحمل،..

حالياً اقترحت فرضيةالدينامو الشمسي... حيث فرضت بأن الدينامو المغناطيسي في هذه الطبقة يولد الحقل المغناطيسي للشمس...

خط السرعة....

يتم فصل المنطقة الإشعاعية ومنطقة الحمل الحراري.. بطبقة انتقالية هي خط السرعة...

هذه هي المنطقة التي يتغير فيها النظام الحاد بين الدوران الموحد للمنطقة الإشعاعية... والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري...

مما يؤدي إلى قص كبير بين الإثنين.. وهي حالة تنزلق فيها الطبقات الأفقية المتعاقبة بعضها البعض.... في الوقت الحاضر،..

من المفترض أن ديناميكية المغناطيس داخل هذه الطبقة.. يولد المجال المغناطيسي للشمس...

منطقة الحمل الحراري.....

اعتباراً من الطبقة الخارجية لسطح الشمس،..

نزولاً إلى ما يقارب 200000 كم باتجاه النواة..

(حوالي 70% من نصف قطر الشمس)..

تكون البلازما غير كافية. طأو غير حارة بما فيه الكفاية.. لنقل الطاقة الحرارية الداخلية للخارج عن طريق الإشعاع... نتيجة لذلك،....

يحدث انتقال للحرارة بواسطة الحمل.. حيث تحمل تيارات حرارية المواد الساخنة باتجاه سطح الشمس،.... وحالما تبرد هذه المواد تحمل إلى أسفل منطقة الحمل... لتتلقى حرارة من أعلى منطقة الإشعاع..

تصل درجة الحرارة في المنطقة المرئية من سطح الشمس إلى 5700 كلفن،..

والكثافة إلى 0.2 غ/سم3 فقط.. (حوالي 1/6000 من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر)....

تشكل الأعمدة الحرارية الناتجة عن النقل الحراري بالحمل سمات مميزة على سطح الشمس.. تعرف الحبيبات الشمسية... والحبيبات الشمسية الفائقة.. يسبب الحمل الحراري المضطرب... في هذه المنطقة تأثير دينامو صغير... الذي يؤدي إلى نشوء قطب شمالي وقطب جنوبي مغناطيسي للشمس.. الأعمدة الحرارية هي خلية بينارد.. لذلك تكون على شكل منشور سداسي..

الغلاف الضوئي...

يعرف السطح المرئي من الشمس بالغلاف الضوئي،... وتكون الطبقة الأدنى من هذه الطبقة ذات عتامة للضوء المرئي.. ،

يصبح ضوء الشمس حراً بالانتقال إلى الفضاء.. فوق هذه الطبقة،... ومنها تنتقل طاقة داخل الشمس للخارج..

يرجع التغير في الخصائص البصرية للشمس.. في هذه الطبقة.. نتيجة تناقص كميات آنيون الهيدروجين... والذي يمتص الضوء المرئي بسهولة...

وعلى العكس من ذلك.. ينتج الضوء المرئي إلكترونات تتفاعل مع ذرات الهيدروجين.. لتقلل من كمية آنيون الهيدروجين...

تبلغ سماكة الغلاف الضوئي مئات الكيلومترات..

وهي ذات عتامة أقل بقليل من هواء الأرض،.. لأن القسم الأعلى من الغلاف الضوئي أقل حرارة من الأدنى،.. وتظهر الصور الملتقطة للشمس.. بأنها ذات سطوع أعلى في المركز.. منه عن الأطراف.. أو بوجود سواد على أطراف قرص الشمس..

وهو مايعرف باسم سواد الأطراف..

يملك ضوء الشمس تقريباًطيف الجسم الأسود.. وهو ما يؤشر على أن درجة حرارتها حوالي 6000 كلفن،.. يتخللها خطوط طيف ذرية في الطبقات الضعيفة فوق الغلاف الضوئي...

تبلغ كثافة الجسيمات الغلاف الضوئي.

حوالي 1023 م3..

وهو ما يعادل 0.37% من كثافة جسيمات الغلاف الجوي الأرضي. عند مستوى سطح البحر..

يعود ذلك لأن معظم جسيمات الغلاف الضوئي.. هي من الإلكترونات والبروتونات.. مما يجعل جسيمات الغلاف الجوي الأرضي أثقل بـ 58 ضعفا...

لوحظ خلال الدراسات المبكرة للطيف المرئي.. بأن بعض خطوط الطيف لا تتناسب مع أي مركب كيميائي معروف على الأرض...

لذلك فرض جوزيف نورمان لوكير في سنة1868..

بأن هناك عنصر جديد موجود ودعاه بالهيليوم،.. ولم تمضِ سوى 25 سنة بعد ذلك حتى تم عزل الهيليوم على الأرض...

الغلاف الجوي..

يشار إلى القسم من الشمس أعلى الغلاف الضوئي بالغلاف الجوي للشمس....

ويمكن رصده بتلسكوب عامل عالي الطيف الكهرومغنطيسي... يمكن تمييز خمس مناطق رئيسية في الغلاف الشمسي.. باستخدام أمواج الراديو.. أو أشعة غاما..

وهي :..

منطقة الحرارة المنخفضة... والغلاف الملون.. ومنطقةالانتقال... والهالة الشمسية... والغلاف الشمسي..

يعتبر الغلاف الشمسي الطبقة الخارجية من الشمس.. يتتمدد الغلاف الشمسي بعد مدار بلوتو.. ليصبح غشاءا شمسيا (غمد شمسي)،..

حيث تشكل حدود على شكل موجة صدمية في الوسط بين النجمي...

تكون كل من الغلاف الملون ومنطقة الانتقال.. والهالة أكثر حرارة من سطح الشمس... .

حتى الآن لم يبرهن السبب وراء ذلك،... لكن يقترح أن أمواج ألففين لها الطاقة الكافية لتسخين الهالة...

الطبقة الأقرب للشمس.. هي طبقة درجة الحرارة المنخفضة.. وتقع على ارتفاع 500 كم من الغلاف الضوئي،..

وتصل درجة الحرارة في هذه الطبقة إلى 4100 كلفن.. .

وهذه الطبقة ذات درجة حرارة منخفضة... بما فيه الكفاية لتدعم وجود جزيئات الماء.. وأحادي أكسيد الكربون..

وأمكن تحديد وجود هذين المركبين باستخدام الخطوط الطيفية...

تتموضع فوق طبقة الحرارة المنخفضة طبقة الغلاف الملون،.. وهي طبقة يبلغ سمكها حوالي 2000 كم.. مهيمن عليها من قبل خطوط الطيف..

وسميت بهذا الاسم.. لأنها ترى كوميض ملون في بداية ونهاية كسوف الشمس..

تزداد الحراة في هذه الطبقة تدريجياً مع الارتفاع لتصل إلى حرارة 20000 كلفن.. بالقرب من أعلى هذه الطبقة...

يصبح الهيليوم في الجزء الأعلى من هذه الطبقة متأينا جزئياً...

تتواجد طبقة رقيقة بسمك 200 كم تقريباً... وهي منطقة الانتقال،..

تتميز هذه المنطقة بالارتفاع السريع لدرجة الحرارة... بحيث ترتفع من 20000 كلفن.. في نهابة منطقة الغلاف الملون إلى 1000000 كلفن...

ويساهم تأين كامل الهيليوم في هذه المنطقة من الزيادة السريعة لدرجة الحرارة.. بحيث تساهم بتقليل التأثير التبريدي الإشعاعي للبلازما...

لا تحدث منطقة الانتقال كحالة على ارتفاع ما،..

إنما تشكل هالة ضوئية حول الغلاف الملون وتظهركوهج.. .

من السهل رؤوية منطقة الانتقال من الأرض،..

كما من السهل رؤويته من الفضاء.. باستخدام معدات حساسةللأشعة فوق البنفسجية..

تمتد الهالة للخارج،.. وهي بحد ذاتها أكبر من الشمس..

تمتد الهالة بشكل مستمر إلى الفضاء مشكلةً الرياح الشمسية،.. والتي تملئ كل المجموعة الشمسية...

تملك الطبقة السفلى من الهالة بالقرب من الشمس كثافة جسيمات.. تتراوح ما بين 1015 إلى 1016 م−3.. .

تتراوح متوسط درجة حرارة الهالة والرياح الشمسية 1,000,000–2,000,000 كلفن، على الرغم من الحرارة في المناطق الأسخن تتراوح ما بين 8,000,000–20,000,000....

حتى الآن لاتوجد نظرية لحساب حرارة الهالة،..

لكن بعض من الحرارة عرفت بواسطةإعادة الاتصال المغناطيسي...

الغلاف الشمسي عبارة عن تجويف حول الشمس ممتلئ ببلازما الرياح الشمسية.. ويمتد لما حوالي 20 ضعف من نصف قطر الشمس.. أو الحدود الخارجية للمجموعة الشمسية... تعرف حددوده الخارجية بأنه الطبقة التي يصبح بها تدفق الرياح الشمسية أسرع من أمواج ألففين...

الاضطربات والقوى الديناميكية خارج هذه الحدود.. لا تأثر على شكل الهالة الشمسية ضمنها،..

لأن المعلومات يمكن أن تسافر فقط ضمن سرعة موجة ألففين. دائماً الرياح المنتقلة للخارج عبر الغلاف الشمسي... تشكل حقلا مغناطيسيا شمسيا على شكل لولبي،...

حتى تصطدم بالغمد الشمسي على بعد 50 وحدة فلكية...

مر مسبار فوياجر 1 بجانب موجة صدمية.. والتي يعتقد أنها جزء من الغمد الشمسي...

كما سجل كل من مسباري فوياجر مستويات عالية من الطاقة عندما أقتربا من حدود الغلاف...

***الفوتونات والنيوترونات...

يتم امتصاص فوتونات أشعة غاما عالية الطاقة... التي تم إطلاقها في البداية مع تفاعلات الاندماج في القلب تقريبًا.. بواسطة البلازما الشمسية في المنطقة الإشعاعية...

تحدث إعادة الانبعاث في اتجاه عشوائي.. وعادة في طاقة أقل قليلاً مع تسلسل الانبعاثات والامتصاص،..

يستغرق الإشعاع وقتًا طويلاً للوصول إلى سطح الشمس.. تتراوح تقديرات وقت السفر إلى الفوتون ما بين 10،000 و 170،000 عام...

في المقابل،.. لا يستغرق الوصول إلى السطح سوى 2.3 ثانية بالنسبة للنيوترونات،..

التي تمثل حوالي 2٪ من إجمالي إنتاج الطاقة للشمس...

نظرًا لأن نقل الطاقة في الشمس.. هي عملية تنطوي على فوتونات في توازن ديناميكي حراري مع المادة،..

فإن النطاق الزمني لنقل الطاقة في الشمس أطول،..

في حدود 30000000 سنة... هذا هو الوقت الذي تستغرقه الشمس للعودة إلى حالة مستقرة،..

إذا كان معدل توليد الطاقة في جوهرها قد تغير فجأة...

يتم إطلاق النيوترونات أيضًا من خلال تفاعلات الاندماج في القلب،.. ولكن على عكس الفوتونات،.. فإنها نادراً ما تتفاعل مع المادة،... بحيث يتمكن جميعهم تقريبًا من الفرار من الشمس..

لسنوات عديدة كانت قياسات عدد النيوترونات المنتجة في الشمس.. أقل من نظريات مشكلة نيوترينو الشمس...

تم حل هذا التناقض في عام 2001 من خلال اكتشاف آثار تذبذب النيوترينو:..

تنبعث الشمس عدد النيوترونات التي توقعت بها النظرية ،..

ولكن أجهزة الكشف عن النيوترينو كانت مفقودة في 2/3 الشمس.. لأن النيوتريونات قد غيرت بحلول وقت اكتشافها..

ويكبيديا..

اعداد كهرمانة....

  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon

©2017 BY ANFAS-ALROUH. PROUDLY CREATED WITH WIX.COM