الكواكب الداخلية (٤)
انظر إلى الشكل: منطقة الإشعاع تقع مباشرة فوق منطقة الاندماج النووي، وتمتد من نصف قطر إلى من مركز الشمس. في هذه المنطقة، تنتقل الطاقة عبر الإشعاع على شكل أشعة غاما وأشعة سينية نظراً للارتفاع الهائل في درجة الحرارة التي تصل إلى ملايين درجة مئوية. أما فوقها فتقع منطقة الحمل الحراري الممتدة من إلى من مركز الشمس، وتصل فيها الحرارة إلى نحو مليون درجة مئوية. هنا تتحرك المادة الساخنة إلى الأعلى وتنخفض الباردة إلى الأسفل على شكل حبيبات كما يظهر في الرسم.
يبحث درس تركيب الشمس ونشاطها في الطبقات الداخلية للشمس حيث تتم تفاعلات الاندماج النووي لتحويل الهيدروجين إلى هيليوم، وصولا إلى الطبقات الخارجية مثل الغلاف الضوئي والإكليل. يوضح الدرس أن الشمس لا تدور كجسم صلب بل بسرعة تفاضلية تؤدي إلى التواء خطوط المجال المغناطيسي وولادة البقع الشمسية والظواهر المرتبطة بها مثل التوهجات والشواظ والإنبعاثات الكتلية الإكليلية. تؤثر هذه الظواهر عند وصولها إلى الأرض في الغلاف المغناطيسي والأيونوسفير مسببة تعطل الاتصالات وتأثيرات على الأقمار الصناعية وظهور الشفق القطبي. على سبيل المثال، يؤدي تفاعل الجسيمات المشحونة للرياح الشمسية مع ذرات الغلاف الجوي العلوي للأرض إلى اصطدامها بها وانبعاث أسرعة مختلفة تشكل ألوان الشفق القطبي مثل الأخضر والأحمر والأزرق.
الفكرة الأساسية
تعتمد الشمس في طاقتها على التفاعلات النووية في باطنها، ويتفاعل نشاطها المغناطيسي مع الأرض عبر قذف الجسيمات المشحونة التي تصنع ظواهر مثل البقع الشمسية والشفق القطبي وتؤثر على الاتصالات والأقمار الصناعية.
الشرح
تنقسم الشمس إلى طبقات داخلية تبدأ بعمليات الاندماج النووي في اللب حيث تندمج نواة مع أخرى لتكون نواة الهيليوم وإطلاق بروتونات في سلسلة بروتون-بروتون، وتنتقل الطاقة عبر منطقة الإشعاع ثم منطقة الحمل الحراري. أما الطبقات الخارجية فتضم الغلاف الضوئي الذي تظهر عليه حبيبات ناتجة عن الحمل الحراري، والطبقة الملونة، والإكليل وهو الطبقة الخارجية الأبعد والأشد حرارة. بسبب أن الشمس كرة من الغازات وليست جسماً صلباً، فإنها تخضع للدوران التفاضلي حيث تبلغ فترة الدوران في الاستواء تقريبا وفي القطبين . هذا الاختلاف يلوّي خطوط المجال المغناطيسي مكوناً حلقات تخترق السطح لتظهر البقع الشمسية. يؤدي النشاط الشمسي إلى ظواهر مثل التوهجات الشمسية والشواظ الشمسي والانبعاث الكتلية الإكليلي الذي يقذف غازات متأينة بسرعة تتراوح من إلى لتصل إلى الأرض في غضون ساعة.
مثال محلول خطوة بخطوة
إذا انطلق انبعاث كتلي إكليلي من الشمس بسرعة متوسطة تساوي متجهاً نحو كوكب الأرض، وكان البعد التقريبي بين الشمس والأرض يعادل مسافة تقطعها الجسيمات في زمن قدره ساعة، احسب المسافة تقريبياً بين الشمس والأرض بهذه السرعة.
- حدد المعطيات: السرعة ، والزمن .
- حول الزمن إلى ثوانٍ: .
- طبق قانون المسافة: .
- احسب الناتج: .
أخطاء شائعة
- الاعتقاد بأن الشمس تدور كجسم صلب واحد بمعدل دوران متساوٍ في جميع أجزائها، والصواب أنها تخضع للدوران التفاضلي.
- الظن بأن طبقة الإكليل هي الأقرب لسطح الشمس، والصواب أنها الطبقة الخارجية الأبعد.
- الخلط بين درجات حرارة اللب والطبقات الخارجية؛ فحرارة اللب هائلة جداً بينما تبلغ حرارة الغلاف الضوئي حوالي .
سؤالان للتدريب مع الإجابة
السؤال الأول: كم يبلغ تقريباً زمن الدورة للارتباط بالمجال المغناطيسي وانقلابه كاملاً في دورة النشاط الشمسي؟ الإجابة: يستغرق انقلاب المجال المغناطيسي وحودته إلى ما كان عليه حوالي عاماً. السؤال الثاني: ما الظاهرة الشمسية التي تظهر كمنطقة داكنة على الفتوسفير بسبب انخفاض حرارتها إلى حوالي مقارنة بما يحيط بها؟ الإجابة: البقع الشمسية.