החלקים החיצוניים והפנימיים של השמש

גם אם אין לך שום עניין מיוחד באסטרונומיה - עדיין - ללא ספק תהית בדיוק במה שקורה הכדור הבהיר והמאסיבי הזה בשמים שהוא גם חם בצורה מסוכנת וגם ממש נותן חיים זְמַן. אתם בוודאי יודעים שהשמש היא כוכב, בדומה לאינספור נקודות האור שתופסות את מקומה של השמש מעל הלילה כשהחשכה שוקעת, רק קרובה יותר. אולי תדעו שיש לה אספקת דלק משלה ושההיצע הזה, למרות שהוא לא אינסופי, הוא כה עצום עד שאי אפשר לחשב אותו. אתה בטח מבין שזה לא יהיה רעיון נהדר להתקרב הרבה יותר לשמש גם אם הייתה לך היכולת לעשות את זה - אבל שזה יהיה רעיון רע באותה מידה לסטות ממנו הרבה יותר ממה שאתה כבר נמצא, מרחק של כ 93 מיליון מיילס.

בהתלבטות שלך, לעומת זאת, אולי לא שקלת את הרעיון שהשמש אינה כדור אור אחיד חום, אך במקום זאת יש לו שכבות בפני עצמו, ממש כמו כדור הארץ ושבעת כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש לַעֲשׂוֹת. מה הם הרבדים הללו - ואיך בכלל בכלל מדענים אנושיים מסוגלים לדעת עליהם ממרחק כה גדול?

השמש שוכנת במרכז מערכת השמש (ומכאן השם!) ומהווה 99.8 אחוז ממסת מערכת השמש. בשל השפעות הכבידה, כל מה שמופיע במערכת השמש - שמונת כוכבי הלכת, חמשת (בינתיים) כוכבי הלכת הננסיים, הירחים של אותם כוכבי הלכת וכוכבי הלכת הגמדים, האסטרואידים ואלמנטים מינוריים אחרים כגון שביטים - סובבים סביב שמש. לכוכב הלכת מרקורי לוקח קצת פחות מ -88 ימי כדור הארץ להשלים טיול אחד סביב השמש, ואילו נפטון לוקח כמעט 165 שנות כדור הארץ.

השמש היא כוכב לא מתאר ככל שהכוכבים הולכים, וזוכה לסיווג "גמד צהוב". עם גיל של בערך 4.5 מיליארד שנה, השמש יושבת כ- 26,000 שנות אור ממרכז הגלקסיה בה היא שוכנת, שביל החלב גָלַקסִיָה. לשם התייחסות, שנת אור היא המרחק שאור עובר בשנה אחת, כ -6 טריליון מיילים. עצומה ככל שמערכת השמש עצמה היא, נפטון, כוכב הלכת הרחוק ביותר מהשמש במרחק של כמעט 2.8 מיליארד מיילים, נמצא בקושי 1/2000 משנת אור.

לשמש, בנוסף לתפקוד ככבשן ענק, יש גם זרם חשמלי פנימי חזק. זרמים חשמליים מייצרים שדות מגנטיים, ולשמש יש שדה מגנטי עצום שמתפשט דרכו מערכת השמש כרוח סולארית - גז טעון חשמלי שעף החוצה מהשמש בכל כיוון.

השמש היא, כאמור, גמד צהוב, אך היא מסווגת באופן רשמי יותר ככוכב ברמה G2. כוכבים מסווגים לפי סדר החם למגניב ביותר ככוכבי סוג O, B, A, F, G, K או M. הטמפרטורות הפנימיות החמות ביותר הן כ- 30,000 עד 60,000 קלווין (K), ואילו טמפרטורת פני השמש היא 5,780 ק 'פושרים יחסית. (לשם התייחסות, מעלות קלווין זהות ל"גודל "כמו מעלות צלזיוס, אך הסולם מתחיל ב -273 מעלות נמוך יותר. כלומר, 0 K, או "אפס מוחלט", שווה ל -273 C, 1,273 K שווה ל -1,000 C וכן הלאה. כמו כן, סמל התואר מושמט מיחידות קלווין.) צפיפות השמש, שאינה מוצקה, א נוזלי ולא גז והוא מסווג בצורה הטובה ביותר כפלזמה (כלומר גז טעון חשמלי), פי 1.4 מזה של מים.

נתונים סטטיסטיים חשובים אחרים של השמש: לשמש יש מסה של 1.989 × 10³⁰ ק"ג ורדיוס של כ -6.96 × 10⁸ M. (מכיוון שמהירות האור היא 3 × 10⁸ m / s, אור מצד אחד של השמש ייקח קצת יותר משתי שניות לעבור דרך האמצע אל השטח בצד השני.) אם השמש הייתה גבוהה כמו, למשל, דלת אופיינית, כדור הארץ היה בערך גבוה כמו ניקל אמריקני שעומד על קָצֶה. עם זאת, כוכבים גדולים פי 1000 מקוטר השמש, וכך גם כוכבים ננסיים ברוחב פחות ממאה.

השמש מוציאה גם 3.85 × 10²⁶ וואט כוח, אשר כ 1340 וואט למטר מרובע מהם מגיע לכדור הארץ. זה מתורגם לאור בהירות של 4 × 10³³ ארגז מספרים אלה כנראה אינם מתכוונים להרבה מבודדים, אך לצורך התייחסות, אקספוננט של "רק" 9 מרמז על מיליארדים, בעוד שמעריך של 12 מתורגם לטריליונים. אלה נתונים עצומים! עם זאת, ישנם כוכבים שמאירים פי מיליון יותר מהשמש, כלומר תפוקת הכוח שלהם גדולה פי מיליון. יחד עם זאת, ישנם כוכבים שהם פחות או יותר מוארים פי אלף.

מעניין לציין שלמרות שהשמש מסווגת ככוכבת צנועה במקרה הטוב בתכנית הכוללת, היא עדיין מסיבית יותר מ -95% מהכוכבים הידועים שקיימים. המשמעות של זה היא שרוב הכוכבים כבר עברו את תקופת השיא שלהם והתכווצו במידה ניכרת מאז שיא חייהם הגיע למיליארדי שנים קודם לכן, וכעת הם ממשיכים בזקנתם יחסית אַלמוֹנִיוּת.

ניתן לחלק את השמש לארבעה מרחבים אזורים, המורכב מליבה, אזור קרינה, אזור הסעה ופוטוספירה. האחרון יושב מתחת לשניים נוספים שכבות, שנחקר בחלק הבא. תרשים שמש המורכב מחתך, כמו מבט של החלק הפנימי של כדור שנחתך בדיוק לשניים, יכלול לפיכך מעגל ב המרכז המייצג את הליבה ואז טבעות עוקבות סביבו מבפנים כלפי חוץ המציינות את אזור הקרינה, אזור ההסעה ו פוטוספירה.

ה הליבה השמש היא המקום שמקורו של כל מה שצופים בכדור הארץ יכולים למדוד כאור וחום. אזור זה משתרע החוצה עד כרבע הדרך ממרכז השמש. הטמפרטורה במרכז השמש נאמדת בכ- 15.5 מיליון K עד 15.7 מיליון K, השווה לכ- 28 מיליון מעלות פרנהייט. זה גורם לטמפרטורת השטח של כ -5,780 K להיראות קריר באופן חיובי. החום בתוך הליבה נוצר על ידי מטח מתמיד של תגובות היתוך גרעיני, שבו שתי מולקולות של מימן משתלב בכוח מספיק בכדי לגרום להם להתחבר יחד להליום (במילים אחרות, מולקולות המימן נתיך.)

ה אזור קרינה השמש נקראת כך מכיוון שהיא נמצאת במעטפת כדורית זו - אזור שמתחיל כרבע מהדרך ממרכז השמש, שם מסתיים הליבה, ומשתרע החוצה בערך שלושת רבעי הדרך אל פני השמש שם היא פוגשת את אזור ההסעה - שהאנרגיה המשתחררת מההיתוך בתוך הליבה עוברת החוצה לכל הכיוונים, או מקרין. באופן מפתיע, לוקח הרבה מאוד זמן עד שהקרינה של אנרגיה עוברת את עובי האזור הקרינתי - למעשה כמה מאות אלפי שנים! עד כמה שזה בטח לא נשמע סביר, בזמן השמש, זה בכלל לא ארוך במיוחד, בהתחשב בכך שהשמש כבר בגיל 4.5 מיליארד שנים ועדיין מתחזקת.

ה אזור הסעה תופס את רוב הרבע החיצוני ביותר מנפח השמש. בתחילת אזור זה (כלומר מבפנים) הטמפרטורה היא כ -2,000,000 K ויורדת. כתוצאה מכך, החומר דמוי הפלזמה היוצר את פנים השמש הוא, תאמינו או לא, קריר מדי אטום כדי לאפשר לחום ולאור להמשיך לנוע לעבר פני השמש בצורה של קְרִינָה. במקום זאת, אנרגיה זו מועברת באמצעות הסעה, שהיא בעצם השימוש במדיה פיזית להעברת אנרגיה במקום במקום לאפשר לה לרכוב סולו. (בועות העולות מתחתית סיר מים רותחים אל פני השטח ומשחררות חום כשהן קופצות מייצגות דוגמה להסעה). בניגוד לפרק הזמן הארוך שלוקח לאנרגיה לנווט באזור הקרינה, האנרגיה עוברת באזור ההסעה יחסית בִּמְהִירוּת.

ה פוטוספירה מורכב מאזור בו שכבות השמש עוברות מאטום לחלוטין ובכך חוסמות קרינה לשקופה. משמעות הדבר היא שאור וגם חום יכולים לעבור ללא הפרעה. פוטוספירה היא אפוא שכבת השמש ממנה נפלט אור הנראה לעין האנושית ללא סיוע. עובי שכבה זו הוא 500 ק"מ בלבד, כלומר אם משווים את השמש כולה לבצל, הפוטוספרה מייצגת את עור הבצל. הטמפרטורה בתחתית אזור זה חמה יותר מאשר על פני השמש, אם כי לא באופן דרמטי - כ- 7,500 K, הבדל של פחות מ -2,000 K.

כאמור, ליבת השמש, אזור הקרינה, אזור ההסעה והפוטוספירה נחשבים לאזורים, אך כל אחד מהם יכול להיות מסווג גם כאחת משכבות השמש, שיש להן שש במספרן. חיצונית לפוטוספירה נמצאת אווירת השמש הכוללת שתי שכבות: הכרומוספירה והקורונה.

ה כרומוספירה משתרע כ -2,000 עד 10,000 ק"מ מעל פני השמש (כלומר החלק החיצוני ביותר של פוטוספירה), תלוי באיזה מקור אתה מתייעץ. למרבה הפלא, הטמפרטורה צפויה לרדת במידה מסוימת עם הגדלת המרחק מה- פוטוספירה בהתחלה, אבל אז מתחילה לעלות שוב, אולי בגלל השפעות השמש שדה מגנטי.

ה עֲטָרָה (בלטינית "כתר") משתרע מעל הכרומוספירה למרחק של מספר פעמים ברדיוס השמש ומגיע לטמפרטורות הגבוהות עד 2,000,000 K, בדומה לחלק הפנימי של אזור ההסעה. שכבת שמש זו קלושה מאוד, והיא מכילה רק כ -10 אטומים לס"מ³, והוא נחצה בכבדות על ידי קווי שדה מגנטיים. לאורך שדות מגנטיים אלה נוצרים "נחלים" ופלומות גז ונשבים החוצה על ידי רוח השמש, נותן לשמש את המראה האופייני שלה שיש לה גידים של אור כאשר החלק העיקרי של השמש הוא מוסתר.

כאמור, החלקים החיצוניים ביותר של השמש הם פוטוספירה, שהיא חלק מהשמש הראויה, והכרומוספירה והקורונה, שהם חלק מאווירת השמש. כך ניתן לתאר את השמש כבעלת שלושה חלקים פנימיים (הליבה, אזור הקרינה ואזור הסעה) ושלושה חלקים חיצוניים (הפוטוספירה, הכרומוספירה והקורונה).

מספר אירועים מעניינים מתרחשים על פני השמש או ממש מעל פני השמש. אחד מהם הוא כתמי שמש, הנוצרים ב פוטוספירה באזורים קרירים יחסית (4,000 K). אחרת היא התלקחויות סולריות, שהן אירועים נפיצים על פני השטח המסומנים על ידי הבהרה עזה מאוד של אזורי האטמוספירה הסולארית בצורת צילומי רנטגן, אור אולטרה סגול ונראה לעין. אלה נפרשים על פני תקופות שנמשכות מספר דקות, ואז נמוגים לאורך זמן ארוך יותר של שעה או בערך.