שמש: מקור, מאפיינים, מבנה, הרכב, פעילות - ארטה - 2025

השמש היא הכוכב המהווה במרכז מערכת השמש ואת הקרוב ביותר לכדור הארץ, שאליו הוא מספק אנרגיה בצורה של אור וחום, והוליד את העונות, האקלים ואת זרמי האוקיינוס של כדור הארץ. בקיצור, להציע את התנאים העיקריים הנחוצים לחיים.

השמש היא האובייקט השמימי החשוב ביותר עבור יצורים חיים. ההערכה היא שמקורו לפני כחמישה מיליארד שנים, מענן עצום של חומר מהממים: גז ואבק. חומרים אלה החלו להיצמד זה לזה בזכות כוח הכובד.

השמש מספקת אנרגיה וחום לכוכב הלכת, כך שיוכלו להתפתח שם חיים. מקור: Pexels

ככל הנראה, נספרו שם שרידים של כמה סופרנובות, כוכבים שהושמדו על ידי קטאקליזם אדיר, שהוליד מבנה שנקרא פרוטו-כוכב.

כוח הכובד גרם ליותר ויותר חומר להצטבר ואיתו הטמפרטורה של הפרוטוסטאר עלתה גם היא לנקודה קריטית, סביב כמיליון מעלות צלזיוס. דווקא שם הוצת הכור הגרעיני שהוליד כוכב יציב חדש: השמש.

במונחים כללים מאוד, השמש יכולה להיחשב לכוכב טיפוסי למדי, אם כי עם מסה, רדיוס וכמה תכונות אחרות מחוץ למה שיכול להיחשב כ"ממוצע "בין הכוכבים. בהמשך נראה באיזו קטגוריה השמש היא בין הכוכבים המוכרים לנו.

האנושות תמיד הוקסמה מהשמש ויצרה דרכים רבות ללמוד אותה. בעיקרון התצפית נעשית באמצעות טלסקופים, שהיו על כדור הארץ במשך זמן רב ונמצאים כעת גם על לוויינים.

תכונות רבות של השמש ידועות דרך האור, למשל, הספקטרוסקופיה מאפשרת לדעת את הרכבה, הודות לעובדה שכל אחד מהאלמנטים מותיר עקבות ייחודיים. מטאוריטים הם מקור מידע רב נוסף, מכיוון שהם שומרים על ההרכב המקורי של הענן הפרוטוסטלי.

מאפיינים כלליים

להלן כמה מהמאפיינים העיקריים של השמש שנצפו מכדור הארץ:

-הצורה שלו כדורית כמעט, היא כמעט ולא משטחה מעט בקטבים בגלל הסיבוב שלה, וכדור הארץ היא נתפסת כדיסק, ומכאן שהיא מכונה לפעמים הדיסק השמש.

-היסודות הנפוצים ביותר הם מימן והליום.

-מאומד מכדור הארץ, הגודל הזוויתי של השמש הוא בערך ½ מעלות.

-רדיוס של השמש הוא בערך 700,000 ק"מ ומוערך מגודלו הזוויתי. לפיכך הקוטר הוא כ- 1,400,000 ק"מ, בערך פי 109 מכדור הארץ.

המרחק הממוצע בין השמש לכדור הארץ הוא היחידה האסטרונומית של המרחק.

מבחינת המסה שלו, הוא מתקבל מהתאוצה שכדור הארץ רוכש כשהוא נע סביב השמש ורדיוס השמש: פי 330,000 גדול מכדור הארץ או 2 x 10 ³⁰ ק"ג בערך.

מחזורי ניסיון או תקופות של פעילות רבה, הקשורים למגנטיות סולארית. ואז מופיעים כתמי שמש, התלקחויות או התלקחויות והתפרצויות של המסה הכלילית.

הצפיפות של השמש נמוכה בהרבה מזו של כדור הארץ, מכיוון שהיא יישות גזי.

מבחינת הזוהר שלו, המוגדר ככמות האנרגיה המוקרנת ליחידת זמן-כוח-, זה שווה ל- 4 x 10 ³³ ergs / s או יותר מ- 10 ²³ קילוואט. לשם השוואה, נורת ליבון מקרינה פחות מ -0.1 קילוואט.

-הטמפרטורה היעילה של השמש היא 6000 מעלות צלזיוס. זו טמפרטורה ממוצעת, נראה בהמשך שהליבה והקורונה הם אזורים חמים בהרבה מזה.

סיווג השמש

השמש נחשבת לכוכבת ננסית צהובה. בקטגוריה זו ישנם כוכבים בעלי מסה שנעה בין 0.8-1.2 פעמים ממסת השמש.

לפי הזוהר, המסה והטמפרטורה שלהם, לכוכבים יש מאפיינים ספקטראליים מסוימים. ניתן ליצור דיאגרמה על ידי הצבת הכוכב על גרף של טמפרטורה לעומת זוהר, המכונה תרשים הרצספרונג-ראסל.

סיווג כוכבים בתרשים הרצספרונג-ראסל. השמש נמצאת ברצף הראשי. מקור: Wikimedia Commons.

בתרשים זה קיים אזור בו נמצאים רוב הכוכבים הידועים: הרצף הראשי.

שם מבלים הכוכבים כמעט כל חייהם ובהתאם למאפיינים שהוזכרו, מוקצים להם סוג ספקטרלי המציין אות גדולה. השמש שלנו נמצאת בקטגוריית סוג הכוכבים G2.

דרך כללית למדי למדי לסווג כוכבים היא לשלוש קבוצות גדולות של אוכלוסיות כוכבים: I, II ו- III, הבחנה שנעשתה על פי כמות האלמנטים הכבדים בהרכבם.

לדוגמא, כוכבי אוכלוסייה III הם מהעתיקים ביותר, שנוצרו בראשית היקום, זמן קצר לאחר המפץ הגדול. הליום ומימן שולטים בהם.

לעומת זאת, אוכלוסיות I ו- II הן צעירות יותר, והן מכילות יסודות כבדים יותר, כך שמאמינים שהם נוצרו עם חומר שהותיר פיצוצי סופרנובה של כוכבים אחרים.

מבין אלה אוכלוסיית II היא מבוגרת יותר ומורכבת מכוכבים קרים ופחות זוהרים. השמש שלנו סווגה בקרב אוכלוסיות I, כוכבת צעירה יחסית.

מִבְנֶה

מבנה שכבה של השמש. מקור: Wikimedia Commons.

כדי להקל על המחקר שלה, מבנה השמש מחולק ל -6 שכבות, המופצות באזורים מובחנים היטב, החל מבפנים:

-ליבת השמש

אזור רדיאטיבי

אזור סיעוד

פוטוספירה

כרומוספרה

הליבה

גודלו הוא בערך 1/5 מרדיוס השמש. שם מייצרת השמש את האנרגיה שהיא מקרינה, הודות לטמפרטורות הגבוהות (15 מיליון מעלות צלזיוס) ולחצים השוררים, שהופכים אותה לכור היתוך.

כוח הכובד משמש כמייצב בכור זה, בו מתרחשות תגובות בהן מיוצרים יסודות כימיים שונים. ביסודיות ביותר, גרעיני מימן (פרוטונים) הופכים לגרעינים הליום (חלקיקי אלפא), שהם יציבים בתנאים השוררים בתוך הגרעין.

ואז מיוצרים אלמנטים כבדים יותר, כמו פחמן וחמצן. כל התגובות הללו משחררות אנרגיה העוברת דרך פנים השמש להתפשטות ברחבי מערכת השמש, כולל כדור הארץ. ההערכה היא כי בכל שנייה, השמש הופכת 5 מיליון טונות של מסה לאנרגיה טהורה.

אזור קרינה

אנרגיה מהליבה עוברת החוצה דרך מנגנון קרינה, ממש כשריפה במדורה מחממת את הסביבה.

באזור זה, החומר נמצא במצב פלזמה, בטמפרטורה שאינה גבוהה כמו בגרעין, אך הוא מגיע לכ -5 מיליון קלווין. האנרגיה בצורת פוטונים - מנות או "קוונטה" של אור - מועברים ונבלעים פעמים רבות על ידי החלקיקים המרכיבים את הפלזמה.

התהליך איטי, אם כי בממוצע לוקח כחודש עד שהפוטונים מהגרעין מגיעים אל פני השטח, לפעמים זה יכול לקחת עד מיליון שנה להמשיך לנסוע לאזורים החיצוניים כדי שנוכל לראות אותו בצורה של אור.

אזור הסעה

מכיוון שהגעתם של פוטונים מאזור הקרינה מתעכבת, הטמפרטורה בשכבה זו יורדת במהירות ל -2 מיליון קלווינים. הובלת האנרגיה מתרחשת על ידי הסעה, מכיוון שהעניין כאן אינו מיונן כל כך.

הובלת אנרגיה באמצעות הסעה מופקת על ידי תנועה של אדני גזים בטמפרטורות שונות. לפיכך, האטומים המחוממים עולים לכיוון השכבות החיצוניות ביותר של השמש, ונושאים עימם אנרגיה זו, אך בצורה לא הומוגנית.

פוטוספרה

"כדור האור" הזה הוא פני השטח לכאורה של הכוכב שלנו, זה שאנו רואים ממנו (עליך תמיד להשתמש בפילטרים מיוחדים כדי לראות את השמש ישירות). זה ניכר כי השמש אינה מוצקה, אלא עשויה פלזמה (גז חם מאוד, מאוד מיונן), ולכן חסר לה משטח אמיתי.

ניתן לראות את הפוטוספרה דרך טלסקופ מצויד בפילטר. זה נראה כמו גרגירים מבריקים על רקע מעט כהה יותר, כאשר הבהירות יורדת מעט לכיוון הקצוות. הגרגירים נובעים מזרמי ההסעה שהזכרנו קודם.

הפוטוספרה שקופה במידה מסוימת, אבל אז החומר הופך להיות כל כך צפוף שלא ניתן לראות דרכו.

כרומוספרה

זוהי השכבה החיצונית ביותר של הפוטוספרה, המקבילה לאווירה ועם אור בהירות אדמדם, בעובי משתנה בין 8,000 ל 13,000 וטמפרטורה בין 5,000 ל 15,000 ºC. זה נראה לעין במהלך ליקוי חמה והוא מייצר סופות גז ליבון ענקיות שגובהן מגיע לאלפי קילומטרים.

כֶּתֶר

זוהי שכבה מעוצבת באופן לא סדיר המשתרעת על פני מספר רדיוסים סולאריים ונראית לעין בלתי מזוינת. הצפיפות של שכבה זו נמוכה מזו של השאר, אך היא יכולה להגיע לטמפרטורות של עד 2 מיליון קלווין.

טרם ברור מדוע הטמפרטורה של שכבה זו גבוהה כל כך, אך באיזשהו אופן היא קשורה לשדות המגנטיים העזים שהשמש מייצרת.

בחלקה החיצוני של הקורונה יש כמות גדולה של אבק המרוכז במישור המשווני של השמש, המפיץ את האור מהפוטוספרה, ויוצר את האור המכונה אור גלגל המזלות, פס של אור עמום שניתן לראות בעין בלתי מזוינת לאחר השקיעה. שמש, סמוך לנקודה באופק ממנו יוצא האקליפטיקה.

יש גם לולאות העוברות מהפוטוספרה לקורונה, הנוצרות מגז קר בהרבה מהשאר: הן הבולטות הסולאריות, הנראות במהלך ליקוי חמה.

הליוספרה

שכבה מפוזרת המשתרעת מעבר לפלוטו, בה מיוצרת רוח השמש והשדה המגנטי של השמש בא לידי ביטוי.

הרכב

כמעט כל האלמנטים המוכרים לנו מהטבלה המחזורית נמצאים בשמש. הליום ומימן הם היסודות הנפוצים ביותר.

מניתוח הספקטרום הסולארי, ידוע כי הכרומוספרה מורכבת ממימן, הליום וסידן, ואילו ברזל, ניקל, סידן וארגון נמצאו במצב המיונן בקורונה.

כמובן שהשמש שינתה את הרכבה לאורך זמן והיא תמשיך לעשות זאת כשהיא מנצלת את אספקת המימן שלה והליום.

פעילות סולארית

מבחינתנו, השמש נראית רגועה למדי. אך במציאות זהו מקום מלא בפעילות, בו תופעות מתרחשות בקנה מידה בלתי נתפס. כל ההפרעות המתרחשות ברציפות בשמש נקראות פעילות סולארית.

למגנטיות תפקיד חשוב מאוד בפעילות זו. בין התופעות העיקריות שקורות בשמש הן:

בולטות סולאריות

בולטות, בליטות או חוטים נוצרים בכתר ומורכבים ממבני גז בטמפרטורה גבוהה, המגיעים לגובה רב.

הם נראים בקצה הדיסק הסולארי בצורה של מבנים מוארכים המשתלבים זה בזה, ומשתנים ללא הפסקה על ידי השדה המגנטי של השמש.

פליטות המוני העטרה

כשמו כן הוא, כמות גדולה של חומר נפלטת במהירות גבוהה על ידי השמש, בקצב של כ 1000 קמ"ש. הסיבה לכך היא שקווי השדה המגנטי שזורים זה בזה ובסביבה בולטת סולארית, וגורמים לחומר לברוח.

הם נמשכים בדרך כלל שעות, עד שקווי השדה המגנטי מתפרקים. פליטות המסה העטרה יוצרים זרם גדול של חלקיקים המגיע לכדור הארץ תוך מספר ימים.

זרימת חלקיקים זו מקיימת אינטראקציה עם השדה המגנטי של כדור הארץ ומתבטאת, בין היתר, כאורות צפון ואורות דרום.

כתמי שמש

הם אזורים בפוטוספרה שבהם השדה המגנטי הוא אינטנסיבי מאוד. הם נראים כמו כתמים כהים בדיסק השמש ונמצאים בטמפרטורה נמוכה יותר מהשאר. בדרך כלל הם מופיעים בקבוצות משתנות מאוד, שתקופת המחזור שלהם היא 11 שנים: מחזור השמש המפורסם.

קבוצות הכתמים דינמיות מאוד, בעקבות תנועת הסיבוב של השמש, עם נקודה גדולה יותר שהולכת לפנים ואחרת שסוגרת את הקבוצה. מדענים ניסו לחזות את מספר הנקודות בכל מחזור, בהצלחה יחסית.

להבות

הם מתרחשים כאשר השמש גורשת חומר מכרומוספרה ומהקורונה. הם נתפסים כהבזק אור הגורם לאזורים מסוימים בשמש להיראות בהירים.

מוות

כמו כל כוכב, השמש תיעלם יום אחד, אך היא לא תהיה בזמן הקרוב. מקור: Pxhere.

כל עוד הדלק הגרעיני שלו יימשך, השמש תמשיך להתקיים. הכוכב שלנו כמעט ולא עומד בתנאים למות בקטסטרופה גדולה מסוג סופרנובה, מכיוון שבשביל זה כוכב זקוק למסה גדולה בהרבה.

אז רוב הסיכויים שככל שההעתקות מתרוקנות, השמש תתנפח ותהפוך לענק אדום, שתאדה את אוקיינוסים של כדור הארץ.

שכבות השמש יתפשטו סביבו, יעטפו את כדור הארץ ויצרו ערפילית המורכבת מגז בהיר מאוד, מראה שהאנושות יכולה להעריך, אם עד אז היא התמקמה בכוכב לכת מרוחק.

שריד השמש הקדומה שיישאר בתוך הערפילית יהיה ננס לבן קטן מאוד, בערך בגודל כדור הארץ, אך צפוף בהרבה. זה יתקרר מאוד, לאט מאוד, בשלב זה הוא עשוי להימשך כמיליארד שנים נוספות, עד שהוא יהפוך לגמד שחור.

אבל כרגע אין סיבה לדאוג. על פי ההערכה, השמש חיה פחות ממחצית מחייה והיא תימשך בין 5000 ל- 7000 מיליון שנים לפני שתתחיל שלב הענק האדום.

הפניות

1. הכל על החלל. 2016. מסע היקום. תאר לעצמך פרסום.
2. איך זה עובד. 2016. ספר החלל. תאר לעצמך פרסום.
3. אוסטר, ל. 1984. אסטרונומיה מודרנית. הערכה Reverté.
4. ויקיפדיה. תרשים הרצפסונג-ראסל. התאושש מ: es.wikipedia.org.
5. ויקיפדיה. אוכלוסיית כוכבים. התאושש מ: es.wikipedia.org.