بينت الدراسات استنادا إلى التباينات في الكثافة والضغط ودرجة الحرارة السائدة خلال الشمس أن الشمس تتكون من ثلاثة طبقات متميزة عن بعضها البعض كما هو

موضح في الشكل (1-1) وهي كالاتي:

1.  البنية الداخلية:

تتكون من ثلاثة أجزاء رئيسية هي (النواة) و (منطقة الإشعاع) و (منطقــة

الحملان) وهي كما يلي:

•  النواة (Core)

تقدر نسبة طول نصف قطر نواة الشمس بحوالي (28.8 - 23%) أي ما يقارب (10⁵km 2*) من طول نصف قطرها الكلي وتحتوي على ما يزيد عن (40%) من كتلتها و(%15) من حجمها الكلي وتزيد كثافتها عن ( gm/cm³150)، ويتولد خلالها ما يزيد عن (%90) من الطاقة الشمسية الحرارية الناتجة عن التفاعلات الذرية التي تندمج خلالها ذرات الهيدروجين ( متحولة إلى هيليوم ) وطاقة. أن معظم الأشعة فيها مكونة من الأشعة السينية (X-ray) ومن أشعة غاما (gamma-ray)، وتقدر درجة حرارة مركز النواة ما بين (k10⁶*(20-15))، وبنحو (k10⁶*(8-7)) عند أطرافها ويقدر الضغط فيها بين (Bar10⁶*(22-1))

•  منطقة الإشعاع Zone of Radiation)):

وهي الطبقة التي تحيط بالنواة ويبلغ سمكها حوالي (km10³*325)، وتصل درجة حرارة الجزء القريب من النواة إلى (k10⁶*8)، بينما تكون درجة حرارة الطرف الخارجي لمنطقة الإشعاع حوالي (k10⁶*1.5). وتقل الكثافة خلاله تدريجيا حتى تبلغ عند أطرافه حوالي (7-12 gm/cm³).

تعمل طبقة الإشعاع على حمل الأشعة الشمسية الصادرة من النواة إلى الطبقة الخارجية وهي منطقة الحملان، ولولا هذا الدور الذي تقوم به طبقة الإشعاع لحدث انفجار هائل للشمس منذ تشكلها بسبب الضغط المتكون في النواة، إضافة لذلك تقوم طبقة الإشعاع بتحويل أشعة كاما الصادرة من نواة الشمس إلى أشعة ذات موجات طويلة مختلفة مثل الأشعة السينية والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي.

•  منطقة الحملان (Zoe of Convection):

وهي الطبقة التي تحيط بمنطقة الإشعاع، يصل سمكها إلى (km10³*171.25) وتصل درجة حرارة الجزء الخارجي منها إلى حوالي (k10³*15) ويصل الضغط فيه إلى اقل من (10^-2 bar) وتتناقص كثافته إلى حوالي (mg/m^34-10) عند حده الخارجي.

أن المهمة الرئيسية لهذه الطبقة هي حمل الغازات الساخنة الصادرة من النواة عبر منطقة الإشعاع إلى سطح الشمس، فالغازات الساخنة القادمة من بطن الشمس (النواة) ترتفع إلى سطح الشمس من خلال الطبقات الشمسية عبر أعمدة من الغاز الساخن تسمى التيارات الصاعدة، وعندما تصل هذه الغازات الساخنة سطح الشمس تبرد نسبيا فتعود الى تيارات هابطة إلى باطن الشمس لتسخينها من جديد، لذلك فطبقات الشمس عبارة عن أعمدة من الغازات الصاعدة والهابطة.

شكل (1-1) يوضح طبقات الشمس الرئيسية

1. سطح الشمس (photosphere)

وهي الطبقة الخارجية لبنية الشمس لذلك يمكن رؤية هذه الطبقة بوضوح من الأرض عند رصدها بالتلسكوبات الفلكية الخاصة برصد الشمس، ويبلغ سمك هذه الطبقة (500km )، وهي بذلك اقل طبقات الشمس سمكا ويمكن تشبيه هذه الطبقة نسبة إلى الشمس بقشرة التفاحة نسبة إلى حجم التفاحة نفسها تبلغ حرارتها (6000k ).

يظهر الفوتوسفير مغطى بخلايا حرارية حبيبة لامعة Granules)) غير منتظمة تمثل قمم التيارات والفورنات الحملانية الجارية خلال الغلاف الحملاني، تتراوح أقطارها بين ((km 3000 - 1000 ، ولا تزيد مدة بقاء كل منها عن بضع دقائق، وعلى الرغم من تشكل الفوتوسفير من غازات ضئيلة الكثافة فان حده الخارجي محدد بوضوح فالغازات المكونة له شديدة التأين تمكنه من التصرف كجسم كتيم للأشعة قادر على امتصاص وإطلاق الأشعة الشمسية باستمرار.

وتعد البقع الشمسية (Sunspots) من المظاهر الهامة التي تعتري سطح الفوتوسفير، وتعرف أيضا بالكلف الشمسي وتعرف أيضا بالمسامات (Pores). وهي بقع داكنة اللون نسبيا، لانخفاض درجة حرارتها عما حولها بحوالي (k1500 – 1000) إذ تقدر درجة حرارتها بين (k4500 – 4000). ولا تتعدى مساحتها مساحة الخلايا الحملانية لكن تتراوح أطوال أقطار الكبيرة منها بين (km 10⁴-10⁵)) ويمكن مشاهدتها عند الغروب بالعين المجردة، ويحيط بالبقع الشمسية خلايا حرارية لها نفس أبعادها لكنها اشد حرارة منها ولمعانا ويشتد خلالها الإشعاع الشمسي ويتعاظم ليعوض النقص في الإشعاع الحاصل عند تكاثر البقع الشمسية.

تدوم البقع الشمسية عدة أيام وتختلف أعدادها وفق لدورات زمنية منتظمة تتكرر کل (year 11). تتميز البقع الشمسية بقوة حقولها المغناطيسية وبكونها مراكز للأقاليم المضطربة والناشطة على سطح الشمس وتؤدي حتما إلى اضطراب في الغلاف المغناطيسي الأرضي.

1.  الطبقة الانقلابية (Reversing Layer)

تمثل هذه الطبقة الأولى من الغلاف الجوي الشمسي تتكون من غازات شفافة تبلغ سماكتها حوالي (km 560) فوق الفوتوسفير، وتقل درجة حرارتها إلى حوالي (4200k) ولا تلاحظ إلا في أوقات كسوف الشمس الكلي او باستخدام أدوات تحجب قرص الشمس.

يلاحظ خلال الطبقة الانقلابية خطوط غامقة اللون تعرف بخطوط فرون هوفر (Fraunhofer Lines) نسبة للعالم الألماني جوزيف فرون هوفر الذي اكتشفها. وتشكل هذه الطبقة نطاقا انتقاليا بين الفوتوسفير وغلاف الكروموسفير التالي.

1. الغلاف الجوي (Solar Atmosphere):

يبلغ سمك الغلاف الجوي الغازي حوالي (km 5*10⁶) من سطح الشمس وحتى الطبقة الخارجية للغلاف الجوي، ويمكن تقسيم الغلاف الجوي الشمسي إلى طبقتين رئيسيتين هما:

•  الكروموسفير (Chromosphere)

تظهر طبقة الكروموسفير فوق الطبقة الانقلابية على شكل هالة تحيط بالشمس تعرف أحيانا بالطبقة الملونة (Color sphere) تناهز سماكتها (1000km) متكونة من غازات ضئيلة الكثافة من شوارد الهدرجين (H) والكالسيوم (Ca)، وتتزايد درجة حرارتها تدريجيا باتجاه الخارج من (5000 k) عند قاعدتها إلى حوالي (20000k) عند قمتها وتمثل الكروموسفير الطبقة الثانية من الغلاف الجوي الشمسي ولا يمكن مشاهدتها إلا في أوقات الخسوف الشمسي فقط.

وبين الوقت والأخر تشور خلال الكروموسفير فورنات أو اندلاعات شمسية (Flares) تصل ارتفاعها ألاف الكيلومترات، وعادة ما يزيد عددها عن (100) اندلاع يوميا، تتخللها عدة اندلاعات عظيمة (promiences) تحدث سنويا تعد هذه الاندلاعات مصدرا لتدفقات شديدة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية ومختلف أطياف الأشعة يصاحبها فيض عظيم من البلازما الشمسية المشحونة بطاقة كهربائية عظيمة.

• الكورونا (Corona):

تقع الكرونا فوق طبقة الكروموسفير مشكلة الطبقة الخارجية للغلاف الجوي الشمسي لا يمكن مشاهدتها أيضا ألا في أوقات كسوف الشمس الكامل وتتكون من البلازما أو ما يعرف بالرياح الشمسية (solar wind) وهي اقل كثافة من الكروموسفير تتألف من (91.3%) بروتونات و (8.7%) ذرات هيليوم متأنية تصاحبها الكترونات وأنواع مختلفة من الأشعة الشمسية تتراوح درجة حرارتها بين k)10⁶*2-10⁶). تنطلق الرياح الشمسية بسرعة هائلة تزيد عن (km/sec 500) وتزيد عن ذلك في أوقات الاندلاعات الشمسية الحاصلة من طبقة الكرموسفير. تنتشر الكرونا خلال مساحات شاسعة في الفضاء الكوني متعدية حدود المجموعة الشمسية ويعرف الحد الذي تصل إليه بالحد الشمسي. والحقيقة فان الأرض تقع في الأجزاء الخارجية من الغلاف الجوي الشمسي ولذلك يدخل الغلاف المغناطيسي الأرضي في صراع دائم مع الرياح الشمسية التي تضغط عليه باستمرار لكنه يتمكن من صدها ومنعها من الوصول إلى سطح الأرض.

شكل (1-2) يوضح الكسوف الكلي للشمس وتظهر الكورونا حول قرص الشمس على شكل غازات متوهجة.

مواضيع ذات صلة

المجال المغناطيسي للشمس

الشمس

الشمس ومنشأ حرارتها

التدفئة بوساطة أشعة الشمس عند العرب

التدفئة بوساطة أشعة الشمس عند الرومان

التدفئة بوساطة أشعة الشمس عند اليونانيون

مدى الأشعة الشمسية المرئية البيضاء والألوان

التغيرات الأرضية في فترة النشاط الشمسي

الظواهر الشمسية الأخرى خلال النشاط الشمسي

مراحل تطور دورة النشاط الشمسي

النشاط الشمسي

الاشعاعات والرياح الشمسية Solar Radiation and Winds