השמש של כדור הארץ: עובדות על גיל השמש, גודלה והיסטוריה

אחת התמונות הראשונות שצילם אורביטר השמש של ESA/NASA במהלך המעבר הקרוב הראשון שלו לשמש בשנת 2020.

אחת התמונות הראשונות שצילם אורביטר השמש של ESA/NASA במהלך המעבר הקרוב הראשון שלו לשמש בשנת 2020. (קרדיט תמונה: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL)

קפוץ אל:



השמש שוכנת בלב מערכת השמש, שם היא ללא ספק האובייקט הגדול ביותר. היא מחזיקה 99.8% ממסת מערכת השמש והיא בערך פי 109 מקוטר כדור הארץ - כמיליון כדור הארץ יכול להתאים לשמש.



פני השמש חמים בכ -10,000 מעלות פרנהייט (5,500 מעלות צלזיוס), בעוד שהטמפרטורות בליבה מגיעות ליותר מ -27 מיליון F (15 מיליון C), המונעות מתגובות גרעיניות. צריך לפוצץ 100 מיליארד טון דינמיט בכל שנייה כדי להתאים לאנרגיה שמייצרת השמש, על פי נאס'א .

השמש היא אחת מתוך יותר מ -100 מיליארד כוכבים בשביל החלב . הוא מקיף כ -25,000 שנות אור מהליבה הגלקטית, ומשלים מהפכה אחת ל -250 מיליון שנה בערך. השמש צעירה יחסית, חלק מדור כוכבים המכונה אוכלוסייה I, העשירים יחסית ביסודות כבדים מהליום. דור מבוגר יותר של כוכבים נקרא Population II, וייתכן שדור קודם של אוכלוסיית III קיים, אם כי עדיין לא ידועים בני דור זה.



קָשׁוּר: כמה חמה השמש?

כיצד נוצרה השמש

השמש נולדה לפני כ -4.6 מיליארד שנים. מדענים רבים חושבים שהשמש ושאר מערכת השמש נוצרו מענן גז ואבק ענק המסתובב המכונה ערפילית השמש. כשהערפילית התמוטטה בגלל כוח הכבידה שלה, היא הסתובבה מהר יותר והשתטחה לדיסק. רוב החומר נמשך לכיוון המרכז כדי ליצור את השמש.

קָשׁוּר: כיצד נוצרה השמש?



לשמש יש מספיק דלק גרעיני כדי להישאר הרבה כפי שהיא כיום עוד 5 מיליארד שנים. לאחר מכן, הוא יתנפח ויהפוך להיות ענק אדום . בסופו של דבר היא תשפוך את שכבותיה החיצוניות, והליבה הנותרת תתמוטט ותהפוך לגמד לבן. לאט לאט הגמד הלבן יתפוגג, ויכנס לשלב הסופי שלו כאובייקט תיאורטי עמום ומגניב המכונה לפעמים גמד שחור .

קָשׁוּר: מתי תמות השמש?

תרשים המציג את השמש במרכז מערכת השמש שלנו (לא בקנה מידה).



תרשים המציג את השמש במרכז מערכת השמש שלנו (לא בקנה מידה).(אשראי תמונה: NASA/JPL-Caltech)

מבנה פנימי ואווירת השמש

השמש וה אווירת השמש מחולקים למספר אזורים ושכבות. החלק הפנימי של השמש, מבפנים החוצה, מורכב מהליבה, אזור הקרינה ומהאזור הסעה. האטמוספירה הסולרית שמעליה מורכבת מהפוטוספירה, הכרומוספירה, אזור מעבר והקורונה. מעבר לזה הוא ה רוח סולארית , זרימת גז מהקורונה.

הליבה נמשכת ממרכז השמש לכרבע מהדרך אל פני השטח שלה. למרות שהיא מהווה רק 2% מנפח השמש, היא כמעט פי 15 מצפיפות העופרת ומחזיקה כמעט מחצית ממסת השמש. הבא הוא אזור הקרינה, המשתרע מהליבה עד 70% מהדרך אל פני השמש, המהווה 32% מנפח השמש ו -48% ממסה. אור מהליבה מתפזר באזור זה, כך שלפעמים פוטון בודד עשוי לקחת מיליון שנים לעבור.

אזור הסעה מגיע עד לפני השמש, ומהווה 66% מנפח השמש אך רק קצת יותר מ -2% ממסתו. 'תאי הסעה' של גז משתלטים על אזור זה. קיימים שני סוגים עיקריים של תאי הסעה סולאריים - תאי גרגיר ברוחב של כ -1,000 קילומטרים ברוחב ותאי גרגיר -על בקוטר של כ- 30,000 קילומטרים.

פוטוספירה היא השכבה הנמוכה ביותר של האטמוספירה של השמש, ופולטת את האור שאנו רואים. עוביו כ- 500 קילומטרים, אם כי רוב האור מגיע מהשליש הנמוך ביותר שלו. הטמפרטורות בפוטספירה נעות בין 11,000 F (6,125 C) בתחתית ל- 7,460 F (4,125 C) בחלקו העליון. הבא הוא הכרומוספירה החמה יותר, עד 35,500 F (19,725 C), וככל הנראה מורכבת ממבנים קוצניים המכונים כקוצים בדרך כלל בגובה של כ -1000 ק'מ עד לגובה של עד 10,000 ק'מ (10,000 ק'מ). .

לאחר מכן עובר אזור המעבר בכמה מאות עד כמה אלפי קילומטרים, המחומם על ידי הקורונה שמעליו ושופך את רוב אורו כקרניים אולטרה סגולות. בראש הקורונה הלוהטת במיוחד, העשויה מבנים כגון לולאות וזרמים של גז מיונן. הקורונה נעה בדרך כלל בין 900,000 F (500,000 C) ל -10.8 מיליון F (6 מיליון C) ואף יכולה להגיע לעשרות מיליוני מעלות כאשר מתרחשת התלקחות סולארית. החומר מהקורונה מתפוצץ כשרוח השמש.

קָשׁוּר: מזג אוויר בחלל: כתמי שמש, התלקחויות שמש ופליטות המוניות

השדה המגנטי של השמש

השדה המגנטי של השמש הוא בדרך כלל חזק פי שניים מהשדה המגנטי של כדור הארץ. עם זאת, הוא הופך למרוכז מאוד באזורים קטנים, ומגיע עד פי 3,000 מהרגיל. התכווצויות ופיתולים אלה בשדה המגנטי מתפתחים מכיוון שהשמש מסתובבת מהר יותר בקו המשווה מאשר בקווי הרוחב הגבוהים יותר וכיוון שחלקיו הפנימיים של השמש מסתובבים מהר יותר מאשר פני השטח.

קָשׁוּר: 'חבלים' מגנטיים ענקיים מניעים פיצוצי שמש חזקים

עיוותים אלה יוצרים מאפיינים הנעים בין כתמי שמש ועד להתפרצויות מרהיבות הידועות בשם התלקחויות והוצאת המונים הכליליים. התלקחויות הן ההתפרצויות האלימות ביותר במערכת השמש, בעוד שיציאות המוני העטרה פחות אלימות אך כרוכות בכמויות יוצאות דופן של חומר - פליטה אחת יכולה להוציא בערך 20 מיליארד טון (18 מיליארד טון) חומר לחלל.

הרכב כימי של השמש

בדיוק כמו רוב הכוכבים האחרים, השמש מורכבת ברובה ממימן, ואחריה הליום. כמעט כל החומר הנותר מורכב משבעה יסודות נוספים - חמצן, פחמן, ניאון, חנקן, מגנזיום, ברזל וסיליקון. על כל מיליון אטומי מימן בשמש, ישנם 98,000 של הליום, 850 של חמצן, 360 של פחמן, 120 של ניאון, 110 של חנקן, 40 של מגנזיום, 35 של ברזל ושל 35 של סיליקון. ובכל זאת, המימן הוא הקל מבין כל היסודות, ולכן הוא מהווה רק כ -72% ממסת השמש, בעוד הליום מהווה כ -26%.

קָשׁוּר: ממה עשויה השמש?

ראה כיצד התלקחויות שמש, סערות שמש והתפרצויות ענק מהשמש פועלות באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu. צפה כאן באינפוגרפיה של סערת השמש המלאה.

ראה כיצד התלקחויות שמש, סערות שמש והתפרצויות ענק מהשמש פועלות באינפוגרפיקה זו של demokratija.eu. צפה כאן באינפוגרפיה של סערת השמש המלאה .(אשראי תמונה: קארל טייט/demokratija.eu)

כתמי שמש ומחזורי שמש

כתמי שמש הם תכונות קרירות וחשוכות יחסית על פני השמש שלעיתים קרובות מעגליות. הם מגיחים במקום בו צרורות צפופות של קווי שדה מגנטיים מבפנים השמש פורצים דרך פני השטח.

מספר כתמי השמש משתנה כפי שהפעילות המגנטית הסולארית משתנה - השינוי במספר זה, מכמות מינימלית של עד למקסימום של כ- 250 כתמי שמש או מקבצים של כתמי שמש ולאחר מכן חזרה למינימום, ידוע כמחזור השמש, וממוצעו בממוצע כ 11 שנים. בסוף מחזור, השדה המגנטי הופך במהירות את הקוטביות שלו.

קָשׁוּר: כתם השמש הגדול ביותר מזה 24 שנים הדהים את המדענים, אך גם מעורר השתאות

היסטוריה של התבוננות בשמש

אמן

מסלול השמש של ESA-NASA ומכשיר השמש פארקר של נאס'א חוקרים כיום את השמש בפירוט חסר תקדים ממרחק קרוב יותר מכל חללית בעבר.(קרדיט תמונה: אורביטר סולארי: ESA/ATG medialab; פרקר שמש בדיקה: נאס'א/ג'ונס הופקינס APL)

תרבויות עתיקות שינו לעתים קרובות תצורות סלע טבעיות או בנו אנדרטאות אבן לציון תנועות השמש והירח, משרטט את עונות השנה, יוצר לוחות שנה ומעקבים. רבים האמינו כי השמש סובבת סביב כדור הארץ, כאשר המלומד היווני הקדום תלמי פורסם את המודל ה'גיאוצנטרי 'הזה בשנת 150 לפני הספירה. ואז, בשנת 1543, ניקולאוס קופרניקוס תיאר מודל הליוסצנטרי (שבמרכז השמש) של מערכת השמש, ובשנת 1610, גלילאו גליליי גילוי ירחיו של צדק אישר שלא כל הגופים השמימיים הקיפו את כדור הארץ.

כדי ללמוד עוד על אופן הפעולה של השמש וכוכבים אחרים, לאחר תצפיות מוקדמות באמצעות רקטות, החלו מדענים לחקור את השמש ממסלול כדור הארץ. נאס'א השיקה סדרה של שמונה מצפה כוכבים המסתובבים בשם מצפה הכוכבים הסולרי בין 1962 ל -1971. שבעה מהם הצליחו, וניתחו את השמש באורכי גל אולטרה סגול וצילום רנטגן וצילמו את הקורונה הלוהטת במיוחד, בין הישגים נוספים.

בשנת 1990 שיגרו נאס'א וסוכנות החלל האירופית את בדיקת יוליסס כדי לבצע את התצפיות הראשונות על אזורי הקוטב שלה. בשנת 2004, חללית ג'נסיס של נאס'א החזירה דגימות של רוח השמש לכדור הארץ לצורך מחקר. בשנת 2007, החללית הכפולה של נאס'א מצפה הכוכבים ליחסים יבשתיים המשימה (STEREO) החזירה את התמונות התלת ממדיות הראשונות של השמש. נאס'א איבדה את הקשר עם STEREO-B בשנת 2014, שנותרה ללא קשר למעט תקופה קצרה בשנת 2016. STEREO-A נשאר תפקודי במלואו.

ה מצפה שמש והליוספרה (SOHO), שחגגה בשנה שעברה 25 שנה בחלל, הייתה אחת המשימות החשובות ביותר עד כה. מיועד לחקור את רוח השמש, כמו גם את השכבות החיצוניות של השמש ואת המבנה הפנימי, הוא צילם את מבנה כתמי השמש מתחת לפני השטח, מדד את האצת רוח השמש, גילה גלי עטרה וסופות טורנדו, מצא יותר מ -1,000 שביטים, ומהפכה ביכולת שלנו לחזות את מזג האוויר בחלל.

מצפה הכוכבים השמש דינמיקה (SDO), שהושק בשנת 2010, החזיר פרטים שטרם נראו על חומר הזורם כלפי חוץ והרחק מכתמי שמש, כמו גם תקריבים קיצוניים של פעילות על פני השמש והמידות הראשונות ברזולוציה גבוהה של התלקחויות שמש בטווח רחב של אורכי גל אולטרה סגולים קיצוניים.

התוספת החדישה לצי השומר על השמש הם בדיקת השמש Parker Solar של נאס'א, שהושקה בשנת 2018, ו- ESA/NASA Solar Orbiter, ששוגרה בשנת 2020. שתי החלליות הללו מקיפות את השמש קרוב יותר מכל חללית בעבר, כשהן נוקטות מדידות משלימות של הסביבה ב בקרבת הכוכב.

במהלך המעברים הקרובים שלו, בדיקת השמש של פארקר צוללת לאטמוספירה החיצונית של השמש, הקורונה, וצריכה לעמוד בטמפרטורות חמות יותר ממיליון מעלות פרנהייט. בקרבתו הקרובה ביותר, מעבד השמש של פארקר יטוס רק 6 מיליון קילומטרים (6 מיליון קילומטרים) אל פני השמש (המרחק בין השמש לכדור הארץ הוא 150 מיליון קילומטרים). המדידות שהיא עושה עוזרות למדענים ללמוד יותר כיצד האנרגיה זורמת בשמש, מבנה רוח השמש וכיצד מואצים ומועברים חלקיקים אנרגטיים.

קָשׁוּר: NASA Parker Solar Probe מסמרים את תנועת השמש כאשר מחזור מזג האוויר בחלל שלה עולה

אורביטר סולארי אמנם לא עף קרוב כמו בדיקת השמש של פארקר, אך הוא מצויד במצלמות הייטק וטלסקופים שמצלמים תמונות של פני השמש מהמרחק הקרוב ביותר אי פעם. מבחינה טכנית לא היה אפשרי למכשיר השמש של פארקר לשאת מצלמה שתסתכל ישירות על פני השמש.

בקרבתו, אורביטר סולארי יעבור במרחק של כ -26 מיליון קילומטרים (43 מיליון ק'מ) מהכוכב - קרוב יותר בכ -25% ממרקורי. במהלך הפרהליון הראשון שלה, הנקודה במסלול האליפטי הקרוב ביותר לשמש, התקרבה החללית לשמש עד כמחצית המרחק מכדור הארץ. התמונות שנרכשו במהלך הפרהליון הראשון, שיצאו ביוני בשנה שעברה, היו התמונות הקרובות ביותר של השמש שצולמה אי פעם וחשפו תכונות שלא נראו בעבר על פני הכוכב - התלקחויות מיניאטוריות שדובבו המדורות.

לאחר שסולף אורביטר ישלים כמה מעברים קרובים, בקרי המשימה יתחילו להרים את מסלולו מהמטוס האקליפטי בו מסתובבים כוכבי הלכת, על מנת לאפשר למצלמות החללית לצלם תמונות מקרוב ראשונות אי פעם של קטבי השמש. מיפוי הפעילות באזורי הקוטב יסייע למדענים להבין טוב יותר את השדה המגנטי של השמש, המניע את מחזור השמש בן 11 השנים.

מאמר זה עודכן ב -9 ביוני 2021 על ידי הסופרת הבכירה של demokratija.eu טרזה פולטארובה.