الشمس هي النجم في مركز نظامنا الشمسي. ينبعث منها الحرارة والضوء ، مما يؤدي إلى تدفئة الأرض والكواكب الأخرى. لكن كيف تفعل ذلك؟
في هذا المنشور سوف نغطي:
- 1 اشعاع شمسي
- 2 نقل الطاقة من خلال الفراغ والوسائط المادية
- 3 امتصاص الأرض للإشعاع الشمسي
- 4 إعادة إشعاع الحرارة
- 5 ما درجة الحرارة التي تصل إليها الشمس؟
- 6 حرارة الشمس وطاقتها
- 7 درجة حرارة الشمس شديدة الحرارة
- 8 مصدر طاقة الشمس: سلسلة بروتون-بروتون
- 9 أشعة الشمس اللامعة
- 10 الشمس هي نجم جي تايب
- 11 وفي الختام
اشعاع شمسي
ما هو الاشعاع الشمسي؟
الإشعاع الشمسي هو الطاقة التي تأتي من الشمس وتسخن الأرض. يتم إنشاؤه عن طريق تفاعلات الاندماج النووي في لب الشمس ، مما يؤدي إلى إصدار كمية كبيرة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، في الغالب على شكل ضوء مرئي.
ما مقدار الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض؟
يبعث سطح الشمس حوالي 63 مليون واط من الطاقة لكل متر مربع ، ولكن بحلول الوقت الذي تصل فيه إلينا ، بعد السفر 93 مليون ميل ، تكون فقط 1,370،XNUMX واط لكل متر مربع في الجزء العلوي من الغلاف الجوي. هذه طاقة كبيرة ، لكنها لا تزال غير كافية لجعلنا جميعًا نندلع في العرق!
حقائق ممتعة عن الإشعاع الشمسي
- الإشعاع الشمسي هو الطريقة الوحيدة للحصول على تان دون الحاجة إلى الذهاب إلى الشاطئ!
- يعد الإشعاع الشمسي طريقة رائعة لتشغيل أجهزتك وأجهزتك دون الحاجة إلى توصيلها.
- يمكن استخدام الإشعاع الشمسي في صنع سمور لذيذة دون الحاجة إلى إشعال نار المخيم.
نقل الطاقة من خلال الفراغ والوسائط المادية
الاشعاع الكهرومغناطيسي
- يمكن للإشعاع الكهرومغناطيسي ، مثل الضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء ، والأشعة فوق البنفسجية ، والأشعة السينية ، أن ينتقل عبر فراغ الفضاء مثل الأشباح.
- تحتاج أشكال الطاقة الأخرى إلى وسائط مادية للتنقل ، مثل الطاقة الصوتية التي تحتاج إلى الهواء أو مادة أخرى لتنتقل ، والطاقة الموجية للمحيطات تحتاج إلى الماء.
- لكن الطاقة الشمسية خاصة ، فهي يمكن أن تنتقل من الشمس إلى الأرض دون الحاجة إلى مادة فيزيائية لنقل الطاقة. تتيح ميزة الطاقة الكهرومغناطيسية للأرض إمكانية الحصول على كل الطاقة الشمسية ، بما في ذلك الحرارة التي تحتاجها.
الطاقة السليمة
- الطاقة الصوتية تحتاج إلى هواء أو مادة أخرى لتنتقل ، مثل الهمس في الريح.
- تحتاج طاقة الأمواج في المحيطات إلى الماء للتنقل عبرها ، مثل تموج في بركة.
- لكن الطاقة الشمسية مختلفة ، فهي يمكن أن تنتقل من الشمس إلى الأرض دون الحاجة إلى مادة فيزيائية لنقل الطاقة. تتيح ميزة الطاقة الكهرومغناطيسية للأرض إمكانية الحصول على كل الطاقة الشمسية ، بما في ذلك الحرارة التي تحتاجها.
امتصاص الأرض للإشعاع الشمسي
هدية الشمس
لذا فالشمس مثل ، "يا أيها الأرض ، لدي شيء من أجلك!" وشبه الأرض ، "ما هي الشمس؟" والشمس مثل ، "إنها مجموعة كاملة من الطاقة! انها ستعمل يكون كبيرا!" لذا ترسل الشمس كل هذه الطاقة على شكل حرارة وضوء وأشعة فوق بنفسجية ، ومثل الأرض ، "أوه ، واو ، شكرًا الشمس!"
أين يذهب؟
لذا فالطاقة منتشرة في كل مكان ، وهي مثل ، "أين أذهب؟ ماذا أفعل؟" وكأرض مثل ، "لا تقلق ، لقد حصلت!" لذلك يتم امتصاص الطاقة عن طريق الهواء ، والماء ، والصخور ، والمباني ، والأرصفة ، والكائنات الحية ، وهي مثل ، "أوه رائع ، أنا جزء من شيء ما الآن!"
تدفئة غير متساوية
لذا تحصل بعض أجزاء الأرض على طاقة أكثر من غيرها ، وهي مثل ، "مرحبًا ، لماذا هذا؟" وكأرض مثل ، "هكذا هي الحال يا صديقي!" لذا فإن الاختلافات في الطاقة تتسبب في تحرك الرياح وتيارات المحيطات في جميع أنحاء الكوكب ، ويبدو الأمر مثل ، "واو ، هذا رائع جدًا!"
إعادة إشعاع الحرارة
ماذا سيحدث بدونها؟
- إذا بقيت الشمس تنبض علينا دون أي وسيلة للتخلص من الحرارة ، فسنكون نخبًا!
- لحسن الحظ ، فإن الأرض لديها وسيلة للتهدئة - فهي تعيد إشعاع الحرارة إلى الفضاء.
- تعتمد كمية الحرارة التي يعاد إشعاعها على أنواع الغازات في الغلاف الجوي. تمتص بعض الغازات الحرارة بشكل أفضل من غيرها ، ويمكن أن تفسد عملية إعادة الإشعاع.
- أحد هذه الغازات هو ثاني أكسيد الكربون ، والذي يمكن أن يسبب "تأثير الاحتباس الحراري". عندما تزداد كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، يتم تخزين المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي ويتم إعادة إشعاع حرارة أقل.
ماذا يعني هذا بالنسبة لنا؟
- إذا لم نراقب كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، فستزداد حرارة الأرض كثيرًا!
- نحتاج إلى التأكد من أننا نحافظ على برودة الأرض من خلال إدارة كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
- وهذا يعني تقليل `` استخدامنا للوقود الأحفوري ، وزرع المزيد من الأشجار ، وعمومًا نكون أكثر وعيًا بتأثيرنا على البيئة.
ما درجة الحرارة التي تصل إليها الشمس؟
الحرارة السطحية
إذن ، أنت تتساءل عن مدى حرارة الشمس؟ حسنًا ، دعني أخبرك ، إنه حار! أكثر سخونة من يوم على الشاطئ ، وأكثر سخونة من نزهة في الصيف ، وحتى أكثر سخونة من منزلك في أكثر أيام السنة حرارة عندما يتعطل مكيف الهواء. نحن نتحدث عن درجات حرارة من 90 درجة فهرنهايت إلى 100 درجة فهرنهايت (32 درجة مئوية إلى 38 درجة مئوية). لكن هذا لا شيء مقارنة بأعلى درجة حرارة سجلت على الأرض على الإطلاق - 134 درجة فهرنهايت (56.7 درجة مئوية) في وادي الموت ، كاليفورنيا في 10 يوليو 1913.
جوهر الشمس
الشمس ، النجم الموجود في مركز نظامنا الشمسي ، أكثر سخونة من أي شيء يمكن أن نتخيله. سطح الشمس يحترق ولكن اللب؟ حسنًا ، هذا مستوى آخر تمامًا من الحرارة! إليك بعض الأشياء التي يمكنك توقعها في قلب الشمس:
- تصل درجات الحرارة إلى 27 مليون درجة فهرنهايت (15 مليون درجة مئوية)
- ضغط شديد للغاية هو 250 مليار مرة أكبر من الضغط عند مستوى سطح البحر
- تفاعلات الاندماج النووي التي تنتج الطاقة والضوء
وفي الختام
لذا ، ها أنت ذا. الشمس حارة. مثل ، حقا حار. أكثر سخونة من أي شيء تتخيله. لذا ، في المرة القادمة التي تكون فيها خارج الشمس ، تذكر - إنها أكثر سخونة مما تعتقد!
حرارة الشمس وطاقتها
درجة الحرارة
- في الفضاء ، الجزيئات البعيدة عن الشمس يتم تسخينها فقط بالضوء المتبقي من الانفجار العظيم. الصفر المطلق هو -273.15 درجة مئوية ، -459.67 درجة فهرنهايت ، أو 0 كلفن.
- قد تصل درجة حرارة الغاز بين النجوم إلى حوالي 3K فقط.
- يبلغ متوسط درجة حرارة سطح الشمس ، أو الفوتوسفير ، حوالي 6000 كلفن.
- البقع الشمسية أكثر برودة عند حوالي 4500 كلفن.
- يتجمد الماء عند 273 كلفن (0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت) ويغلي عند 373 كلفن (100 درجة مئوية أو 212 درجة فهرنهايت).
مصدر للطاقة
- في أعماق الشمس ، حيث تبلغ درجة الحرارة 15 مليون كلن ، تتسارع ذرات الهيدروجين وتتصادم غالبًا.
- طاقاتهم عالية لدرجة أن الاصطدام يقطع إلكترونات الذرة.
- الهيدروجين ، وهو مجرد بروتون ، يتحد مع البروتونات الأخرى لتكوين الهيليوم.
- هذه العملية ، التي تسمى سلسلة البروتون-البروتون ، تطلق الطاقة على شكل أشعة جاما.
- تتحول أشعة جاما إلى حرارة وضوء أثناء خروجها من الشمس.
الاجهزه المنزليه
- يمكن للتلسكوبات الخاصة الموجودة على الأرض وفي الفضاء أن تظهر لنا سطح الشمس بتفاصيل استثنائية.
- يكون الكروموسفير غير المرئي تقريبًا ، فوق الغلاف الضوئي مباشرةً ، أكثر سخونة قليلاً من السطح مع درجة حرارة تصل إلى حوالي 20,000 كلفن.
- فوق الكروموسفير ، تتحول الهالة إلى رياح من الغاز الرقيق الذي يتدفق إلى الخارج عبر النظام الشمسي.
- الهالة أكثر سخونة بشكل ملحوظ من سطح الشمس ، حيث تصل درجات الحرارة إلى 2,000,000،XNUMX،XNUMXK.
- أثناء كسوف الشمس ، عندما يحجب القمر ضوء الفوتوسفير ، يكون الوهج الأبيض للإكليل مرئيًا للعين.
طيف
- الشمس هي نوع من النجوم G ، مما يعني أنها تبعث طيفًا من الضوء يسيطر عليه الضوء الأصفر والأخضر.
- يكشف الطيف الشمسي عن تكوين الشمس ، حيث تكون عناصر مثل الهيدروجين والهيليوم والأكسجين هي الأكثر وفرة.
- تتوفر الطاقة الشمسية المجانية لنا على شكل ضوء الشمس ، والتي يمكن استخدامها لتزويد المنازل والشركات بالطاقة.
- يمكن الإبحار في الفضاء مع ضوء الشمس ، حيث يمكن للمركبات الفضائية استخدام طاقة الشمس لدفع نفسها.
- الرياح الشمسية عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة التي تنبعث من الشمس ويمكن أن تؤثر على مناخ الأرض.
درجة حرارة الشمس شديدة الحرارة
أساسيات
- الصفر المطلق بارد -273.15 درجة مئوية ، -459.67 درجة فهرنهايت ، أو 0 كلفن.
- يتم الاحتفاظ بالأرض دافئة عن طريق الطاقة المتبقية من تكوينها ، والطاقة المنبعثة من الاضمحلال الإشعاعي ، والطاقة التي تتلقاها من الشمس.
- يبلغ متوسط درجة حرارة سطح الشمس ، أو الفوتوسفير ، حوالي 6000 كلفن.
- البقع الشمسية أكثر برودة ، عند حوالي 4500 كلفن ، بسبب المجال المغناطيسي المحلي القوي الذي يمنع تدفق الطاقة.
- يتجمد الماء عند 273 كلفن (0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت) ويغلي عند 373 كلفن (100 درجة مئوية أو 212 درجة فهرنهايت).
الأجزاء غير المرئية
- يكون الكروموسفير غير المرئي تقريبًا ، فوق الغلاف الضوئي ، أكثر سخونة قليلاً من السطح مع درجة حرارة تصل إلى 20,000 كلفن.
- فوق طبقة الكروموسفير ، الهالة عبارة عن رياح من الغاز الرقيق تتدفق إلى الخارج عبر النظام الشمسي.
- الهالة أكثر سخونة من سطح الشمس ، حيث تصل درجات الحرارة إلى 2,000,000،XNUMX،XNUMXK.
المغرفة الداخلية
- يبلغ متوسط كثافة الشمس حوالي 1.4 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
- يبلغ مركز الشمس 15,000,000 كلفن وبكثافة 150 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب.
- تصل الطاقة من مركز الشمس إلى السطح في حوالي 1,000,000،8،XNUMX سنة وتستغرق XNUMX دقائق للوصول إلى الأرض.
مصدر طاقة الشمس: سلسلة بروتون-بروتون
ماذا يحدث؟
- داخل الشمس ، يكون الجو حارًا جدًا (15 مليون كلفن!) لدرجة أن ذرات الهيدروجين ترتد وتتصادم غالبًا.
- يؤدي هذا الاصطدام إلى نزع الإلكترونات ، تاركًا فقط البروتونات والإلكترونات.
- تمتلك البروتونات طاقة كافية للتغلب على تنافرها واندماجها معًا ، مما يجعل الديوتيريوم ، ثم الهيليوم الخفيف ، وأخيراً الهيليوم الذي نجده على الأرض.
- في كل مرة تحدث هذه العملية ، تصبح 4 ذرات هيدروجين 1 ذرة هيليوم.
ما هي الصفقة الكبيرة؟
- عندما يتكون الهيليوم ، اختفى جزء من الكتلة.
- لقد تحولت هذه الكتلة المفقودة إلى طاقة ، على شكل أشعة جاما (طاقة أكثر 100,000 مرة من الضوء المرئي!).
- لذا ، الشمس تقوم بتحويل الهيدروجين إلى هيليوم وطاقة!
أشعة الشمس اللامعة
ما هي أشعة جاما؟
تشبه أشعة جاما حيوانات الحفلة الصغيرة جدًا ، تمتصها الذرات ، ثم تحمس جميعًا وتبدأ بالرقص حولها ، وتغيير طول الموجة وفقًا لمستويات طاقة الإلكترونات في الذرات ، ودرجة حرارة الذرات.
ما هي النتيجة النهائية؟
بحلول الوقت الذي تصل فيه حيوانات الحفلات الصغيرة هذه إلى سطح الشمس ، تكون قد تغيرت في الغالب إلى:
- ضوء مرئي (من النوع G star)
- ضوء الأشعة فوق البنفسجية
- ضوء الأشعة تحت الحمراء
- كميات صغيرة من الأشعة السينية
- الميكروويف
- موجات الراديو
كل هذه أشكال من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، وهو في الأساس مجرد ضوء ، ويتكون من الفوتونات.
الشمس هي نجم جي تايب
ما هو G-Type Star؟
- النجوم من النوع G هي نجوم متوسطة الحجم تنبعث منها في الغالب ضوءًا مرئيًا ، مع القليل من الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء والميكروويف وموجات الراديو التي يتم إلقاؤها بشكل جيد.
- إنهم مثل المعتدل من النجوم - ليس حارًا جدًا ولا باردًا جدًا ، ولكنه مناسب تمامًا!
- يتم تصنيف هذه النجوم على أساس الضوء الذي تصدره ، والنجوم المشابهة للشمس تسمى من النوع "G".
ماذا يعني هذا بالنسبة لنا؟
- نحن محظوظون لأن الشمس هي نجم من النوع G ، لأن إشعاعها الكهرومغناطيسي هو في الغالب ضوء مرئي ، وهو آمن لنا نحن البشر.
- يمتص الغلاف الجوي للأرض الأشعة السينية الأكثر خطورة ، وتحجب طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية.
- يشعر ضوء الأشعة تحت الحمراء بالحرارة ، وتحمل موجات الميكروويف والراديو الموسيقى عبر الفضاء.
لم السماء زرقاء؟
- الشمس هي أحد نجوم G2 ، مما يعني أن متوسط درجة حرارة سطحها يبلغ 5,780 كلفن ، مما يعطيها لونًا أبيض.
- يعمل الغلاف الجوي للأرض على تشتيت الضوء البنفسجي والأزرق ذي الموجة الأقصر ، مما يجعل السماء تظهر باللون الأزرق.
- الضوء المتبقي يجعل الشمس تبدو صفراء.
أنواع النجوم الأخرى
- النجوم من النوع O هي أكبر النجوم وأكثرها سخونة ، وتصدر في الغالب ضوءًا فوق بنفسجي.
- النجوم من النوع M هي أصغر وأروع النجوم ، وتشع في الغالب ضوء الأشعة تحت الحمراء.
- Proxima Centauri هو نجم من النوع M وهو أقرب نجم إلى الشمس ، ويقع على بعد 4 سنوات ضوئية.
- من خلال تحليل الضوء المنبعث من النجم ، يمكننا معرفة الكثير عنه.
وفي الختام
في الختام ، تعد الشمس مصدرًا رائعًا للطاقة التي تدفئنا وتزودنا بالضوء. إنه لأمر مدهش أن نعتقد أن نفس الطاقة التي تسخن وادي الموت إلى 134 درجة فهرنهايت (56.7 درجة مئوية) يمكن أن تزودنا أيضًا بالدفء اللطيف الذي يمكننا الاستمتاع به. لتحقيق أقصى استفادة من طاقة الشمس ، تذكر ارتداء واقٍ من الشمس ، والبقاء رطباً ، والاستمتاع بالهواء الطلق! ولا تنس القاعدة الأكثر أهمية على الإطلاق: لا تنظر أبدًا إلى الشمس مباشرة ، أو سترى النجوم!
