השמש היא הכוכב במרכז מערכת השמש שלנו. הוא פולט חום ואור, אשר מחממים את כדור הארץ וכוכבי לכת אחרים. אבל איך זה עושה את זה?
בפוסט זה נסקור:
קרינה סולארית
מהי קרינת שמש?
קרינת השמש היא האנרגיה שמגיעה מהשמש ומחממת את כדור הארץ. הוא נוצר על ידי תגובות היתוך גרעיני בליבת השמש, מה שגורם לה לפלוט כמות גדולה של קרינה אלקטרומגנטית, בעיקר בצורה של אור נראה.
כמה קרינת שמש מגיעה לכדור הארץ?
פני השמש פולטים כ-63 מיליון וואט של אנרגיה למ"ר, אבל עד שהוא מגיע אלינו, לאחר נסיעה של 93 מיליון מיילים, זה רק 1,370 וואט למ"ר בחלק העליון של האטמוספירה. זה הרבה אנרגיה, אבל זה עדיין לא מספיק כדי לגרום לכולנו להזיע!
עובדות מהנות על קרינת שמש
- קרינת השמש היא הדרך היחידה להשתזף מבלי ללכת לים!
- קרינת שמש היא דרך מצוינת להפעיל את הגאדג'טים והגיזמו מבלי שתצטרך לחבר אותם לחשמל.
- ניתן להשתמש בקרינת השמש להכנת s'mores טעים ללא צורך לבנות מדורה.
העברת אנרגיה באמצעות ואקום ומדיה פיזית
קרינה אלקטרומגנטית
- קרינה אלקטרומגנטית, כמו אור נראה, קרינת אינפרא אדום, אור אולטרה סגול וקרני רנטגן, יכולה לעבור דרך הוואקום של החלל כמו רוח רפאים.
- צורות אחרות של אנרגיה זקוקות למדיה פיזית כדי לנוע בה, כמו אנרגיית קול זקוקה לאוויר או לחומר אחר כדי להעביר אותו, ואנרגיית הגלים של האוקיינוסים זקוקה למים.
- אבל אנרגיה סולארית היא מיוחדת, היא יכולה לנוע מהשמש לכדור הארץ ללא צורך בחומר פיזי כדי להעביר את האנרגיה. תכונה זו של אנרגיה אלקטרומגנטית מאפשרת לכדור הארץ לקבל את כל אנרגיית השמש, כולל חום, הדרושה לו.
אנרגיית סאונד
- אנרגיית הקול זקוקה לאוויר או לחומר אחר כדי להעביר אותו, כמו לחישה ברוח.
- אנרגיית הגל של האוקיינוסים זקוקה למים כדי לעבור דרכם, כמו אדווה בבריכה.
- אבל אנרגיה סולארית שונה, היא יכולה לנוע מהשמש לכדור הארץ ללא צורך בחומר פיזי כדי להעביר את האנרגיה. תכונה זו של אנרגיה אלקטרומגנטית מאפשרת לכדור הארץ לקבל את כל אנרגיית השמש, כולל חום, הדרושה לו.
קליטת קרינת השמש על ידי כדור הארץ
מתנת השמש
אז השמש כאילו, "היי כדור הארץ, יש לי משהו בשבילך!" וכדור הארץ כמו, "מה זה, שמש?" והשמש כמו, "זו חבורה שלמה של אנרגיה! זה הולך להיות נהדר!" אז השמש שולחת את כל האנרגיה הזו בצורה של חום, אור וקרני UV, וכדור הארץ כמו, "הו וואו, תודה שמש!"
לאן זה הולך?
אז האנרגיה נמצאת בכל מקום, וזה כמו, "לאן אני הולך? מה אני עושה?" וכדור הארץ כמו, "אל תדאג, אני מבין!" אז האנרגיה נספגת באוויר, במים, בסלעים, במבנים, במדרכה וביצורים חיים, וזה כמו, "אוי מגניב, אני חלק ממשהו עכשיו!"
חימום לא אחיד
אז חלקים מסוימים של כדור הארץ מקבלים יותר אנרגיה מאחרים, וזה כמו, "היי, למה זה?" וכדור הארץ כמו, "ככה זה, חבר!" אז ההבדלים באנרגיה גורמים לרוחות וזרמי אוקיינוס לנוע על פני כדור הארץ, וזה כמו, "וואו, זה די מגניב!"
הקרנת חום מחדש
מה היה קורה בלעדיו?
- אם השמש תמשיך להאיר עלינו בלי שום דרך להיפטר מהחום, היינו נהנים!
- למרבה המזל, לכדור הארץ יש דרך להתקרר - הוא מקרין חום חזרה לחלל.
- כמות החום שמוקרנת מחדש תלויה בסוגי הגזים באטמוספרה. חלק מהגזים סופגים חום טוב יותר מאחרים, ויכולים להתעסק עם תהליך ההקרנה מחדש.
- אחד הגזים הללו הוא פחמן דו חמצני, שעלול לגרום ל'אפקט החממה'. כאשר כמות הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה עולה, יותר חום נאגר באטמוספירה ופחות חום זוכה להקרנה מחדש.
מה זה אומר עבורנו?
- אם לא נפקח עין על כמות הפחמן הדו חמצני באטמוספירה, כדור הארץ יתחמם הרבה יותר!
- אנחנו צריכים לוודא שאנחנו שומרים על קריר כדור הארץ על ידי ניהול כמות הפחמן הדו חמצני באטמוספירה.
- זה אומר להפחית את השימוש שלנו בדלקים מאובנים, לשתול יותר עצים, ובאופן כללי להיות מודעים יותר להשפעה שלנו על הסביבה.
לאיזו טמפרטורה מגיעה השמש?
טמפרטורת שטח
אז, אתה תוהה כמה חם השמש? ובכן, תן לי לומר לך, זה חם! חם יותר מיום בחוף הים, חם יותר מטיול בקיץ, ואפילו חם יותר מהבית שלכם ביום החם ביותר בשנה שבו ה-AC מקולקל. אנחנו מדברים על טמפרטורות של 90°F עד 100°F (32°C עד 38°C). אבל זה כלום בהשוואה לטמפרטורה החמה ביותר שנרשמה אי פעם על כדור הארץ - 134°F (56.7°C) בעמק המוות, קליפורניה ב-10 ביולי 1913.
ליבת השמש
השמש, הכוכב במרכז מערכת השמש שלנו, לוהטת הרבה יותר מכל מה שאנחנו יכולים לדמיין. פני השמש לוהטים, אבל הליבה? ובכן, זו רמה אחרת לגמרי של חום! הנה כמה דברים שאתה יכול לצפות למצוא בליבת השמש:
- טמפרטורות שמגיעות עד 27 מיליון מעלות פרנהייט (15 מיליון מעלות צלזיוס)
- לחץ כל כך חזק שהוא גדול פי 250 מיליארד מהלחץ בגובה פני הים
- תגובות היתוך גרעיני המייצרות אנרגיה ואור
סיכום
אז הנה לך. השמש חמה. כאילו, ממש חם. חם יותר מכל מה שאתה יכול לדמיין. אז בפעם הבאה שאתם בחוץ בשמש, זכרו - חם יותר ממה שאתם חושבים!
החום והאנרגיה של השמש
טֶמפֶּרָטוּרָה
- בחלל, מולקולות רחוקות מהשמש מתחממות אך ורק על ידי אור שנשאר מהמפץ הגדול. האפס המוחלט הוא -273.15°C, -459.67°F או 0K.
- הגז בין כוכבים עשוי להגיע לטמפרטורה של כ-3K בלבד.
- לפני השטח של השמש, או הפוטוספירה, יש טמפרטורה ממוצעת של כ-6000K.
- כתמי השמש קרירים יותר, בערך 4500K.
- מים קופאים ב-273K (0°C או 32°F) ורותחים ב-373K (100°C או 212°F).
מקור אנרגיה
- עמוק בתוך השמש, שבה הטמפרטורה היא 15 מיליון קלווין, אטומי מימן מתכווצים ומתנגשים לעתים קרובות.
- האנרגיות שלהם כל כך גבוהות שהתנגשות גוזרת את האלקטרונים של האטום.
- מימן, שהוא פשוט פרוטון, מתחבר עם פרוטונים אחרים ויוצר הליום.
- תהליך זה, הנקרא שרשרת פרוטון-פרוטון, משחרר אנרגיה בצורה של קרני גמא.
- קרני הגמא מומרות לחום ואור כשהן יוצאות מהשמש.
אור
- טלסקופים מיוחדים בכדור הארץ ובחלל יכולים להראות לנו את פני השמש בפירוט יוצא דופן.
- הכרומוספירה הכמעט בלתי נראית, ממש מעל הפוטוספירה, קצת יותר חמה מהשטח עם טמפרטורה שמגיעה לטמפרטורה של כ-20,000K.
- מעל הכרומוספרה, העטרה הופכת לרוח של גז דק שזורם החוצה דרך מערכת השמש.
- הקורונה חמה להפליא משטח השמש, עם טמפרטורות שמגיעות ל-2,000,000K.
- במהלך ליקוי חמה, כאשר הירח חוסם את אור הפוטוספירה, הזוהר הלבן של העטרה נראה לעין.
ספֵּקטרוּם
- השמש היא כוכב מסוג G, כלומר היא פולטת ספקטרום של אור שנשלט על ידי אור צהוב-ירוק.
- ספקטרום השמש חושף את הרכב השמש, כאשר יסודות כמו מימן, הליום וחמצן הם הנפוצים ביותר.
- אנרגיה סולארית בחינם זמינה לנו בצורה של אור שמש, שיכולה לשמש להנעת בתים ועסקים.
- הפלגה בחלל עם אור השמש אפשרית, שכן חלליות יכולות להשתמש באנרגיה של השמש כדי להניע את עצמן.
- רוח שמש היא זרם של חלקיקים טעונים הנפלטים מהשמש ויכולים להשפיע על האקלים של כדור הארץ.
הטמפרטורה הטוסטית של השמש
היסודות
- האפס המוחלט הוא -273.15°C קריר, -459.67°F או 0K.
- כדור הארץ נשמר על ידי אנרגיה שנותרה מהיווצרותו, אנרגיה המשתחררת מהתפרקות רדיואקטיבית ואנרגיה שהוא מקבל מהשמש.
- לפני השטח של השמש, או הפוטוספירה, יש טמפרטורה ממוצעת של כ-6000K.
- כתמי השמש קרירים יותר, בערך 4500K, בגלל שדה מגנטי מקומי חזק החוסם את זרימת האנרגיה.
- מים קופאים ב-273K (0°C או 32°F) ורותחים ב-373K (100°C או 212°F).
החלקים הבלתי נראים
- הכרומוספירה הכמעט בלתי נראית, ממש מעל הפוטוספירה, קצת יותר חמה מהמשטח עם טמפרטורה שמגיעה ל-20,000K.
- מעל הכרומוספרה, הקורונה היא רוח של גז דק שזורם החוצה דרך מערכת השמש.
- הקורונה הרבה יותר חמה מפני השטח של השמש, עם טמפרטורות שמגיעות ל-2,000,000K.
הסקופ הפנימי
- הצפיפות הממוצעת של השמש היא כ-1.4 גרם לסנטימטר מעוקב.
- מרכז השמש הוא 15,000,000K ובעל צפיפות של 150 גרם לסנטימטר מעוקב.
- אנרגיה ממרכז השמש מגיעה לפני השטח בעוד כ-1,000,000 שנים ולוקח 8 דקות להגיע לכדור הארץ.
מקור האנרגיה של השמש: שרשרת פרוטון-פרוטון
מה קורה?
- בתוך השמש, כל כך חם (15 מיליון קלווין!) שאטומי מימן מקפצים מסביב ולעיתים קרובות מתרסקים זה בזה.
- התנגשות זו מפשיטה את האלקטרונים, ומשאירה רק פרוטונים ואלקטרונים.
- לפרוטונים יש מספיק אנרגיה כדי להתגבר על הדחייה שלהם ולהתמזג יחד, וליצור דאוטריום, אחר כך הליום קל, ולבסוף, ההליום שאנו מוצאים על פני כדור הארץ.
- בכל פעם שתהליך זה מתרחש, 4 אטומי מימן הופכים לאטום הליום אחד.
מה הביג דיל?
- כאשר ההליום נוצר, חלק מהמסה נעלמה.
- אותה מסה חסרה הפכה לאנרגיה, בצורה של קרני גמא (פי 100,000 יותר אנרגטית מאור נראה!).
- אז, השמש הופכת מימן להליום ואנרגיה!
קרני השמש המבריקות
מהן קרני גמא?
קרני גמא הן כמו חיות מסיבות קטנות, הן נספגות באטומים, ואז הן מתרגשות ומתחילות לרקוד מסביב, משנות את אורך הגל שלהן בהתאם לרמות האנרגיה של האלקטרונים באטומים, ולטמפרטורת האטומים.
מה התוצאה הסופית?
עד שחיות המסיבות הקטנות האלה מגיעות לפני השטח של השמש, הן השתנו בעיקר ל:
- אור נראה (כוכב מסוג G)
- אור אולטרה סגול
- אור אינפרא אדום
- כמויות קטנות של צילומי רנטגן
- מיקרוגלים
- גלי רדיו
כל אלה הם צורות של קרינה אלקטרומגנטית, שהיא בעצם רק אור, המורכב מפוטונים.
השמש היא כוכב מסוג G
מהו כוכב מסוג G?
- כוכבים מסוג G הם כוכבים בגודל בינוני הפולטים בעיקר אור גלוי, עם מעט קרני רנטגן, אולטרה סגול, אינפרא אדום, גלי מיקרוגל וגלי רדיו מושלכים פנימה למטרה טובה.
- הם כמו זהבה של כוכבים - לא חם מדי, לא קר מדי, אבל בדיוק כמו שצריך!
- כוכבים אלה מסווגים על סמך האור שהם פולטים, ואלה הדומים לשמש מסווגים מסוג "G".
מה זה אומר עבורנו?
- יש לנו מזל שהשמש היא כוכב מסוג G, כי הקרינה האלקטרומגנטית שלה היא בעיקר אור נראה, וזה בטוח עבורנו, בני האדם.
- האטמוספרה של כדור הארץ סופגת את קרני הרנטגן המסוכנות יותר, ושכבת האוזון חוסמת את האור האולטרה סגול.
- האור האינפרא אדום מורגש כחום, וגלי המיקרו וגלי הרדיו נושאים מוזיקה בחלל.
למה השמיים כחולים?
- השמש היא כוכב G2, כלומר יש לה טמפרטורת פני השטח הממוצעת של 5,780 K, מה שמקנה לה צבע לבנבן.
- האטמוספרה של כדור הארץ מפזרת את האור הסגול והכחול באורך הגל הקצר יותר, מה שגורם לשמים להיראות כחולים.
- האור הנותר גורם לשמש להיראות צהובה.
סוגים אחרים של כוכבים
- כוכבי סוג O הם הכוכבים הגדולים והחמים ביותר, והם פולטים בעיקר אור אולטרה סגול.
- כוכבים מסוג M הם הכוכבים הקטנים והקרירים ביותר, והם מקרינים בעיקר אור אינפרא אדום.
- פרוקסימה קנטאורי הוא כוכב מסוג M והכוכב הקרוב ביותר לשמש, הממוקם במרחק של 4 שנות אור משם.
- על ידי ניתוח האור הנפלט מכוכב, נוכל ללמוד עליו הרבה.
סיכום
לסיכום, השמש היא מקור אנרגיה מדהים שמחמם אותנו ומספק לנו אור. מדהים לחשוב שאותה אנרגיה שמחממת את עמק המוות ל-134°F (56.7°C) יכולה גם לספק לנו חום עדין שנוכל ליהנות ממנו. כדי להפיק את המרב מאנרגיית השמש, זכור ללבוש קרם הגנה, להישאר עם לחות וליהנות בחוץ! ואל תשכח את הכלל החשוב מכולם: לעולם אל תסתכל ישירות על השמש, אחרת תראה כוכבים!
