بالتفاصيل: ليست للضوء ومصدر للحرارة فقط.. ماذا نعرف عن الشمس؟ ألغاز نجمنا الأقرب التي لا تزال تحيّر العلماء

منذ أن رفع الإنسان عينيه نحو السماء، ظلت الشمس أكثر الأجرام حضورًا في حياته وأكثرها غموضًا في الوقت نفسه. فهي، بحسب المادة التي يقدمها “المشهد اليمني”، ليست مجرد المصدر الرئيسي للضوء والحرارة على الأرض، بل تعد مختبرًا طبيعيًا هائلًا يختبر فيه العلماء نظريات الفيزياء والبلازما والمجالات المغناطيسية، فيما لا تزال تخفي أسرارًا يعجز العلم عن تفسير بعضها بشكل كامل.

ورغم مئات السنين من الرصد والتطور الهائل في علوم الفضاء، فإن نجم المجموعة الشمسية ما يزال يطرح أسئلة جوهرية تتعلق بطبيعة نشاطه وتأثيره في الأرض ومستقبله على المدى البعيد.

قلب النظام الشمسي

تقع الشمس على بعد نحو 149.6 مليون كيلومتر من الأرض، وهو ما يعرف بالوحدة الفلكية. ويبلغ قطرها قرابة 1.39 مليون كيلومتر، أي ما يزيد على قطر الأرض بنحو 109 مرات، بينما تمثل كتلتها حوالي 99.86% من إجمالي كتلة النظام الشمسي.

وتصنف الشمس ضمن النجوم القزمة الصفراء من النوع الطيفي G2V، ويقدر عمرها بنحو 4.6 مليار سنة، ومن المتوقع أن تستمر في مرحلتها الحالية لنحو خمسة مليارات سنة أخرى قبل أن تبدأ مراحلها النهائية وتتحول إلى عملاق أحمر، ثم تنتهي كقزم أبيض.

كيف تنتج الشمس طاقتها؟

داخل قلب الشمس، حيث تصل درجات الحرارة إلى نحو 15 مليون درجة مئوية، تندمج نوى الهيدروجين تحت ضغوط هائلة لتكوين الهيليوم، فيما يعرف بعملية الاندماج النووي.

وخلال هذه العملية تتحول كمية ضئيلة من الكتلة إلى طاقة وفق معادلة ألبرت أينشتاين الشهيرة E=mc²، مطلقةً كميات هائلة من الضوء والحرارة والإشعاع التي تستغرق نحو ثماني دقائق و20 ثانية للوصول إلى الأرض.

ويؤكد العلماء أن الشمس تحول نحو 600 مليون طن من الهيدروجين إلى هيليوم كل ثانية، فيما يتحول جزء صغير من الكتلة إلى طاقة تغذي النظام الشمسي بأكمله.

لماذا حرارة الغلاف الخارجي أعلى من السطح؟

من أكثر الألغاز التي حيرت علماء الفيزياء الشمسية لعقود ما يعرف بـ”مشكلة تسخين الهالة الشمسية”.

ففي حين تبلغ حرارة سطح الشمس المرئي، المعروف باسم “الفوتوسفير”، نحو 5500 درجة مئوية، ترتفع حرارة الغلاف الخارجي أو “الإكليل الشمسي” إلى أكثر من مليون درجة مئوية، بل قد تتجاوز عدة ملايين من الدرجات في بعض المناطق.

وبحسب وكالة ناسا، فإن هذا التناقض يخالف المنطق الفيزيائي التقليدي الذي يفترض انخفاض الحرارة كلما ابتعدنا عن مصدرها.

ويرجح الباحثون أن تكون الموجات المغناطيسية أو الانفجارات المغناطيسية الدقيقة، المعروفة باسم Nanoflares، مسؤولة عن هذه الظاهرة، إلا أن الآلية الدقيقة لا تزال موضع بحث حتى اليوم.

المجال المغناطيسي… المحرك الخفي

تتميز الشمس بمجال مغناطيسي شديد التعقيد، يتغير باستمرار نتيجة حركة البلازما داخلها.

وهذا المجال هو المسؤول عن معظم الظواهر الشمسية، مثل:

– البقع الشمسية.

– التوهجات الشمسية.

– الانبعاثات الكتلية الإكليلية.

– الرياح الشمسية.

ويخضع النشاط الشمسي لدورة تستمر في المتوسط نحو 11 عامًا، ينتقل خلالها من الحد الأدنى للنشاط إلى ذروته، حيث يزداد عدد البقع الشمسية والانفجارات المغناطيسية بشكل ملحوظ.

عندما تؤثر الشمس في الأرض

لا يقتصر تأثير الشمس على توفير الضوء والطاقة، بل يمتد إلى الفضاء المحيط بالأرض.

فعند حدوث توهجات أو انبعاثات كتلية قوية، يمكن أن تصل جسيمات مشحونة إلى المجال المغناطيسي للأرض، مسببة ما يعرف بالعواصف الجيومغناطيسية.

وقد تؤثر هذه الظواهر في:

– الأقمار الصناعية.

– أنظمة الملاحة.

– الاتصالات اللاسلكية.

– شبكات الكهرباء.

– إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

وفي المقابل، تؤدي هذه التفاعلات إلى ظهور ظاهرة الشفق القطبي بألوانها المميزة قرب القطبين.

هل أصبحت الشمس أكثر نشاطًا؟

تشير بيانات الإدارة الوطنية الأميركية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ووكالة ناسا إلى أن الشمس تمر حاليًا بفترة نشاط مرتفع ضمن الدورة الشمسية الخامسة والعشرين، مع ازدياد عدد البقع الشمسية والانفجارات خلال الأعوام الأخيرة.

إلا أن العلماء يؤكدون أن هذا النشاط يعد جزءًا طبيعيًا من الدورة الشمسية، ولا يمثل دليلاً على تغير جذري في طبيعة الشمس نفسها.

مهمة تقترب من الشمس لأول مرة

في إنجاز غير مسبوق، تواصل مركبة Parker Solar Probe التابعة لوكالة ناسا الاقتراب من الشمس أكثر من أي مركبة فضائية أخرى في التاريخ.

وتدخل المركبة الطبقات الخارجية للغلاف الشمسي، بهدف دراسة الرياح الشمسية والمجالات المغناطيسية وآلية تسخين الهالة، في محاولة للإجابة عن أسئلة بقيت مفتوحة لعقود.

كما توفر مهمة Solar Orbiter، التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية بالتعاون مع ناسا، صورًا وقياسات غير مسبوقة لمناطق الشمس، بما في ذلك قطباها اللذان كانا من أقل المناطق دراسة.

هل يمكن أن تنطفئ الشمس؟

يؤكد علماء الفلك أن الشمس لن تنطفئ بصورة مفاجئة، ولا توجد أي مؤشرات علمية تدعو للقلق في المستقبل المنظور.

فبعد نحو خمسة مليارات سنة، ستستهلك معظم وقودها من الهيدروجين، لتتحول تدريجيًا إلى نجم عملاق أحمر يتمدد ليبتلع الكواكب الداخلية أو يقترب منها، قبل أن يفقد طبقاته الخارجية وينتهي كقزم أبيض.

وبالتالي، فإن مستقبل الشمس محسوب ضمن تطور النجوم الطبيعي، وليس حدثًا مفاجئًا أو كارثيًا.

أسرار لم تُحل بعد

ورغم التقدم الكبير في علوم الفضاء، لا تزال الشمس تحتفظ بعدد من الألغاز، أبرزها:

– السبب الحقيقي وراء التسخين الشديد للهالة الشمسية.

– كيفية توليد المجال المغناطيسي المعقد داخل الشمس.

– الآليات الدقيقة التي تسرع الرياح الشمسية.

– أسباب الاختلاف في شدة الدورات الشمسية من دورة إلى أخرى.

– كيفية التنبؤ الدقيق بالتوهجات والانبعاثات الكتلية قبل حدوثها.

ويرى العلماء أن الإجابة عن هذه الأسئلة لن تساعد فقط في فهم الشمس، بل ستسهم أيضًا في تطوير نماذج تفسير سلوك النجوم الأخرى في الكون، وتحسين القدرة على التنبؤ بالطقس الفضائي وتأثيراته على التكنولوجيا الحديثة.

المصادر العلمية للمادة:

– وكالة الفضاء الأميركية (NASA): Solar System Exploration، Parker Solar Probe، Heliophysics.

– الإدارة الوطنية الأميركية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) – Space Weather Prediction Center.

– وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) – Solar Orbiter Mission.

– المعهد الوطني الأميركي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) – بيانات فيزياء الاندماج النووي.

– الاتحاد الفلكي الدولي (IAU).

– Encyclopaedia Britannica – Sun.

– كتاب An Introduction to the Sun and Stars، من مطبعة جامعة كامبريدج.