من أين تأتي طاقة الشمس ؟: الطبقات الجغرافية للشمس وتفاعلات الاندماج النووي الحراري
الشمس هي أحد نجوم المجموعة الشمسية ومركز النظام الشمسي. الشمس نجم لأنها يمكن أن تنتج طاقتها الضوئية.
يبدو ضوء الشمس مقارنة بالنجوم الأخرى أكثر إشراقًا ، بالطبع ، لأنه أقرب نجم. هذا هو السبب في أننا لا نستطيع خلال النهار رؤية النجوم غير الشمس. تأتي الطاقة الشمسية من التفاعلات النووية التي تحدث في الشمس بالطبع.
يسمى هذا التفاعل تفاعل الاندماج ، أي اندماج لب غاز الهيدروجين لتكوين غاز الهيليوم. ستنتج عملية الدمج هذه نتائج في شكل طاقة تتكون من طاقة حرارية وطاقة ضوئية وطاقة موجية كبيرة جدًا.
يحدث هذا التفاعل في مركز أو قلب الشمس التي تبلغ درجة حرارتها 7 ملايين درجة مئوية. درجة الحرارة هذه ضرورية لحدوث تفاعل الاندماج. من المعروف أن الشمس عبارة عن كرة كبيرة تتكون في الغالب من غاز الهيدروجين بنسبة حوالي 92٪ وهيليوم 7.8٪ والباقي يتكون من النيتروجين والكربون والأكسجين.
كيف تنتج الشمس الطاقة؟
يتم توليد الطاقة الشمسية في قلب الشمس حيث تحدث تفاعلات الاندماج النووي الحراري. سيجمع هذا التفاعل بين نواتين من ذرة الهيدروجين والتي ستتحول إلى هيليوم.
كل ثانية يتم تحويل 600.000.000 طن من هيدروجين الشمس إلى هيليوم. هذا القدر من الهيدروجين سينتج طاقة تعادل 100 مليار قنبلة هيدروجينية كل ثانية.
وفقًا لـ Hans Bethe ، يتم توليد الطاقة الشمسية من دورة البروتون والبروتون في تفاعلات الاندماج. تحدث الدورة في 3 خطوات وهي:
بعد الخطوتين أعلاه ، تابع بأحد التفاعلين التاليين:
الطبقات الجغرافية للشمس
الشمس هي أقرب نجم إلى الأرض بمتوسط مسافة 149.680.000 كم (93026724 ميل). تشكل الشمس كرة متوهجة مع مكوناتها الرئيسية هي الهيدروجين المتأين (74٪) والهيليوم (25٪) غازات.
تتكون المركبات المكونة الأخرى من الحديد والنيكل والسيليكون والكبريت والمغنيسيوم والكربون والنيون والكالسيوم والكروم. يبلغ قطر الشمس 1،391،980 كم مع درجة حرارة سطح تبلغ 5500 درجة مئوية ودرجة حرارة مركزية تبلغ 15 مليون درجة مئوية.
يأتي ضوء الشمس من نتيجة تفاعل اندماج الهيدروجين في الهيليوم. تشكل الشمس والكواكب الثمانية نظامًا شمسيًا. تصنف الشمس كنجمة صغيرة من نوع G.
يعتقد أن الشمس قد تشكلت قبل 4.6 مليار سنة. كثافة كتلة الشمس 1.41 مقارنة بكتلة الماء. تُعرف كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض بالثابت الشمسي الذي يساوي 1،370 واط لكل متر مربع في أي وقت.
الشمس كمركز للنظام الشمسي هي نجم من الجيل الثاني. تشكلت المادة من الشمس من انفجار للنجم الأول كما يعتقد العلماء ، أن الكون تشكل بفعل انفجار كبير حوالي 14000 مليون سنة ثم.
صن كور
اللب هو المنطقة الأعمق من الشمس والتي تبلغ درجة حرارتها حوالي 15 مليون درجة مئوية. بناءً على نسبة الأقطار ، فإن هذا اللب هو ربع المسافة من المركز إلى السطح و 1/64 من الحجم الكلي للشمس.
كثافته حوالي 150 جم / سم 3. تسمح درجات الحرارة والضغوط العالية هذه بتقسيم الذرات إلى إلكترونات وبروتونات ونيوترونات.
وفي الوقت نفسه ، تتسبب الطاقة الحرارية في القلب في تحرك الإلكترونات والبروتونات بسرعة كبيرة وتصطدم ببعضها البعض مما يؤدي إلى تفاعلات الاندماج النووي. جوهر الشمس هو المكان الذي يحدث فيه تفاعل الاندماج النووي للهيليوم في الهيدروجين.
تعطي الطاقة المتولدة من التفاعلات النووية الحرارية في اللب على شكل أشعة جاما والنيوترينوات قوة كبيرة جدًا تنتج في نفس الوقت كل الحرارة والطاقة الضوئية المستلمة على الأرض. تأتي هذه الطاقة من الشمس عن طريق الإشعاع.
المنطقة الإشعاعية
المنطقة الإشعاعية هي منطقة تحيط بنواة الشمس. تتجمع الطاقة من اللب على شكل إشعاع في هذه المنطقة قبل أن تنتقل إلى الأجزاء الخارجية للشمس.
تبلغ كثافة هذه المنطقة الإشعاعية حوالي 20 جم / سم 3 مع درجة حرارة من الداخل إلى الخارج بين 7 ملايين و 2 مليون درجة مئوية. لا تزال درجة حرارة وكثافة هذه المنطقة الإشعاعية عالية جدًا ، لكن من غير الممكن حدوث تفاعل اندماج نووي.
منطقة الحمل الحراري
منطقة الحمل الحراري هي طبقة تبدأ فيها درجة الحرارة بالانخفاض. درجة حرارة هذه المنطقة الحملية حوالي 2 مليون درجة مئوية. تستغرق الطاقة من قلب الشمس 170000 سنة للوصول إلى منطقة الحمل الحراري. عندما تكون في منطقة الحمل الحراري ، ستحدث حركة الذرات بالحمل الحراري في منطقة يبلغ طولها عدة مئات من الكيلومترات والتي تتكون من خلايا عملاقة من الغاز المنتشر باستمرار.
فوتوسفير
يغطي الغلاف الضوئي أو سطح الشمس مساحة تبلغ 500 كيلومتر مع درجة حرارة تبلغ حوالي 5500 درجة مئوية (10000 درجة فهرنهايت). يأتي معظم الإشعاع الشمسي المنطلق من الغلاف الضوئي. تُلاحظ طاقة الغلاف الضوئي على أنها شعاع من ضوء الشمس على الأرض ، بعد 8 دقائق من مغادرة الشمس.
الكروموسفير
الكروموسفير عبارة عن طبقة غازية فوق جهاز التصوير الضوئي يبلغ سمكها حوالي 16000 كم. لذلك ، غالبًا ما يُطلق على الكروموسفير أيضًا طبقة الغلاف الجوي للشمس. تقدر درجة حرارة الكروموسفير بحوالي 4000 درجة مئوية. الوصول إلى القمة. ستكون درجة حرارة الكروموسفير أعلى.
في الطبقة العليا ، تقدر درجة حرارة الكروموسفير بـ 10000 درجة مئوية. عادة ما يكون لون الكروموسفير غير مرئي لأنه مغطى بالضوء الساطع الناتج عن الغلاف الضوئي. لا يمكن رؤية هذا الكروموسفير إلا خلال الكسوف الكلي للشمس. في ذلك الوقت بدا الكروموسفير كسوار أو خاتم أحمر.
كورونا
الهالة هي طبقة خارجية من الشمس. هذه الطبقة بيضاء ، ولكن لا يمكن رؤيتها إلا أثناء الكسوف لأنه عندما لا يكون الضوء قويًا مثل الأجزاء العميقة من الشمس. عند حدوث كسوف كلي ، يُرى هذا الإكليل مكونًا تاجًا أبيض من الضوء حول الشمس.
طبقة الإكليل هذه لها درجة حرارة أعلى من درجة حرارة داخل الشمس بمتوسط 2 مليون درجة فهرنهايت ، ولكن في بعض الأجزاء يمكن أن تصل درجات الحرارة إلى 5 ملايين درجة فهرنهايت.
البقع الشمسية
البقع الشمسية عبارة عن حبيبات صغيرة محدبة توجد في أجزاء لا حصر لها من الغلاف الضوئي للشمس. يتم إنشاء هذه البقع الشمسية عندما تخترق خطوط المجال المغناطيسي للشمس جزءًا من الغلاف الضوئي.
يمكن أن يكون حجم هذه البقع الشمسية أكبر من الأرض. تحتوي البقع الشمسية على منطقة مظلمة تسمى الظل ، وهي محاطة بمنطقة أفتح تسمى شبه الظل.
يبدو لون هذه البقع الشمسية أغمق لأن درجة الحرارة أقل بكثير من الغلاف الضوئي. تبلغ درجة الحرارة في منطقة الظل حوالي 2200 درجة مئوية بينما تبلغ درجة الحرارة في شبه الظل حوالي 3500 درجة مئوية.
لسان اللهب (بروز)
البروز من صفات الشمس ، وهي جزء من الشمس يشبه اللهب كبيرة جدًا ومشرقة تخرج من السطح وغالبًا ما تشكل حلقات دائري.
يحتوي هذا البروز على مادة تصل كتلتها إلى 100 مليار كجم. يحدث هذا البروز لأنه موجود في الفوتوسفير للشمس ويتحرك للخارج إلى الهالة الشمسية. يتحرك بروز البلازما هذا على طول المجال المغناطيسي للشمس.
تحدث حركة انفجارات الهالة بسرعة عالية جدًا تتراوح ما بين 20 ألف م / ث إلى 3.2 مليون كم / ث. تؤدي هذه الحركة أيضًا إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى عشرات الملايين من الدرجات في وقت قصير.
وبالتالي فإن المراجعة من حول Knowledge.co.id عن من أين تأتي الطاقة الشمسية؟, نأمل أن تضيف إلى بصيرتك ومعرفتك. شكرا لزيارتك ولا تنسى قراءة مقالات أخرى