قبل حوالي 4.6 مليار سنة كانت غيمة تتكون في معظمها من الهيدروجين تتمركز وتدور حول نفسها في الفضاء. ومع ازدياد جاذبية الغاز المكون لها لبعضه بعضا ازداد الضغط في مركزها إلى درجة بدأ معها تفاعل اندماج نووي للهيدروجين، لقد ولد النجم الصغير الذي نعرفه باسم الشمس ، وتعد الشمس واحدة من مجموعة الأقزام الصفراء، فبحسب كمية الهيدروجين التي تحتويها فإن من المتوقع أن تنتهي الشمس بعد حوالي خمسة مليارات عام، حيث ستتمدد لتصبح عملاقا أحمر يمتد ليبتلع مدارات عدد من كواكبها، ثم ستخبو عائدة على نفسها لتصبح قزما أبيض (أصغر بكثير من حجمها الحالي) ثم تتحول بعد فترة أطول إلى ما يعرف بالقزم الأسود، هذا ما تتوقعه أكثر النظريات قبولا.
تحوي الشمس 99% من مادة المجموعة الشمسية وبالتالي فهي مصدر الجاذبية التي تضمن عدم انفراط عقد هذه المجموعة وهي كذلك مصدر معظم الحرارة في المجموعة الشمسية وبالتالي فهي كفيلة باستمرار الحياة في واحد على الأقل من كواكب المجموعة الشمسية وهو الأرض.
وليس للشمس بصفتها كرة غازية أي سطح صلب ولا يمكن لأي جسم صلب أن يوجد في الظروف السائدة في أجوائها. ومع ذلك فيمكن رؤية سطح غير شفاف للشمس يتكون من بحور من العواصف النارية تسمى ” فوتوسفير”. وتمتد كل من هذه العواصف النارية بقطر يقارب الألف كيلومتر وتظهر كألسنة في بناء السطح الشمسي.
وتستغرق نفثة اللسان الواحدة حوالي ثماني دقائق تتدفق فيها الغازات الحارة من المركز دافعة بالغازات الأبرد المجاورة إلى الجوانب الأبرد والأكثر ظلمة بين الألسنة، في حين تظهر بين الألسنة العادية ألسنة عملاقة يصل قطرها إلى 30 ألف كيلو مترا وتستغرق نفثتها حوالي 24 ساعة.
ومن الظواهر الأخرى على سطح الشمس، الشواظ الشمسي (الصياخد) والبقع الشمسية (الكلف الشمسي). فالشواظ الشمسي هو انفجار ينطلق من سطح الشمس بطاقة تعادل طاقة 10 ملايين قنبلة هيدروجينية ويقذف إلى الفضاء بدفقه هائلة من الجسيمات المشحونة التي تسمى الإشعاع الشمسي والتي تسبب أحيانا تشويشا في أنظمة الاتصال اللاسلكية الأرضية. وقد اكتشف الصياخد الشمسية لأول مرة عام 1859 الفلكي البريطاني ريتشارد كارنجتون وقد تم اكتشاف مثيلات لها في نجوم أخرى ويتراوح تكرار حدوث هذه الصياخد بين عدة صياخد في اليوم الأرضي الواحد (ويقال عندها إن الشمس في خالة نشاط) وبين واحد في الأسبوع (ويقال عندها إن الشمس في حالة هدوء أو خمود). وقد يحتاج الصيخد الواحد دقائق فقط كي يثور إذا توفرت له الطاقة الكافية. وتنتقل موجة الصدمة عبر الفوتوسفير إلى الكروموسفير ثم إلى الهالة الشمسية قاطعة ملايين الكيلومترات وبسرعة تصل إلى خمسة ملايين كم/ساعة. ومن غير المعروف بالضبط سبب حدوث هذه الانفجارات غير أن من المؤكد إن للمجالات المغناطيسية الدور الأكبر في ذلك. وتؤثر هذه الصياخد بشدة على الأرض من خلال الجسيمات المنطلقة والتي تصل الغلاف الجوي للأرض فتؤثر على الاتصالات والمناخ ناهيك عن تأثيرها على مركبات ورواد الفضاء والأقمار الصناعية خارج نطاق الغلاف الجوي للأرض، ويقود المجال المغناطيسي للأرض هذه الجسيمات لتصب في القطبين مكونا ظاهرة الشفق القطبي الأرضي.
أما البقع الشمسية (أو الكلف الشمسي) فهي مناطق معتمة على سطح الشمس كونها أبرد من المناطق المحيطة بها، ويقل ظهور هذه البقع كما في الصياخد في فترات الهدوء أو الهمود الشمسي فينعدم ظهور هذه البقع بينما يمكن ملاحظة مئات منها على سطح الشمس في نفس الوقت في فترات النشاط الشمسي. وقد اكتشف الصينيون البقع الشمسية لأول مرة منذ ألفي عام، بينما قام الفلكي الإيطالي غاليليو غاليلي بسلسلة منظمة من الأرصاد لهذه البقع، وقاده اكتشاف أن هذه البقع تتحرك على سطح الشمس إلى اكتشاف أن الشمس تدور حول نفسها.
وقد وجد فيما بعد أن دورة النشاط الشمسي من خلال نشاط البقع الشمسية هي 11 سنة أرضية، ويبدو أن لهذه الدورة تأثيرا على مناخ الأرض حيث الفترة من عام 1645 إلى 1715 كانت فترة هدوء شمسي تام حيث لم تلاحظ أي بقعة شمسية لمدة سبع سنوات متواصلة، وقد ترافق ذلك مع ازدياد البرودة في نصف الكرة الشمالي فيما يشار إليه بالحقبة الجليدية الصغرى.
وتتفاوت مساحات وأشكال البقع الشمسية وقد يصل قطرها إلى 6 آلاف كم. وتتكون من مناطق شبه ظل تتوسطها مناطق ظل معتمة في مركزها يحتل حوالي ربع مساحة البقعة الشمسية، وتنمو البقعة الواحدة إلى حدها الأقصى خلال أسبوع إلى عشرة أيام فيما تستغرق حوالي أسبوعين لتتلاشى. وتظهر البقع عادة في مجموعات وقد يمتد وجود الكثير منها لعدة أسابيع. ومن غير المعروف ما الذي يسبب البقع الشمسية غير أن النظرية السائدة حولها هي أن مجالا مغناطيسيا هائلا يمنع انطلاق كمية من الغاز الساخن جدا إلى الطبقات العليا للفوتوسفير. وتظهر البقع الشمسية عادة في الأماكن التي يوجد فيها خطوط مجال ملتوية على بعضها صاعدة إلى أعالي الفوتوسفير.
تقع فوق طبقة الفوتوسفير طبقة شفافة أقل سمكا منها تسمى طبقة الكروموسفير أو الطبقة اللونية، وهذه الطبقة ذات عمق غير مستقر غير أن معدل سمكها هو عشرة آلاف كم، ومن أبرز الظواهر في هذه الطبقة هي المتوهجات وهي أصابع رقيقة طويلة من الغازات المتوجهة التي تبدو كحقل من الأنصال التي تشرئب كالعشب الناري الملتهب من طبقة الفوتوسفير إلى طبقة الكروموسفير. وتصل إلي أعالي طبقة الكروموسفير ثم تلتوي عبر الفضاء عائدة إلى سطح الشمس خلال فترة لا تتجاوز 10 دقائق. واللييفات وهي خصلات من الغاز التي تندفع عبر الكروموسفير ولها نفس حجم المتوهجات تقريبا غير أنها تدوم ضعف فترتها الزمنية.
الشواظ الشمسي هو كتل عملاقة نيرة من الغاز الذي يبدو كالسنة من اللهب. وهي تنفث من الفوتوسفير لتخترق الكروموسفير وتتعداها لتصل أحيانا إلى ارتفاعات تبلغ 160 ألف كم فوق طبقة الفوتوسفير وفيما عدا الصياخد الشمسية قليلة العدد فإن الشواظ الشمسي الأكثر إثارة للدهشة والذهول بين الظواهر الشمسية.
الهالة الشمسية
هناك طبقة تحيط بالكروموسفير هي الهالة، وهي حقل ضخم من ذرات الهيدروجين التي تمتد ملايين الكيلومترات في الفضاء. والهالة مخلخلة جدا بحيث لا يمكن رؤيتها لأن وهج الشمس يمنع رؤيتها ولكنها ترى بشكل جيد عند الكسوف الكلي للشمس عندما يمر القمر بين الأرض والشمس حاجبا طبقة الفوتوسفير. وخلال فترات الهدوء الشمسي تنحسر الهالة عن القطبين لتتركز حول خط الاستواء الشمسي فيما يشبه الهالة لتغطي كل المنطقة المحيطة بالشمس بما فيها القطبين. ومن الغريب أن الهالة اسخن بكثير من الفوتوسفير رغم أن القانون الثاني للدنياميكا الحرارية ينص على أن الحرارة لا يمكن أن تنتقل من وسط بارد إلى وسط ساخن. ومع ذلك فهذه الطريقة المحيرة هي التي يتم بها تسخين الهالة الشمسية، والحلول الأكثر احتمالا لهذا اللغز هي المجالات المغناطيسية الشمسية والطاقة الصوتية.
والهالة الشمسية بالرغم من درجة حرارتها العالية، تشع نسبة ضئيلة جدا من الطاقة يدل على قلة كثافتها. وبتأثير الشواظات الهائلة والمتوهجات الشمسية تنطلق من الهالة نفثات سريعة على شكل موجات حلقية ضخمة من مادة الهالة تطلق باتجاه المجموعة الشمسية بسرعات تقارب مليوني كيلومتر في الساعة. وهذه النفثات الهالية تحملها الرياح الشمسية إلى مسافات بعيدة تتخطى مدار الكرة الأرضية وتدل الأرصاد على أن لهذه النفثات طاقة تعادل عشرة أضعاف المتوهجات الشمسية التي ولدته
تحوي الشمس 99% من مادة المجموعة الشمسية وبالتالي فهي مصدر الجاذبية التي تضمن عدم انفراط عقد هذه المجموعة وهي كذلك مصدر معظم الحرارة في المجموعة الشمسية وبالتالي فهي كفيلة باستمرار الحياة في واحد على الأقل من كواكب المجموعة الشمسية وهو الأرض.
وليس للشمس بصفتها كرة غازية أي سطح صلب ولا يمكن لأي جسم صلب أن يوجد في الظروف السائدة في أجوائها. ومع ذلك فيمكن رؤية سطح غير شفاف للشمس يتكون من بحور من العواصف النارية تسمى ” فوتوسفير”. وتمتد كل من هذه العواصف النارية بقطر يقارب الألف كيلومتر وتظهر كألسنة في بناء السطح الشمسي.
وتستغرق نفثة اللسان الواحدة حوالي ثماني دقائق تتدفق فيها الغازات الحارة من المركز دافعة بالغازات الأبرد المجاورة إلى الجوانب الأبرد والأكثر ظلمة بين الألسنة، في حين تظهر بين الألسنة العادية ألسنة عملاقة يصل قطرها إلى 30 ألف كيلو مترا وتستغرق نفثتها حوالي 24 ساعة.
ومن الظواهر الأخرى على سطح الشمس، الشواظ الشمسي (الصياخد) والبقع الشمسية (الكلف الشمسي). فالشواظ الشمسي هو انفجار ينطلق من سطح الشمس بطاقة تعادل طاقة 10 ملايين قنبلة هيدروجينية ويقذف إلى الفضاء بدفقه هائلة من الجسيمات المشحونة التي تسمى الإشعاع الشمسي والتي تسبب أحيانا تشويشا في أنظمة الاتصال اللاسلكية الأرضية. وقد اكتشف الصياخد الشمسية لأول مرة عام 1859 الفلكي البريطاني ريتشارد كارنجتون وقد تم اكتشاف مثيلات لها في نجوم أخرى ويتراوح تكرار حدوث هذه الصياخد بين عدة صياخد في اليوم الأرضي الواحد (ويقال عندها إن الشمس في خالة نشاط) وبين واحد في الأسبوع (ويقال عندها إن الشمس في حالة هدوء أو خمود). وقد يحتاج الصيخد الواحد دقائق فقط كي يثور إذا توفرت له الطاقة الكافية. وتنتقل موجة الصدمة عبر الفوتوسفير إلى الكروموسفير ثم إلى الهالة الشمسية قاطعة ملايين الكيلومترات وبسرعة تصل إلى خمسة ملايين كم/ساعة. ومن غير المعروف بالضبط سبب حدوث هذه الانفجارات غير أن من المؤكد إن للمجالات المغناطيسية الدور الأكبر في ذلك. وتؤثر هذه الصياخد بشدة على الأرض من خلال الجسيمات المنطلقة والتي تصل الغلاف الجوي للأرض فتؤثر على الاتصالات والمناخ ناهيك عن تأثيرها على مركبات ورواد الفضاء والأقمار الصناعية خارج نطاق الغلاف الجوي للأرض، ويقود المجال المغناطيسي للأرض هذه الجسيمات لتصب في القطبين مكونا ظاهرة الشفق القطبي الأرضي.
أما البقع الشمسية (أو الكلف الشمسي) فهي مناطق معتمة على سطح الشمس كونها أبرد من المناطق المحيطة بها، ويقل ظهور هذه البقع كما في الصياخد في فترات الهدوء أو الهمود الشمسي فينعدم ظهور هذه البقع بينما يمكن ملاحظة مئات منها على سطح الشمس في نفس الوقت في فترات النشاط الشمسي. وقد اكتشف الصينيون البقع الشمسية لأول مرة منذ ألفي عام، بينما قام الفلكي الإيطالي غاليليو غاليلي بسلسلة منظمة من الأرصاد لهذه البقع، وقاده اكتشاف أن هذه البقع تتحرك على سطح الشمس إلى اكتشاف أن الشمس تدور حول نفسها.
وقد وجد فيما بعد أن دورة النشاط الشمسي من خلال نشاط البقع الشمسية هي 11 سنة أرضية، ويبدو أن لهذه الدورة تأثيرا على مناخ الأرض حيث الفترة من عام 1645 إلى 1715 كانت فترة هدوء شمسي تام حيث لم تلاحظ أي بقعة شمسية لمدة سبع سنوات متواصلة، وقد ترافق ذلك مع ازدياد البرودة في نصف الكرة الشمالي فيما يشار إليه بالحقبة الجليدية الصغرى.
وتتفاوت مساحات وأشكال البقع الشمسية وقد يصل قطرها إلى 6 آلاف كم. وتتكون من مناطق شبه ظل تتوسطها مناطق ظل معتمة في مركزها يحتل حوالي ربع مساحة البقعة الشمسية، وتنمو البقعة الواحدة إلى حدها الأقصى خلال أسبوع إلى عشرة أيام فيما تستغرق حوالي أسبوعين لتتلاشى. وتظهر البقع عادة في مجموعات وقد يمتد وجود الكثير منها لعدة أسابيع. ومن غير المعروف ما الذي يسبب البقع الشمسية غير أن النظرية السائدة حولها هي أن مجالا مغناطيسيا هائلا يمنع انطلاق كمية من الغاز الساخن جدا إلى الطبقات العليا للفوتوسفير. وتظهر البقع الشمسية عادة في الأماكن التي يوجد فيها خطوط مجال ملتوية على بعضها صاعدة إلى أعالي الفوتوسفير.
تقع فوق طبقة الفوتوسفير طبقة شفافة أقل سمكا منها تسمى طبقة الكروموسفير أو الطبقة اللونية، وهذه الطبقة ذات عمق غير مستقر غير أن معدل سمكها هو عشرة آلاف كم، ومن أبرز الظواهر في هذه الطبقة هي المتوهجات وهي أصابع رقيقة طويلة من الغازات المتوجهة التي تبدو كحقل من الأنصال التي تشرئب كالعشب الناري الملتهب من طبقة الفوتوسفير إلى طبقة الكروموسفير. وتصل إلي أعالي طبقة الكروموسفير ثم تلتوي عبر الفضاء عائدة إلى سطح الشمس خلال فترة لا تتجاوز 10 دقائق. واللييفات وهي خصلات من الغاز التي تندفع عبر الكروموسفير ولها نفس حجم المتوهجات تقريبا غير أنها تدوم ضعف فترتها الزمنية.
الشواظ الشمسي هو كتل عملاقة نيرة من الغاز الذي يبدو كالسنة من اللهب. وهي تنفث من الفوتوسفير لتخترق الكروموسفير وتتعداها لتصل أحيانا إلى ارتفاعات تبلغ 160 ألف كم فوق طبقة الفوتوسفير وفيما عدا الصياخد الشمسية قليلة العدد فإن الشواظ الشمسي الأكثر إثارة للدهشة والذهول بين الظواهر الشمسية.
الهالة الشمسية
هناك طبقة تحيط بالكروموسفير هي الهالة، وهي حقل ضخم من ذرات الهيدروجين التي تمتد ملايين الكيلومترات في الفضاء. والهالة مخلخلة جدا بحيث لا يمكن رؤيتها لأن وهج الشمس يمنع رؤيتها ولكنها ترى بشكل جيد عند الكسوف الكلي للشمس عندما يمر القمر بين الأرض والشمس حاجبا طبقة الفوتوسفير. وخلال فترات الهدوء الشمسي تنحسر الهالة عن القطبين لتتركز حول خط الاستواء الشمسي فيما يشبه الهالة لتغطي كل المنطقة المحيطة بالشمس بما فيها القطبين. ومن الغريب أن الهالة اسخن بكثير من الفوتوسفير رغم أن القانون الثاني للدنياميكا الحرارية ينص على أن الحرارة لا يمكن أن تنتقل من وسط بارد إلى وسط ساخن. ومع ذلك فهذه الطريقة المحيرة هي التي يتم بها تسخين الهالة الشمسية، والحلول الأكثر احتمالا لهذا اللغز هي المجالات المغناطيسية الشمسية والطاقة الصوتية.
والهالة الشمسية بالرغم من درجة حرارتها العالية، تشع نسبة ضئيلة جدا من الطاقة يدل على قلة كثافتها. وبتأثير الشواظات الهائلة والمتوهجات الشمسية تنطلق من الهالة نفثات سريعة على شكل موجات حلقية ضخمة من مادة الهالة تطلق باتجاه المجموعة الشمسية بسرعات تقارب مليوني كيلومتر في الساعة. وهذه النفثات الهالية تحملها الرياح الشمسية إلى مسافات بعيدة تتخطى مدار الكرة الأرضية وتدل الأرصاد على أن لهذه النفثات طاقة تعادل عشرة أضعاف المتوهجات الشمسية التي ولدته
