CALM/arwiki huggingface dataset:
تؤثر الدورة الشمسية بشكل كبير على مناخ الفضاء، إضافة إلى تأثيرها الكبير على مناخ الأرض حيث أنه لضياء الشمس علاقة كبيرة مع النشاط المغناطيسي. يميل النشاط الشمسي عند أدنى الدورة إلى أن يكون مرتبطاً مع درجات الحرارة الأخفض، في حين أكثر من متوسط الدورة يرتبط بدرجات الحرارة الأعلى. في القرن السابع عشر بدا أن الدورة الشمسية قد توقفت لعدة عقود فعدد قليل من البقع لوحظ خلال هذه الفترة مما أدى إلى نشوء ما عُرف بالعصر الجليدي الصغير، فشهدت أوروبا درجات الحرارة الباردة على نحو غير عادي. وقد تم اكتشاف الحرارة الدنيا من خلال تحليل حلقات جذوع الأشجار ويبدو أنها قد تزامنت مع أقل من متوسط درجات الحرارة العالمية
احتمالية الدورة طويلة الأمد.
توجد نظرية تدعي أن هناك عدم استقرار مغناطيسي في نواة الشمس تسبب تقلبات مع فترات طويلة من السنوات تتراوح ما بين 41000 إلى 1000000 سنة. يمكن لهذه النظرية أن توفر أفضل تفسير للعصور الجليدية من دورات ميلانكوفيتش.
دورة حياة الشمس.
تشكلت الشمس قبل حوالي 4.57 مليار سنة نتيجة انهيار قسم من سحابة جزيئية عملاقة والتي كانت تحتوي في معظم تركيبها على الهيدروجين والهيليوم، ومن الممكن أن تكون هذه السحابة قد شكلت نجوماً أخرى. وقد قدر هذا العمر استناداً إلى النمذجة باستخدام الحاسوب لتقدير الطور النجمي ومن خلال علم التسلسل الزمني الكوني أيضاً. كانت النتائج منسجمة مع بيانات التأريخ الإشعاعي لمواد قديمة من المجموعة الشمسية.
كشفت الدراسات على النيازك القديمة آثار نوى مستقرة من النظائر قصيرة العمر مثل الحديد-60 والذي يتشكل فقط في انفجارات قصيرة المدى للنجوم. ويؤشر هذا إلى أنه يجب أن ينفجر مستعر أعظم أو اثنين بالقرب من مكان تشكل الشمس. ومن المحتمل بأن الموجة الصدمية الناتجة عن انفجار المستعر الأعظم قد حثت على تشكل الشمس عن طريق ضغط الغازات ضمن السحابة الجزيئية، وتسببت بانهيار داخل السحابة في منطقة ما تحت تأثير جاذبيتها. الجزء المنفصل من السحابة المنهارة بدأ بالدوران بسبب مصونية الزخم الزاوي وبدأت حرارته بالازدياد مع ارتفاع الضغط، نتيجة لذلك تجمعت معظم الكتلة في المركز، بينما طارت البقية لخارج القرص والتي شكلت الكواكب وبقية النظام الشمسي. ولد الضغط والحرارة في نواة السحابة المنفصلة كمية كبيرة من الحرارة كما تراكم مزيد من الغاز من محيط القرص، أخيراً تسبب ذلك ببدأ التفاعلات النووية وبذلك ولدت شمسنا.
التسلسل الرئيسي.
تعتبر الشمس الآن في منتصف عمرها كنجم نسق أساسي، وخلال هذه المرحلة يكون تفاعلات هيدروجينية تحول الهيدروجين إلى الهيليوم.
ففي كل ثانية يتحول أكثر من مليون طن من المادة إلى طاقة ضمن نواة الشمس منتجةً نيترونات وإشعاعات شمسية، هذه النسبة تعادل تحويل ما يقارب من 100 ضعف من كتلة الأرض إلى طاقة. تقضي الشمس في مرحلة النسق الأساسي منذ بدايتها وحتى نهايتها حوالي 10 مليار سنة.
لا تملك الشمس كتلة كافية لتنفجر كمستعر أعظم، وبدلاً من ذلك فإنه بعد 5 مليار سنة ستدخل في طور عملاق أحمر، حيث ستمتد الطبقات الخارجية منها بسبب نفاد وقود الهيدروجين في النواة وستتقلص النواة وتسخن.
سيستمر اندماج الهيدروجين حول النواة الحاوية على الهيليوم والتي ستتمدد بشكل مستمر طالما هناك إنتاج للهيليوم. حالما تصل درجة حرارة النواة إلى 100 مليون كلفن يبدأ اندماج الهيليوم وإنتاج الكربون لتدخل الشمس طور عملاق مقارب. يتبع مرحلة العملاق الأحمر نبضات حرارية شديدة تسبب تخلص الشمس من طبقاتها الخارجية وتشكيل سديم كوكبي. الشيء الوحيد الذي يبقى بعد قذف الطبقات الخارجية هي النواة الحارة، والتي ستبرد ببطأ وتضمحل لقزم أبيض خلال مليارات السنين. وهذا هو سيناريو تطور النجوم متوسطة الكتلة.
تلاشي الشمس.
من المعروف أن مصير الأرض محسوم بالزوال في النهاية. عندما تتحول الشمس إلى عملاق أحمر فإن نصف قطره سيمتد لخلف مدار الأرض الحالي، حيث أن نصف قطر العملاق الأحمر سيكون أكبر بـ 250 ضعف من قطرها الحالي. ومع الوقت سيتحول العملاق الأحمر إلى عملاق مقارب، حيث ستفقد الشمس 30% من كتلتها بسبب الرياح النجمية، لذلك ستفلت الكواكب من مداراتها للخارج، ويعتقد أن الأرض ستكون بمنأى عن ذلك، لكن يعتقد العلماء بأن الأرض ستبتلع من قبل الشمس بسبب قوى المد والجزر. وحتى لو نجحت الأرض من الإفلات من ابتلاع الشمس، فإن الماء على سطحها سيغلي، ومعظم غلافها الجوي سوف يهرب باتجاه الفضاء. وحتى خلال الحياة النجمية للشمس ضمن نوع النسق الأساسي، فإن ضياء الشمس سيزداد تدريجياً (10% كل مليار سنة) وبالتالي سترتفع درجة حرارتها تدريجياً مما سيكون له عظيم الأثر على الأرض. من المعلوم أن الشمس كانت أكثر خفوتاً في الماضي، ومن الممكن أن يكون هذا سبب بدأ الحياة على الأرض قبل حوالي مليار سنة. ازدياد الحرارة بهذا الشكل ستؤدي إلى تسخين حرارة الأرض وتبخر مياه الأرض من على سطحها في المليار السنة القادمة، مما سيقضي على جميع أشكال الحياة على الأرض.
حركة الشمس وتموضعها في المجرة.
تتموضع الشمس بالقرب من ذراع داخلي لمجرة درب التبانة يدعى ذراع الجبار، ضمن السحابة البين نجمية المحلية أو سحابة الحزام. ويفترض أنها تبعد عن مركز المجرة من 7.5-8.5 فرسخ فلكي (ما يعادل 25000-28000 سنة ضوئية) وهي محتواة ضمن الفقاعة المحلية وهو وسط من الغازات الساخنة المخلخلة والمحتمل نشوءه بسبب بقايا مستعر أعظم التوأمان.
يبعد الذراع المحلي عن أقرب ذراع خارجي له وهو ذراع حامل رأس الغول حوالي 6500 سنة ضوئية
أطلق العلماء على الشمس والمجموعة الشمسية ما يعرف باسم نطاق صالح للسكن. يعتقد أن مدار الشمس حول مركز المجرة بأنه قريب من شكل قطع ناقص مع بعض التشوهات نتيجة لعدم تجانس توزع كتل الأذرع الحلزونية للمجرة.
إضافة إلى أن الشمس تتحرك حركة تذبذبية للأعلى والأسفل بالنسبة لمستوي المجرة وتتم هذه الحركة حوالي 2.7 مرة في كل دورة مدارية.
أُقترح أن الشمس قد مرت خلال ذراع مجري ذي كثافة أكبر مما تسبب في انقراضات جماعية على الأرض، بسبب زيادة الاصطدامات. تستغرق الدورة المدارية الواحدة للمجموعة الشمسية حوالي مليار سنة (سنة مجرية)، لذلك يعتقد أن الشمس ستكمل 20-25 دورة مدارية خلال حياتها. تبلغ السرعة المدارية للمجموعة الشمسية لحركتها حول مركز المجرة حوالي 251 كم/ث. تستغرق المجموعة الشمسية 1190 سنة للسفر سنة ضوئية واحدة ضمن مجال السرعة هذا أو 7 أيام للسفر مسافة وحدة فضائية.
تتأثر حركة الشمس حول مركز كتلة المجموعة الشمسية باضطرابات الكواكب، لذلك كل بضع مئات من السنين تتحول الحركة من حركة عادية إلى حركة تراجعية.
المدار في درب التبانة.
تدور الشمس حول مركز درب التبانة، وهي تتحرك حاليًا في اتجاه كوكبة الدجاجة. نموذج بسيط لحركة نجم في المجرة إحداثيات المجرة X و Y و Z عللى النحو التالي:
حيث U وV وW هي السرعات ذات الصلة فيما يتعلق بالمعيار، و ثوابت أورت، formula_4 وهي سرعة الزاوية للدوران المجري، formula_5 هو "التردد الذري"، و ν هو تردد التذبذب العمودي. بالنسبة للشمس يتم تقدير القيم الحالية لـ U وV وW على أنها formula_6 كم/ثانية، وتقديرات الثوابت الأخرى هي A = 15.5 كم/ثانية فرسخ فلكي، B = .212.2 كم/ثانية فرسخ فلكي، K = 37 كم/ثانية فرسخ فلكي، و V = 74 كم/ثانية فرسخ فلكي. نأخذ (X(0 و (Y(0 لتكون صفرية ويقدر (Z(0 أن يكون 17 فرسخاً فلكياً.
إضطراب مدار الشمس حول مجرة درب التبانة بسبب التوزيع الغير منتظم للكتلة في مجرة درب التبانة. لقد قيل إن مرور الشمس عبر الأذرع الحلزونية ذات الكثافة العالية يتزامن غالبًا مع حدوث انقراض جماعي على الأرض، ربما بسبب أحداث التأثير المتزايدة (اصطدام (علم الفلك)).
يستغرق النظام الشمسي حوالي 225 إلى 250 مليون سنة لاستكمال مدار واحد عبر درب التبانة (سنة مجرية)، لذلك يُعتقد أنه أكمل 20 إلى 25 مدارًا خلال عمر الشمس. تبلغ السرعة المدارية للنظام الشمسي حول مركز درب التبانة حوالي 251 كم/ثانية (156 ميل/ثانية). في هذه السرعة يستغرق النظام الشمسي حوالي 1,190 سنة لمسافة سنة ضوئية واحدة.
تتحرك مجرة درب التبانة فيما يتعلق بإشعاع الخلفية الكونية الميكروي في اتجاه كوكبة الشجاع بسرعة 550 كم/ثانية، وتبلغ سرعة الشمس الناتجة عن إشعاع الخلفية الكونية الميكروي حوالي 370 كم/ثانية في اتجاه الباطية (كوكبة) أو الأسد (كوكبة).
وهج الشمس.
وهج الشمس هو شكل مشع غازي ضخم يمتد خارجاً من سطح الشمس، غالباً على شكل حلقي. يكون الوهج متصلاً إلى سطح الشمس في طبقة الميزوسفير، ويمتد إلى طبقة التروبوسفير.
على اعتبار أن التروبوسفير يتكون من غازات متأينة شديدة الحرارة تعرف باسم البلازما والتي لا تشع الكثير من الطيف المرئي، الوهج الشمسي يحتوي الكثير من البلازما الأبرد من التروبوسفير والتي تركيبها مشابه لتركيب طبقة الكروموسفير. ويوجد نوعان من الوهج الشمسي.
وهج شمسي مستقر.
هي تشكيلات تظل ربما أشهر عديدة لا تتغير تغير يذكر. وهذه تظهر غالباً بالقرب من البقع الشمسية وتنشأ من مجالات مغناطيسية وتبقيها على شكلها.
في تلك التشكيلات تنتقل المادة عبر خطوط المجالات المغناطيسية فوق سطح الشمس. وهي تبرد وتظهر مظلمة. وعندما تختل المجالات المغناطيسية تسقط تلك المادة على سطح الشمس ثانية، ويشتد الضوء الصادر منها فيما يسمى "توهجات هيدر".
وهج انفجاري أو وهج نشيط.
يعني بصفة عامة انفجار شمسي. تلك هي مظاهر تستغرق عدة دقائق أو ربما عدة ساعات. في تلك الانفجارات تـُدفع مادة بسرعات قد تبلغ 1000 كيلومتر في الثانية إلى خارج الشمس. وهي تنشأ أحيانا من وهج مستقر ، وبعد انتهاء الانفجار تعود إلى شكلها الأصلي.
يظهر التوهج الشمسي الشديد في دورة تستغرق حوالي 11 سنة. وخلال تلك الفترات لنشاط الشمس تظهر على الأرض ناحية القطبين الشفق القطبي.
غلاف الشمس.
الغلاف الشمسي هو اشبه بفقاعة بالفضاء منتفخة من الرياح الشمسية بداخل الوسط النجمي (تتخلل المجرة غازيَ الهيدروجين والهيليوم).
يتحدد الشكل الخارجي للغلاف الشمسي عبر التفاعل ما بين الرياح الشمسية والرياح القادمة عبر الفضاء خارج المدار. فالرياح الشمسية تتدفق خارجة من الشمس إلى جميع الإتجاهات وبسرعة عدة مئات كم/ث (أي حوالي مليون ميل بالساعة) بالقرب من محيط الأرض.
صدمة النهاية هي النقطة بالغلاف الشمسي حيث تنخفض سرعة الرياح الشمسية إلى سرعة تحت صوتية (مع الأخذ بالاعتبار النجوم المحيطة) خلال التفاعل مع الوسط النجمي. وهذه تسبب الانضغاط والحرارة وأيضا تغيير في المجال المغناطيسي.
الغشاء الشمسي هو النطاق الذي يكون خلف صدمة النهاية في المجال الشمسي، حيث تنخفض سرعة الرياح الشمسية وتتعرض للضغط وتظهر فيها الأعاصير بسبب تفاعلها مع الفضاء النجمي.
حافة الغلاف الشمسي هو حد افتراضي يوقف الفضاء النجمي فيه الرياح الشمسية بشكل كامل، فتصبح تلك الرياح من الضعف بحيث لا يمكنها دفع الرياح النجمية القادمة من النجوم المحيطة.
هناك أيضا افتراض بأن الشمس أيضا لديها صدمة المقدمة تظهر خلال رحلتها عبر الفضاء ما بين النجمي. سميت تلك الصدمة بهذا الاسم لتشابهها مع مايظهر من أثر السفينة عند ارتطام مقدمتها بالماء ولكن الفرق أن الشمس تصطدم ببلازما الفضاء بدلا من الماء.
مشكلة نيوترينو الشمس.
كانت قياسات معدلات الكترون نيترينو لسنوات والمحددة على الأرض اقل بما بين ثلث إلى نصف الكمية المتوقعة حسب النموذج الشمسي القياسي.
عنونت هذه النتجة الشاذة باسم مشكلة نيوترينو الشمس. أٌقترح لحل هذه المشكلة إما تخفيض درجة حرارة داخل الشمس لشرح التدفق المنخفض للنيوترينو، أو أُقترح أنه يمكن للالكترون نيترينو أن يتذبذب، ويتحول لجسيمات غير محددة هي تاو نيترينو وميوون نيترينو أثناء سفره من الشمس إلى الأرض.
بنيت عدة مراصد لقياس معدلات النيوتيرنو الشمسي بدأً من عام 1980، وأظهرت هذه المراقبة بأن الإلكترون نيترينو لديه كتلة صغيرة بالإضافة إلى تذبذبه. نجح مرصد سودبوري للنيوترينو في سنة 2001 في تحديد ثلاث أنواع من النيوترينو، ووجد بعد هذا أن الانبعاث الشمسي الكلي للنيوترينو يوافق النموذج القياسي، وبعد تحليل احصائي عويص وجد أن نحو 35% من النيوترينوات القادمة من الشمس من نوع نيوترينو الإلكترون. وهذا توافق مع تأثير ميكهيف- سميرنوف- وولفنشتاين الذي وصف تذبذب النيترينو في المادة. حالياً تعتبر أن هذه المشكلة قد حلت.
مسألة تسخين الهالة.
تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي للشمس حوالي 6000 كلفن . وتتواجد هالة الشمس فوق الغلاف الضوئي ؛ وترتفع درجة الحرارة في الهالة إلى ما بين 1.000.000 - 2.000.000 كلفن. ويظهر من درجة الحرارة العالية للهالة بأن تسخن نتيجة شيء آخر غير التسخين المباشر بالحمل الحراي من الغلاف الضوئي.
يعتقد بأن الطاقة اللازمة لتسخين الهالة تأتي من الحركة المضطربة لمنطقة الحمل أسفل الغلاف الضوئي، وقد أُقترحت آليتين لشرح تسخين الهالة. الفرضية الأولى دعيت بأمواج التسخين حيث أن الحركة المضطربة لمنطقة الحمل تنتج الأمواج الصوتية وجاذبية والأمواج الهيدروديناميك مغناطيسية. تنتقل هذه الأمواج للأعلى وتتبدد في الهالة، لتودع طاقتها في الغاز المحيط على شكل حرارة. في حين تفترض الفرضية الثانية حول التسخين المغناطيسي ، حيث ترتفع أقواس المجال المغناطيسي بنشاط فوق سطح الشمس فتقوم بتسريع بروتونات وأيونات مشحونة مما يرفع من درجة حرارتها ودرجة حرارة ما في طريقها من الغازات في الفضاء . يبدو هذا النشاط المغناطيسي للشمس ما يميزه من إعادة الاتصال المغناطيسي على صورة أقواس ووهج شمسي كبير ، وبأعداد لاتحصى من الاضطرابات الصغيرة تدعى بالوهج النانوي.
حالياً، من غير الواضح فيما إذا كانت الأمواج تأثر على آلية التسخين، وجد أن جميع الأمواج باستثناء أمواج إلففين تتبدد أو تنعكس قبل وصولها الهالة. بالإضافة إلى أمواج إلففين لا تتبدد بسهولة في الهالة، لذلك يركز الباحثين باتجاه التسخين المغناطيسي.
خفوت الشمس الوليدة.
يقترح النموذج النظري لتطور الشمس بأن الشمس قبل 3.8 إلى 2.5 مليار سنة وخلال العصر الأركي كانت تشع 75% من ضيائها مقارنة باليوم. وبمثل هذا النجم الضعيف، فإنه غير قادر على تزويد سطح الأرض بالماء، والحياة لن تستطيع التطور.
مع ذلك، فإن السجلات الجيولوجية تدل على أن الأرض ظلت في درجة حرارة ثابتة إلى حد ما طوال تاريخها، وأن الأرض الوليدة كانت أسخن مما هي عليه اليوم. يجمع العلماء بأن الغلاف الجوي للأرض الوليدة حوت كميات أكبر بكثير من الغازات المسببة للاحتباس الحراري (مثل ثاني أكسيد الكربون، والميثان والأمونيا) مما هو موجود اليوم، والذي حصر كمية أكبر من الحرارة لتعويض الكميات القليلة الواصلة إلى الأرض من الطاقة الشمسية.
الفهم القديم.
وضعت الشمس في العديد من الثقافات موضع التبجيل خلال التاريخ البشري، مثلها مثل باقي الظواهر الطبيعية. كان الفهم البشري للشمس على أنها قرص مشع في السماء، وبوجودها فوق خط الأفق يتشكل النهار، وغيابها يسبب الليل، اعتبرت الشمس في الكثير من حضارات ماقبل التاريخ والحضارت القديمة كإله. كانت عبادة الشمس محور لحضارات شعوب كثيرة مثل الإنكا في أمريكا الجنوبية والأزتيك في المكسيك حالياً.
بناءً لهذه العبادات بنيت العديد من المعابد مركزة على الظواهر الشمسية وانطباعاتها العقلية، على سبيل المثال حجارة ميغاليث والتي تحدد انقلاب الشمس الصيفي والانقلاب الشتوي. وتقع بعض من أبرز الآثار المغليثية في مصر ومالطا وستونهنج في انكلترا. من أشهر المعالم التي تحدد الانقلاب الشتوي هو نيوغرانغ في أيرلندا. كما أن معبد تشيتشن إيتزا في مدينة تشيتشن إيتزا صمم ليلقي الظلال على شكل الثعابين تسلق الهرم في الاعتدالات الربيعي والخريف.
في أواخر الإمبراطورية الرومانية كان يحتفل بمولد الشمس بعيد يعرف باسم سول إنفكتوس (والذي يعيني الشمس التي لاتقهر) بعد وقت قصير من الانقلاب الشتوي خشبية وربما كان سابقة لاحتفالات عيد الميلاد. من حيث النجوم الثابتة تظهر الشمس من الأرض على أنها تدور مرة واحدة في السنة على طول مسير الشمس من خلال دائرة البروج، لذلك اعتبرها علماء الفلك اليوناني أنها واحدة من الكواكب السبعة وسميت أسماء الأسبوع السبعة اعتماداً على ذلك في بعض اللغات.
تطور الفهم العلمي.
لاحظ علماء الفلك البابليون في الألفية الأولى قبل الميلاد بأن حركة الشمس لم تكن منتظمة على طول مسار الشمس، على الرغم من أنهم لم يدركوا أسباب ذلك. اليوم عرف بأن الأرض لها مدار إهليلجي حول الشمس، لذلك هي تدور بشكل أسرع عندما تكون قرب الشمس (الحضيض) وبشكل أبطأ عندما تكون بعيدة (الأوج)
كان الفيلسوف اليوناني أناكساغوراس من أوائل الناس الذين قدموا تفسيراً علمياً للشمس معرفاً إياها على أنها كرة عملاقة ملتهبة من المعدن أكبر من البيلوبونيز بدلا من عجلة حربية يقودها هيليوس، وعرف القمر بأنه يعكس ضوء الشمس.
حكم عليه بالسجن وعقوبة الإعدام من قبل السلطات لتعليمه مادعي بالهرطقة، لكنه حرر بعد أن تدخل بريكليس. قدر إراتوستينس المسافة بين الأرض والشمس في القرن الثالث قبل الميلاد، لكن حتى الآن ما زال هناك اختلاف في صحة ترجمة المسافة التي قدرها. حدد كلاوديوس بطليموس المسافة بين الأرض والشمس بأنها 1210 ضعف من قطر الأرض، وهي تعادل 7.71 مليون كيلومتر (0.0515 وحدة فلكية).
كان أول من وضع نظرية مركزية الشمس ودوران الكواكب حولها كان أرسطرخس الساموسي في القرن الثالث قبل الميلاد، ومن ثم عدلت من قبل سلوقس. وقد تطور هذا الرأي في القرن السادس عشر وتحوله من نموذج فلسفي إلى نموذج رياضي من خلال أعمال نيكولاس كوبرنيكوس. سمح ظهور التلسكوبات بوضع ملاحظات تفصيلية على البقع الشمسية من قبل توماس هاريوت وغاليليو غاليلي وفلكيين آخرين. ويعتبر غاليليو أول من وضع ملاحظات تلسكوبية على البقع الشمسية وافترضها على أنها متوضعة على سطح الشمس، بدلاً من الرأي بأنها أجسام صغيرة تتحرك بين الأرض والشمس. أول رصد مؤرخ للبقع الشمسية سجله الفلكيين الصينيين في مملكة هان (220-206 قبل الميلاد) والذين حافظوا على تسجيل ملاحظاتهم لعدة قرون. كما سجل ابن رشد ملاحظات عن البقع الشمسية.
تضمنت مساهمات علماء الفلك المسلمين أعمال مثل محمد بن جابر بن سنان البتاني الذي اكتشف بأن اتجاه حركة القبا الشمسي متغير. وسجل ابن يونس المصري أكثر من 10000 رصد لتموضع الشمس باستخدام أسطرلاب كبير. كما أن أول رصد لعبور الزهرة كان في سنة 1302 على يد ابن سينا، والذي استنتج بأن الزهرة أقرب للأرض منه للشمس. في حين أن أول رصد لعبور عطارد كان في القرن الثاني عشر بواسطة ابن باجة.
حلل إسحاق نيوتن في القرن السابع عشر ضوء الشمس باستخدام الموشور، وبين أنه اللون الأبيض له مكون من تراكب عدة ألوان. في حين اكتشف ويليام هيرشل في سنة 1800 بأن الطيف الشمسي يحوي أشعة تحت حمراء في المجال الطيفي ذو الطول الموجي الأقل من اللون الأحمر. تطورت الدراسة الطيفية للأشعة الشمسية في القرن التاسع عشر فسجل فراونهوفر أكثر من خط طيفي مكون للطيف الشمسي.
كان مصدر طاقة الشمس في أوائل العصور العلمية الحديثة لغز محير للعلماء. أقترح اللورد كلفن بأن الشمس جسم يبرد تدريجياً ونتيجة لذلك كان يشع حرارته الداخلية المخزنة. ثم اقترح كلفن وهرمان فون هلمهولتز ألية تركيز الجاذبية لشرح خرج الطاقة الكبيرة للشمس، لكن حسب تقديرهم فإن عمر الشمس سيكون 20 مليون شمس وهو عمر قصير جداً عما أقترحه علماء ذلك العصر والمقدر بـ 300 مليون سنة آنذاك. في سنة 1890 اقترح مكتشف الهيليوم في الطيف الشمسي جوزيف نورمان لوكير نظرية التشكل النيزكي لشرح تشكل وتطور الشمس.
في سنة 1904 اقترح إرنست رذرفورد بأن حرارة الشمس يمكن المحافظة عليها من خلال مصدر داخلي للحرارة، واقترح الإضمحلال الإشعاعي كمصدر لهذه الطاقة. وفر ألبرت أينشتاين فكرة أساسية لإنتاج مصدر الطاقة الشمسية من معادلة تكافؤ المادة والطاقة: E = MC2
اقترح آرثر ستانلي إدنغتون في سنة 1920 بأن الضغط والحرارة الكبيرتان في نواة الشمس ستؤدي إلى تفاعلا اندماج نووي بحيث سيندمج بروتون هيدروجيني في نوى الهيليوم، مما سينتج إنتاج طاقة مع تغير في الكتلة. في سنة 1925 أكدت أبحاث سيسيليا باين غابوشكين باستخدام نظريات التأين وفرة الهيدروجين في الشمس. وقد تم تطوير هذا المفهوم النظري للاندماج في عام 1930 من قبل علماء الفيزياء الفلكية سابرامانين تشاندراسخار وهانز بيته، وقد حسب هانز تفاصيل التفاعلين الذريين المنتجين للطاقة كما في طاقة الشمس.
وأخيرا، نشر بحث في سنة 1957 من قبل مارغريت بوربيدج بعنوان "تجميع العناصر في النجوم". أظهرت أن معظم العناصر في الكون تنتج من التفاعلات النووية داخل النجوم، مثل ما يحدث في شمسنا.
كان برنامج بيونير التابع لوكالة ناسا أول من أطلق أقمار صناعية (بيونير 5 و6 و7 و8) لرصد الشمس، وقد أٌطلقت الرحلات ما بين أعوام 1959 إلى 1968. وقد دارت هذه المسبارات في مدار حول الشمس على بعد مماثل لبعد الأرض عن الشمس. ونجحت في جمع أول قياسات عن الرياح والحقل المغناطيسي الشمسي. وقد عمل بيونير 9 لفترة طويلة من الزمن واستمر حتى عام 1983.
في عام 1970 أمنت كل من رحلتي هيليوس ومرصد أبولو وسكاي لاب معلومات علمية جديدة حول الرياح الشمسية والهالة. كانت هيليوس 1 و2 نتاج تعاون بين كل من ألمانيا الغربية والولايات المتحدة الأمريكية وقد درست الرياح الشمسية من مدار ضمن مدار عطارد أثناء الحضيض. سكاي لاب هو عبارة عن محطة فضائية أمريكية أطلقت سنة 1973 وقد ضمت هذه المحطة مرصد شمسي يدعى بمرصد أبولو ماونت، والذي كان يشغل من قبل رواد الفضاء العاملين في المحطة. وقد قدم سكاي لاب أول معلومات رصدية عن منطقة الانتقال الشمسي وانبعاثات الأشعة فوق البنفسجية لهالة الشمس. كما تضمنت استكشافاتها الانبعاث الكتلي الإكليلي وثقوب الهالة التي يعرف الآن انها على ارتباط وثيق بالرياح الشمسية.
أطلقت ناسا في سنة 1980 مهمة سولار ماكسيموم، صممت هذه المهمة لرصد انبعاثات أشعة غاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الوهج الشمسي أثناء أوقات ذروة النشاط الشمسي والضياء الشمسي، لكن بعد أشهر قليلة من إطلاقه تسبب عطل إلكتروني في المسبار بوضعه في وضع الاستعداد، لتمضي السنوات الثلاثة التالية بدون أي نشاط. في عام 1984 استرجع شالنجر وأصلحوا العطل قبل أن يعيدوه إلى مداره، ليلتقط سولار ماكسيموم العديد من الصور لهالة الشمس قبل أن يعود ليدخل الغلاف الجوي الأرضي في يونيو 1989.
أطلقت منظمة بحوث الفضاء اليابانية في سنة 1991 المسبار يوكو لرصد الوهج الشمسي والأطوال الموجية للأشعة السينية. سمحت البيانات المجموعة من هذا المسبار للعلماء بتحديد عدة أنواع مختلفة من الوهج الشمسي، كما أثبتت أن الهالة بعيداً عن منطقة الذروة كانت ذات نشاط وديناميكية أعلى مما كان متوقعاً. رصد المسبار يوكو كامل الدورة الشمسية، لكنه دخل في وضع الاستعداد أثناء كسوف سنة 2001. دخل المسبار الغلاف الجوي الأرضي في سنة 2005 ليتحطم هناك.
كان مسبار سوهو واحد من أهم المهمات التي جمعت بيانات عن الشمس، وقد تم بنائه بمساهمة كل من ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ليطلق في 2 ديسمبر 1995. كان من المفترض أن تستغرق مهمته عامين، لكن امتدت هذه المهمة حتى سنة 2012 بعد أن تم الموافقة على تمديد المهمة في أكتوبر 2009. وقد ثبت أنه من المفيد متابعة المهمة لذلك أطلق في فبراير 2010 مسبار مرصد ديناميكا الشمس. تموضع هذا المسبار في نقطة لاغرانج تقع بين الأرض والشمس. زود سوهو العلماء بصور عديدة لشمس بأطوال موجية مختلفة منذ إطلاقة. كما اكتشف سوهو بالإضافة إلى رصده الشمسي العديد من المذنبات، معظم هذه المذنبات كانت صغيرة وتتموضع مداراتها بالقرب من الشمس لتحترق عند مرورها بجوار الشمس.
رصدت كل تلك البعثات الشمس من مستوى مسار الشمس، وبذلك فهي رصدت منطقة الاستواء الشمسية بدقة. لذلك أطلقت ناسا ووكالة الفضاء الأوربية مسبار يوليوس في سنة 1990 لدراسة المنطقة القطبية الشمسية. انطلق المسبار إلى المشتري في البداية ليقوم بالتفافة ويضع نفسه في مدار أعلى من مستوى مسار الشمس. وقد رصد مصادفةً اصطدام المذنب شوميكار-ليفي 9 بالمشتري في سنة 1994. حالما تموضع يوليوس في مداره المخطط له، بدأ برصد الرياح الشمسية وشدة الحقل المغناطيسي الشمسي على خطوط عرض أعلى من خط الإستواء. وجد المسبار أن الرياح الشمسية عند خطوط عرض أعلى كانت تتحرك بسرعة 750 كم/ثا وهي أدنى مما كان متوقع، بالإضافة إلى وجود حقل مغناطيسي قوي يصدر في هذه الارتفاعات والذي كان يندمج مع الأشعة الكونية.
تركيزات العناضر في الغلاف الضوئي عرفت بشكل جيد من خلال الدراسات الطيفية، ولكن كان يوجد نقص في معرفة تكوين المناطق الداخلية للشمس. لذلك أرسلت مهمة قابلة للعود دعيت بإسم التكوين وقد صممت هذه المهمة لتسمح للعلماء بالقياس المباشر لمركبات الشمس. عاد مسبار التكوين إلى الأرض في سنة 2004 لكنه تأذى بعد أن اصطدم بالأرض نتيجة فشل مظلته في أن تفتح بعد دخوله الغلاف الجوي. على الرغم من الأضرار الجسيمة، تم انتشال بعض العينات الصالحة للاستعمال من المركبة الفضائية والتي يتم دراستهم وتحليلهم.
انطلق مسبار ستيريو المتكون من مسبارين جزئيين في أكتوبر 2006. وقد فصلت المسبارين ليتم سحبه تدريجياً إلى خلف مدار الأرض، مما جعلهما قادرين على تصوير الشمس والظواهر الشمسية بما فيه الانبعاث الكتلي الاكليلي.
اطلقت منظمة البحوث الفضائية الهندية مسبار فضاء باسم أديتيا بوزن 100 كغ في 2012 ويهدف إلى دراسة ديناميكية الهالة الشمسية.
المراقبة والتأثيرات.
يسبب النظر المباشر للشمس وبالعين المجردة، على الرغم من أن النظر لفترة وجيزة لا يسبب أي خطر للعين الغير متوسعة الحدقة.
يسبب النظر المباشر إلى الشمس وبصة بصرية والعمى المؤقت الجزئي. كما أن ضوء الشمس يؤدي إلى تزويد شبكية العين بحوالي 4 ملي واط مما ينتج عنه تسخين قليل للشبكية، ويحتمل أن يسبب هذا بعض الضرر للعين ليضعف استجابتها للسطوع.
كما أن تعرض العين للأشعة الفوق البنفسجية سيؤدي إلى الإصفرار التدريجي لعدسة العين، ليساهم ذلك في حدوث الساد، مع ملاحظة أن هذا الأمر يعتمد على التعرض للأشعة الفوق البنفسجية بشكل عام وليس بالنظر المباشر إلى الشمس. يؤدي النظر المباشر وبالعين المجردة إلى الشمس بالتسبب بآفات التعرض للأشعة فوق البنفسجية مثل حروق الشبكية والتي تظهر بعد التعرض لأشعة الشمس لمدة 100 ثانية، ولاسيما في الظروف التي تكون الأشعة الفوق البنفسجية الشمسية مكثفة ومركزة كما يتسبب النظر لأشعة الشمس باستخدام مركزات بصرية مثل النظارة المقربة بدون استخدام فلاتر مرشحة للأشعة الفوق البنفسجية إلى تلف دائم في الشبكية، بعض المرشحات التجارية تمرر الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء والتي يمكن ان تضر العين عند مستويات سطوع عالية. تسلم المناظير المقربة الغير مفلترة لشبكية العين 500 ضعف من الطاقة مقارنة بالنظر باستخدام العين المجردة، هذه الكمية الكبيرة من الطاقة ستتسبب بالقتل الفوري للخلايا الشبكية، حتى أن النظرات الشريعة لشمس الظهيرة من خلال المنظارات المقربة ستؤدي إلى العمى الدائم.
يشكل الكسوف الجزئي خطر على النظر، لأن حدقة العين غير متكيفة مع الأشعة البصرية عالية التباين. تتوسع الحدقة تبعاً لكمية الضوء ضمن نطاق الرؤ ية. فخلال الكسوف الجزئي، يحجب القمر معظم ضوء الشمس، لكنه لا يغطي أجزاء كثيرة من الغلاف الضوئي والذي له سطوع مماثل للسطوع في الأيام العادية. نتيجة لذلك وأثناء الكسوف تتوسع حدقة العين من 2 مم إلى 6 مم تتعرض كل خلية في شبكية العين إلى عشر أضعاف من الطاقة مقارنة بالأيام العادية، سيؤدي هذا إلى إلحاق الضرر أو قتل تلك الخلايا مما سينتج عنه بقع عمياء. يشكل هذا خطراً على المراقبين عديمي الخبرة أو الأطفال بسبب عدم الشعور بالألم، إضافة إلى عدم سرعة تدمير الرؤية.
تكون أشعة الشمس أثناء الشروق والغروب ضعيفة بسبب تبعثر ريليه وتبعثر ماي في مروره الطويل خلال الغلاف الجوي الأرضي. تكون الشمس أحياناً ضعيفة بمافيه الكفاية لتكون مريحة للرؤية بدون أخطار. كما تساهم الأوضاع الضبابية والغبار في الغلاف الجوي من زيادة تأثير هذا التبعثر.
قد تحدث بعض الظواهر البصرية النادرة بعد فترة وجيزة من غروب الشمس أو قبل الشروق تدعى هذه الظاهرة بظاهرة الوميض الأخضر، ينتج هذا الوميض نتيجة انكسار ضوء الشمس تحت خط الأفق باتجاه الراصد، وهذا الضوء ذو طول موجي صغير (أخضر أو بنفسجي أو أزرق)، فيبقى الضوء الأخضر عكس الوميضان الأزرق والبنفسجي كونهما لديهما قابلية كبيرة للتبعثر على خلاف الوميض الأخضر.
تمتلك الأشعة فوق البنفسجية الشمسية خصائص مطهرة، ويمكن استخدامها لتعقيم الأدوات والمياه. كما لها آثار طبية مثل إنتاج فيتامين دي تضعف طبقة الأوزون الأشعة فوق البنفسجية لذلك تختلف كمية الأشعة الفوق البنفسجية اختلافا كبيرا مع الارتفاع وخطوط العرض الأرضية لذلك تسهم في التعديلات البيولوجية بشكل كثير بما في ذلك الاختلافات في لون الجلد البشري حول مناطق مختلفة من العالم.
الشمس لديها ثمانية كواكب معروفة. ويشمل ذلك أربعة كواكب أرضية وهي:
وكوكبين عملاقيين غازيين (كوكب المشتري وزحل) وكوكبين عملاقيين جليديين (أورانوس ونبتون).
يحتوي النظام الشمسي أيضًا على خمسة كواكب من نوع قزم على الأقل وحزام كويكب والعديد من المذنبات وعدد كبير من الأجسام الجليدية التي تقع خارج مدار نبتون.
تلعب آلهة الشمس دورًا رئيسيًا في العديد من الأديان والأساطير في العالم. اعتقد السومريون القدماء أن الشمس كانت أوتو، وهو إله العدالة والشقيق التوأم لإنانا، ملكة الجنة والذي تم تحديده على أنه كوكب الزهرة.