CALM/arwiki huggingface dataset:
مشيخة الإسلام في الدولة العثمانية.
أطلق لقب "شيخ الإسلام" على المفتي الأكبر في الدولة العثمانية، وكان مقره بالآستانة (إسطنبول). وقد نشأ هذا المنصب حين خص السلطان محمد الفاتح المفتي بهذا اللقب سنة 1451 م، ثم أخذت مكانة المنصب تعلو حتى غدا منصبًا ذا وزن في عهد السلطان سليم الأول، وفي عهد السلطان سليمان القانوني، غدت مشيخة الإسلام مؤسسة إدارية وقانونية مهمتها إرساء القواعد التبريرية للسياسة السلطانية عبر فتاويها واجتهاداتها. وقد اجمع المؤرخون على ظهور هذا المركز في عهد السلطان محمد الفاتح وآخر من تولى مشيخة الإسلام بالدولة العثمانية مصطفى صبري التوقادي ونفي من دولة الخلافة قبيل إسقاطها هو ووكيله محمد زاهد الكوثري.
علماء حملوا لقب شيخ الإسلام.
وقد أطلق هذا اللقب على العديد من العلماء، منهم:
الشمس (رمزها ) هي النجم المركزي للمجموعة الشمسية. وهي تقريباً كروية وتحوي بلازما حارة متشابكة مع الحقل المغناطيسي. يبلغ قطرها حوالي 1,392,684 كيلومتر، وهو ما يعادل 109 أضعاف قطر الأرض، وكتلتها 2 كيلوغرام وهو ما يعادل 330,000 ضعف كتلة الأرض وهو ما يشكل نسبة 99.86 % من كتلة المجموعة الشمسية.
الشمس هي إحدى نجوم مجرتنا - مجرة، درب التبانة - التي تحوي تقريباً نحو 200 مليار نجم،ومجرتنا نفسها تتبع مجموعة مجرات أخرى تسمى المجموعة المحلية، ويبلغ الفضاء الكوني الذي تشغله تلك المجموعة كرة نصف قطرها نحو 10 ملايين سنة ضوئية (هذا بالمقارنة بسرعة الضوء الذي يصلنا من الشمس مستغرقا نحو 8 دقائق على الطريق).
من الناحية الكيميائية يشكل الهيدروجين ثلاثة أرباع مكونات الكتلة الشمسية، أما البقية فهي في معظمها هيليوم مع وجود نسبة 1.69% (تقريباً تعادل 5,628 من كتلة الأرض) من العناصر الأثقل متضمنة الأكسجين والكربون والنيون والحديد وعناصر أخرى.
تنتمي الشمس وفق التصنيف النجمي على أساس الطبقات الطيفية إلى الفئة G2V. وتعرف بأنها قزم أصفر، لأن الأشعة المرئية تكون أكثر في الطيف الأصفر والأخضر. وتبدو من على سطح الكرة الأرضية ذات لون أصفر على الرغم من لونها الأبيض بسبب النشر الإشعاعي للسماء للون الأزرق. على أية حال وفق التصنيف النجمي، يشير الرمز G2 إلى درجة حرارة السطح والتي تصل تقريباً إلى 5778 كلفن، بينما يشير الرمز V إلى أن الشمس هي نجم من النسق الأساسي. ويعتبرها علماء الفلك بأنه نجم صغير وضئيل نسبياً، ويُعتقد أن الشمس ذات بريق أكثر من 85% من نجوم مجرة درب التبانة التي هي في معظمها أقزام حمراء. يبلغ القدر المطلق للشمس +4.83، وكنجم أقرب إلى الأرض فإن الشمس هي أكثر الأجرام لمعاناً في سماء الأرض مع قدر ظاهري −26.74.
تتمدد هالة الشمس بشكل مستمر في الفضاء مشكلةً ما يعرف بالرياح الشمسية وهي عبارة عن جسيمات مشحونة تمتد حافة الغلاف الشمسي والتي تصل إلى حوالي 100 وحدة فلكية، ويمتلئ الوسط بين النجمي بالرياح الشمسية. يشكل الغلاف الشمسي أكبر بنية متصلة في المجموعة الشمسية.
تتحرك الشمس في السحابة البين نجمية المحلية الواقعة في منطقة الفقاعة المحلية ضمن الحافة الداخلية لذراع الجبار أحد الأذرعة الحلزونية لمجرة درب التبانة.
تحتل الشمس المرتبة الرابعة من حيث الكتلة ضمن الـخمسين نجم الأقرب إلى الأرض (نجوم تقع على مسافة 17 سنة ضوئية من الأرض)، في حين أن أقرب النجوم من الأرض بعد الشمس هو القنطور الأقرب الذي يقع على بعد 4.2 سنة ضوئية.
يبعد مدار الشمس المجري عن مركز المجرة على بعد تقريبي يتراوح ما بين 24,000–26,000 سنة ضوئية، تكمل الشمس مدارها المجري أو السنة المجرية كما يظهر من القطب المجري الشمالي في حوالي 225–250 مليون سنة. بما أن المجرة تتحرك بشكل متناسب مع إشعاع الخلفية الكوني الميكرويفي بسرعة 550 كم/ساعة مما ينتج حركة للشمس بسرعة 370 كم/ساعة باتجاه كوكبة الأسد أو كوكبة الباطية.
تبلغ متوسط مسافة الشمس عن الأرض حوالي 149.6 مليون كم (وحدة فلكية واحدة)، ويعتقد أن هذه المسافة تتغير بتحرك الأرض من الأوج إلى الحضيض. ينتقل الضوء عند هذه المسافة المتوسطة خلال 8 دقيقة و9 ثوان، تؤمن طاقة الأشعة الضوئية الشمسية المنتقلة إلى الأرض الحياة عليها من خلال تأمين عملية التمثيل الضوئي, إضافة إلى تأمين مناخ وطقس الأرض، وقد عرفت آثار الشمس على الأرض في عصر ما قبل التاريخ، واعتبرت الشمس وفق بعض الثقافات كإله.
إن دوران اليوم الاقتراني للأرض ومدارها حول الشمس هما أساس التقويم الشمسي، حيث يعد التقويم السائد اليوم بجميع أنحاء العالم.
تطور الفهم العلمي للشمس بشكل بطيء، وحتى علماء القرن التاسع عشر كانت معارفهم حول التكوين المادي للشمس ومصدر طاقتها محدودة، ولا تزال هذه المعارف تتطور مع وجود بعض الحالات الشاذة في سلوك الشمس العصية على التفسير؛ كما تزداد المعارف أيضاً بتطور الوسائل التقنية، فعلى سبيل المثال تمكن العلماء في مطلع سنة 2020 من التقاط صور عالية الدقة والاستبانة للحبيبات على سطح الشمس بواسطة مقراب جديد.
الاسم الصحيح باللغة العربية هو الشمس، والذي تم اقتباسه من القرآن من الآية: .
أما بالنسبة للاسم الانجليزي الصحيح هو (Sun) تم تطويره من (sunne) وهي اللغة الإنجليزية القديمة وقد يكون متعلقًا بالجنوب. تظهر الكلمات المشابهة للشمس الإنجليزية باللغات الجرمانية الأخرى، بما في ذلك الفريزية القديمة كان يطلق عليها سون. الاسم اللاتيني للشمس، لا يستخدم عادة في اللغة الإنجليزية اليومية وتستخدم الشمس أيضًا من قبل علماء الفلك للإشارة إلى مدة اليوم الشمسي لكوكب، مثل المريخ.
الكلمة ذات الصلة بالطاقة الشمسية هي المصطلح المعتاد للصفة المستخدمة للشمس، من حيث اليوم الشمسي، الكسوف الشمسي، والنظام الشمسي.
تنتمي الشمس إلى نوع نجوم النسق الأساسي G, وتشكل كتلة الشمس حوالي 99.8632% من كتلة المجموعة الشمسية ككل. وشكلها تقريباً كروي كامل بحيث يختلف القطر عند القطب عن القطر عند خط الاستواء بعشرة كيلومتراً فقط. بما أن الشمس في حالة البلازما وليست في الحالة الصلبة فإنها تدور بسرعة أكبر عند خط الاستواء منه عند القطبين ويعرف هذا السلوك بالدوران التفاضلي، ويتسبب هذا بالحمل الحراري وتحرك الكتلة بسبب التدرج الكبير في درجات الحرارة من النواة إلى الخارج. تحمل هذه الكتلة جزءا من الزخم الزاوي بعكس جهة دوران عقارب الساعة لتظهر على أنها من القطب الشمالي لمسار الشمس، وهكذا يتم إعادة نوزيع السرعة الزاوية.
فترة الدوران الحقيقي للشمس تستغرق 25.6 يوماً عند خط استوائها و33.5 يوماً عند القطبين. بينما فترة الدوران الظاهري عند خط الاستواء 28 يوما. إن تأثير قوة الطرد المركزي لهذا الدوران البطيء أقل 18 مليون ضعف من قوة الجذب السطحي عند خط الاستواء. كما أن تأثير قوة المد والجزر للكواكب ذات تأثير ضعيف جداً، لذلك ليس لها تأثير يذكر على شكل الشمس.
تعتبر الشمس نجماً غنياً بالمعادن.
من الممكن أن تشكل الشمس قد تحفز نتيجة أمواج صدمية من مستعر أعظم أو أكثر كانا قريبين. أقترح هذا النموذج بسبب وفرة المعادن الثقيلة في النظام الشمسي، مثل الذهب واليورانيوم، نسبة إلى توفر المعادن الثقيلة في نجوم أخرى. ويُحتمل نشأة هذه العناصر من التحفيز الذري عن طريق امتصاص الطاقة والذي يحدث أثناء انفجار مستعر أعظم، أو أثناء التحول النووي نتيجة امتصاص النيوترونات ضمن النجم الثانوي المولد.
لا تملك الشمس حداً واضحاً مثل الكواكب الصخرية، وتتناقص كثافة الغازات في الأجزاء الخارجية للشمس كلما ابتعدنا عن النواة. ومع ذلك فإن البنية الداخلية للشمس مميزة بوضوح كما سيوضح لاحقاً. يقاس نصف قطر الشمس بدءاً من مركز النواة إلى نهاية الغلاف الضوئي (الفوتوسفير) وهي طبقة أعلى من النواة تكون فيها الغازات باردة ورقيقة بحيث تشع كميات كبيرة من الضوء، لذلك يكون سطحها مرئياً بسهولة بالعين المجردة.
لا يمكن رؤية داخل الشمس بالعين، كما أن الشمس غير نفاذة للأشعة الكهرومغناطيسية. تتم دراسة التركيب الداخلي للشمس بشكل مشابه لدراسة التركيب الداخلي للأرض، ففي حالة الأرض يتم استخدام الموجات الزلزالية، بينما تعبر الأمواج الإنضغاطية في حالة الشمس عن التركيب الداخلي للشمس وتمكن من وضع تصور للبنية الداخلية لها. كما تُستخدم المحاكاة بالحاسوب كأسلوب نظري في دراسة الشمس واستكشاف الطبقات الداخلية.
يُعتبر ضوء الشمس المصدر الرئيسي للطاقة على الأرض. في حين أن المصدر الآخر للطاقة هو المواد الإنشطارية في باطن الأرض، وهذه المواد الإنشطارية هي مصدر الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق حدوث تفاعلات نووية. يعرف الثابت الشمسي بأنه كمية الطاقة التي تأمنها الشمس بالنسبة لوحدة المساحة المعرضة مباشرة لضوء الشمس.
يعادل الثابت الشمسي لسطح على بعد وحدة فلكية واحدة (ما يعادل بعد الأرض عن الشمس) تقريباً 1368 واط/متر2 يساهم الغلاف الجوي الأرضي بتوهين ضوء الشمس وبالتالي فإن الطاقة الواصلة للأرض تكون قريبة من 1000 واط/متر2 وذلك بالظروف الطبيعة وعندما تكون الشمس بوضع سمت الرأس.
يمكن تسخير الطاقة الشمسية بعدة طرق طبيعية وصناعية. فعملية التمثيل الضوئي تلتقط الطاقة من ضوء الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية هي من العمليات التي تجري بشكل طبيعي على الأرض. يمكن استخدام طاقة ضوء الشمس لتوليد الطاقة الكهربائية عن طريق التسخين المباشر أو تحويل الضوء إلى كهرباء باستخدام الخلايا الشمسية.
كما أن الطاقة المخترنة في النفط وأنواع الوقود الأحفوري الأخرى كان مصدرها الأساسي هو تحول الطاقة الشمسية عن طريق التمثيل الضوئي في العصور القديمة او الماضي البعيد.
تتكون الشمس من عنصري الهيدروجين والهيليوم. في هذا الوقت من حياة الشمس، يمثلان 74.9٪ و 23.8٪ من كتلة الشمس في الغلاف الضوئي.
جميع العناصر الأثقل، والتي تسمى المعادن في علم الفلك، تمثل أقل من 2٪ من الكتلة، مع الأكسجين (حوالي 1٪ من كتلة الشمس) والكربون (0.3٪) والنيون (0.2٪) والحديد (0.2 ٪).
تم تكوين التركيب الكيميائي الأصلي للشمس من الوسط البينجمي الذي تشكلت منه. في الأصل كان يحتوي على حوالي 71.1 ٪ من الهيدروجين و27.4 ٪ من الهيليوم و1.5٪ من المعادن الأخرى. كان الهيدروجين ومعظم الهليوم الموجود في الشمس قد تم إنتاجهما بواسطة التخليق النووي في أول 20 دقيقة من عمر الكون، وكانت العناصر الأثقل تُنتج من قبل الأجيال السابقة من النجوم قبل تكوين الشمس، وانتشرت في الوسط البينجمي خلال المراحل الأخيرة من الحياة النجمية وأحداث مثل المستعرات الأعظمية.
منذ تشكل الشمس، تضمنت عملية الاندماج الرئيسية دمج الهيدروجين مع الهيليوم. على مدى 4.6 مليار سنة الماضية، تغيرت كمية الهيليوم وموقعه داخل الشمس تدريجيا. داخل النواة، ارتفعت نسبة الهيليوم من حوالي 24 ٪ إلى حوالي 60٪ بسبب الانصهار، واستقر بعض الهيليوم والعناصر الثقيلة من الغلاف الضوئي باتجاه مركز الشمس بسبب الجاذبية. لم تتغير نسب المعادن (العناصر الأثقل).
يتم نقل الحرارة إلى الخارج من قلب الشمس بالإشعاع بدلاً من الحمل الحراري وبالتالي لا يتم رفع الانصهار للخارج بواسطة الحرارة بل تبقى في النواة، وبدأ نواة الهيليوم الداخلية بالتشكل تدريجياً ولا يمكن دمجها لأن جوهر الشمس في الوقت الحالي ليس حارًا أو كثيفًا بما يكفي لدمج الهيليوم. في الغلاف الضوئي الحالي، يتم تقليل الهيليوم و(العناصر الأثقل) حيث تشكل ما نسبته 84٪ مما كانت عليه في المرحلة الأولية (قبل بدء الاندماج النووي في القلب).
في المستقبل، سوف يستمر الهيليوم في التراكم في قلب الشمس، وفي حوالي 5 مليارات سنة ستؤدي هذه الزيادة التدريجية في النهاية إلى خروج الشمس من التسلسل الرئيسي وتصبح عملاقًا أحمر.
يُعتبر التركيب الكيميائي للغلاف الضوئي عادةً ممثلًاً لتكوين النظام الشمسي البدائي. عادةً ما يتم قياس وفرة العناصر الثقيلة من الطاقة الشمسية الموصوفة أعلاه باستخدام التحليل الطيفي للغلاف الضوئي للشمس وقياس الوفرة في النيازك التي لم يتم تسخينها حتى في درجة حرارة الانصهار. ويُعتقد أن هذه النيازك تحتفظ بتكوين نجم أولي وبالتالي لا تتأثر بتثبيت العناصر الثقيلة. هناك طريقتان تم الإتفاق عليهما فيما يخص التكوين الشمسي:
مجموعة عناصر الحديد المتأين المنفردة.
قامت مجموعة كبيرة من البحوث في عام 1970 مركزةً على البحث عن تراكيز مجموعة الحديد في الشمس. وعلى الرغم من أن تلك البحوث حققت نتائج مرضية إلا أن تحديد تراكيز بعض عناصر مجموعة الحديد (كالكوبالت والمغنسيوم) بقي صعباً حتى عام 1978 بسبب بنيتهم فائقة الدقة.
أنجز أول بحث كامل لدراسة قوى التذبذب على عناصر مجموعة الحديد المتأينة المنفردة في سنة 1962، وحسبت قوى التذبذب في سنة 1976. وفي سنة 1978 اشتقت تراكيز عناصر مجموعة الحديد المتأينة.
العلاقة بين الشمس والكواكب من حيث التجزئة الكتلية.
يفرض العديد من العلماء والباحثين عن وجود علاقة في التجزئة الكتلية بين تراكيب النظائر الشمسية والغازات النبيلة الكوكبية، على سبيل المثال الإرتباط بين النظائر الكوكبية والنيون والزينون في الشمس والكواكب. وساد الاعتقاد حتى سنة 1983 أن كل الشمس لها نفس التركيب الذي يملكه الغلاف الجوي الشمسي.
في سنة 1983 دعي أنه كان هناك تجزئة في الشمس نفسها سببت العلاقة التجزئية بين تراكيب النظائر للكواكب والرياح الشمسية المصطدمة بالغازات النبيلة.
قبل عام 1983، كان يعتقد أن الشمس بأكملها لها نفس تركيبة الغلاف الجوي الشمسي. في عام 1983، زُعم أن تجزئة الشمس نفسها هي التي تسببت في علاقة تكوين النظائر بين الغازات بواسطة الرياح الشمسية.
الهيكل والإنصهار.
تحتوي بنية الشمس على الطبقات التالية:
خلال دراسات مبكرة للطيف الضوئي للغلاف الضوئي، تم الكشف عن بعض خطوط الامتصاص التي لا تتشابه مع أي عنصر كيميائي معروف على الأرض. في عام 1868، افترض عالم الفلك جوزيف نورمان لوكير أن خطوط الامتصاص هذه نتجت عن عنصر جديد أطلق عليه اسم الهيليوم.
تمتد نواة الشمس من مركز الشمس إلى 20-25% من نصف قطر الشمس. وتزيد كثافتها عن 150 غ/سم (حوالي 150 ضعف كثافة الماء). تصل درجة الحرارة ضمن النواة إلى 15.7 مليون كلفن، في حين أن درجة حرارة سطح الشمس تصل إلى 5,800 كلفن. وفق تحليل المسبار سوهو فإن نواة الشمس تدور بسرعة أكبر من سرعة دوران المنطقة الإشعاعية. تنتج الطاقة الشمسية خلال معظم حياة الشمس من خلال الاندماج النووي من خلال سلسلة من المراحل تدعى بسلسلة تفاعل بروتون-بروتون، ومن خلال هذه العملية يتحول الهيدروجين إلى الهيليوم. بينما ينتج عن طريق دورة كنو فقط 0.8% من طاقة الشمس.
تعتبر نواة الشمس الطبقة التي تنتج معظم الطاقة الحرارية للشمس من خلال الاندماج النووي، فمن خلال الـ 24 % من نصف القطر الشمسي يتم إنتاج 99% من الطاقة. وتتوقف عملية الاندماج النووي ما بعد 30% من نصف القطر الشمسي، في حين أن بقية النجم يتم تسخينه عن طريق الانتقال الحراري. وهكذا فإن الطاقة الناتجة من النواة تنتقل منها خلال عدة طبقات لتصل إلى الفوتوسفير لتنتقل من ثم إلى الفضاء على شكل أشعة ضوئية وطاقة حركية للجسيمات.
تحدث سلسلة البروتون - بروتون ضمن نواة الشمس 9.2*1037 مرة في الثانية الواحدة. بما أن هذا التفاعل يستخدم أربع بروتونات حرة (نوى الهيدروجين) فإنه يحول 3.7*1038 بروتون إلى جسيم ألفا (نوى هيليوم) خلال الثانية الواحدة أي مايعادل حوالي 6.2 *1011 كيلوغرام في الثانية. ونظراً لأن اندماج الهيدروجين وتحوله إلى هيليوم يحرر حوالي 0.7% من الكتلة المنصهرة إلى طاقة، فيبلغ مجمل الكتلة المتحولة إلى طاقة حوالي 4.26 مليون طن/الثانية أو الطاقة الناتجة عن تحول هذه الكتلة تساوي 384.6 *1026 واط وهو ما يعادل الطاقة الناتجة عن انفجار 9.192*1010 كيلو غرام من التي إن تي في الثانية الواحدة. وتتحول المادة إلى طاقة وتشع كطاقة إشعاعية طبقا لقانون تكافؤ المادة والطاقة الذي صاغه أينشتاين في النظرية النسبية.
تتغير الطاقة الناتجة عن طريق الاندماج النووي تبعاً لبعدها عن مركز الشمس. توضح المحاكاة النظرية أن الطاقة الناتجة في مركز الشمس تصل إلى 276.5 واط/م3.
المنطقة الإشعاعية.
تكون المادة الشمسية في منطقة تقع على نصف قطر أقل من 0.7 من قطر الشمس، حارة وكثيفة بما فيه الكفاية بحيث يكون النقل الحراري الإشعاعي كبيراً لنقل الحرارة الكبيرة للنواة باتجاه الخارج. ولا يوجد في هذه المنطقة نقل حراري بالحمل، كما تتبرد المواد في هذه المنطقة من 7 مليون كلفن إلى 2 مليون كلفن بشكل يتناسب مع الارتفاع. هذا التدرج الحراري أقل من قيمة معدل السقوط الأديباتي والتي لا يمكن أن تؤدي إلى النقل بالحمل. الطاقة المنتقلة بواسطة إشعاع أيونات الهيدروجين وإنبعاثات فوتونات الهيليوم والتي تنتقل مسافة قصيرة قبل أن يعاد امتصاصها من أيونات أخرى. كما تنخفض الكثافة إلى مئة ضعف من منطقة تتراوح 0.25 من قطر الشمس إلى قمة منطقة الأشعاع (من 20 غ/سم3 إلى 0.2 غ/سم3)
تتشكل بين المنطقة الأشعاعية ومنطقة الحمل (حمل فيزيائي) طبقة إنتقالية تعرف بخط السرعة أو تاكولاين، تتميز هذا الطبقة بتغير حاد في نظام الدوران من دوران منتظم في المنطقة الإشعاعية إلى دوران تفاضلي في منطقة الحمل، مما ينتج عنه اجهادات قص كبيرة لتنزلق الطبقات الأفقية بعضها على بعض. حركة السائل المتواجدة في منطقة الحمل تختفي بشكل تدريجي من الأعلى إلى الأسفل بشكل يطابق المميزات الساكنة للطبقة الإشعاعية في أسفل منطقة الحمل، حالياً اقترحت فرضية الدينامو الشمسي حيث فرضت بأن الدينامو المغناطيسي في هذه الطبقة يولد الحقل المغناطيسي للشمس.
خط السرعة.
يتم فصل المنطقة الإشعاعية ومنطقة الحمل الحراري بطبقة انتقالية هي خط السرعة. هذه هي المنطقة التي يتغير فيها النظام الحاد بين الدوران المُوحد للمنطقة الإشعاعية والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري مما يؤدي إلى قص كبير بين الاثنين وهي حالة تنزلق فيها الطبقات الأفقية المتعاقبة بعضها البعض. في الوقت الحاضر، من المفترض أن ديناميكية المغناطيس داخل هذه الطبقة يولد المجال المغناطيسي للشمس.
منطقة الحمل الحراري.
اعتباراً من الطبقة الخارجية لسطح الشمس، نزولاً إلى ما يقارب 200000 كم باتجاه النواة (حوالي 70% من نصف قطر الشمس) تكون البلازما غير كافية أو غير حارة بما فيه الكفاية لنقل الطاقة الحرارية الداخلية للخارج عن طريق الإشعاع. نتيجة لذلك، يحدث انتقال للحرارة بواسطة الحمل حيث تحمل تيارات حرارية المواد الساخنة باتجاه سطح الشمس، وحالما تبرد هذه المواد تُحمل إلى أسفل منطقة الحمل لتتلقى حرارة من أعلى منطقة الإشعاع. تصل درجة الحرارة في المنطقة المرئية من سطح الشمس إلى 5700 كلفن، والكثافة إلى 0.2 غ/سم3 فقط (حوالي 1/6000 من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر).
تشكل الأعمدة الحرارية الناتجة عن النقل الحراري بالحمل سمات مميزة على سطح الشمس تعرف بالحبيبات الشمسية والحبيبات الشمسية الفائقة. يسبب الحمل الحراري المضطرب في هذا المنطقة تأثير دينامو صغير الذي يؤدي إلى نشوء قطب شمالي وقطب جنوبي مغناطيسي للشمس. الأعمدة الحرارية هي خلية بينارد لذلك تكون على شكل منشور سداسي.
الغلاف الضوئي.
يعرف السطح المرئي من الشمس بالغلاف الضوئي، وتكون الطبقة الأدنى من هذه الطبقة ذات عتامة للضوء المرئي، يصبح ضوء الشمس حراً بالانتقال إلى الفضاء فوق هذه الطبقة، ومنها تنتقل طاقة داخل الشمس للخارج. يرجع التغير في الخصائص البصرية للشمس في هذه الطبقة نتيجة تناقص كميات آنيون الهيدروجين والذي يمتص الضوء المرئي بسهولة.
وعلى العكس من ذلك ينتج الضوء المرئي إلكترونات تتفاعل مع ذرات الهيدروجين لتقلل من كمية آنيون الهيدروجين.
تبلغ سماكة الغلاف الضوئي مئات الكيلومترات وهي ذات عتامة أقل بقليل من هواء الأرض، لأن القسم الأعلى من الغلاف الضوئي أقل حرارة من الأدنى، وتظهر الصور الملتقطة للشمس بأنها ذات سطوع أعلى في المركز منه عن الأطراف أو بوجود سواد على أطراف قرص الشمس وهو مايعرف باسم سواد الأطراف.
يملك ضوء الشمس تقريباً طيف الجسم الأسود وهو ما يؤشر على أن درجة حرارتها حوالي 6000 كلفن، يتخللها خطوط طيف ذرية في الطبقات الضعيفة فوق الغلاف الضوئي.
تبلغ كثافة الجسيمات في الغلاف الضوئي حوالي 1023م3 وهو ما يعادل 0.37% من كثافة جسيمات الغلاف الجوي الأرضي عند مستوى سطح البحر. يعود ذلك لأن معظم جسيمات الغلاف الضوئي هي من الإلكترونات والبروتونات مما يجعل جسيمات الغلاف الجوي الأرضي أثقل بـ 58 ضعفا.
لوحظ خلال الدراسات المبكرة للطيف المرئي بأن بعض خطوط الطيف لا تتناسب مع أي مركب كيميائي معروف على الأرض. لذلك فرض جوزيف نورمان لوكير في سنة 1868 بأن هناك عنصر جديد موجود ودعاه بالهيليوم، ولم تمضِ سوى 25 سنة بعد ذلك حتى تم عزل الهيليوم على الأرض.
يُشار إلى أعلى الغلاف الضوئي من الشمس بالغلاف الجوي للشمس. ويمكن رصده بتلسكوب يعمل على الطيف الكهرومغنطيسي. يمكن تمييز خمس مناطق رئيسية في الغلاف الشمسي باستخدام أمواج الراديو أو أشعة غاما وهي : منطقة الحرارة المنخفضة والغلاف الملون ومنطقة الانتقال والهالة الشمسية والغلاف الشمسي. يُعتبر الغلاف الشمسي الطبقة الخارجية من الشمس حيث يتمدد الغلاف الشمسي بعد مدار بلوتو ليصبح غشاءاً شمسياً (غمد شمسي)، حيث تشكلت حدوده على شكل موجة صدمية في الوسط بين النجمي. تكون كلاً من الغلاف الملون ومنطقة الانتقال والهالة الأكثر حرارة من سطح الشمس. حتى الآن لم يبرهن السبب وراء ذلك، لكن يقترح أن أمواج ألففين لها الطاقة الكافية لتسخين الهالة
الطبقة الأقرب للشمس هي طبقة درجة الحرارة المنخفضة وتقع على ارتفاع 500 كم من الغلاف الضوئي، وتصل درجة الحرارة في هذه الطبقة إلى 4100 كلفن. وهذه الطبقة ذات درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية لتدعم وجود جزيئات الماء وأحادي أكسيد الكربون وأمكن تحديد وجود هذين المركبين باستخدام الخطوط الطيفية.
تتموضع فوق طبقة الحرارة المنخفضة طبقة الغلاف الملون، وهي طبقة يبلغ سمكها حوالي 2000 كم مهيمن عليها من قبل خطوط الطيف. وسُميت بهذا الاسم لأنها تُرى كوميض ملون في بداية ونهاية كسوف الشمس. تزداد الحراة في هذه الطبقة تدريجياً مع الارتفاع لتصل إلى حرارة 20000 كلفن بالقرب من أعلى هذه الطبقة. يصبح الهيليوم في الجزء الأعلى من هذه الطبقة متأيناً جزئياً.
تتواجد طبقة رقيقة بسمك 200 كم تقريباً وهي منطقة الانتقال، تتميز هذه المنطقة بالارتفاع السريع لدرجة الحرارة بحيث ترتفع من 20000 كلفن في نهابة منطقة الغلاف الملون إلى 1000000 كلفن. ويساهم تأين كامل الهيليوم في هذه المنطقة من الزيادة السريعة لدرجة الحرارة بحيث تساهم بتقليل التأثير التبريدي الإشعاعي للبلازما. لا تحدث منطقة الانتقال كحالة على ارتفاع ما، إنما تشكل هالة ضوئية حول الغلاف الملون وتظهر كوهج. من السهل رؤوية منطقة الانتقال من الأرض، كما من السهل رؤيته من الفضاء باستخدام معدات حساسة للأشعة فوق البنفسجية.
تمتد الهالة للخارج، وهي بحد ذاتها أكبر من الشمس. تمتد الهالة بشكل مستمر إلى الفضاء مشكلةً الرياح الشمسية، والتي تملأ كل المجموعة الشمسية. تملك الطبقة السفلى من الهالة بالقرب من الشمس كثافة جسيمات تتراوح ما بين 1015 إلى 1016م−3. يتراوح متوسط درجة حرارة الهالة والرياح الشمسية 1,000,000–2,000,000 كلفن، على الرغم من الحرارة في المناطق الأسخن تتراوح ما بين 8,000,000–20,000,000. حتى الآن لا توجد نظرية لحساب حرارة الهالة، لكن بعضاً من الحرارة عرفت بواسطة إعادة الاتصال المغناطيسي.
الغلاف الشمسي عبارة عن تجويف حول الشمس ممتلئ ببلازما الرياح الشمسية ويمتد لما حوالي 20 ضعف من نصف قطر الشمس أو الحدود الخارجية للمجموعة الشمسية. تعرف حدوده الخارجية بأنه الطبقة التي يصبح بها تدفق الرياح الشمسية أسرع من أمواج ألففين. الاضطربات والقوى الديناميكية خارج هذه الحدود لا تأثر على شكل الهالة الشمسية ضمنها، لأن المعلومات يمكن أن تسافر فقط ضمن سرعة موجة ألففين. دائماً الرياح المنتقلة للخارج عبر الغلاف الشمسي تشكل حقلا مغناطيسيا شمسيا على شكل لولبي، حتى تصطدم بالغمد الشمسي على بعد 50 وحدة فلكية. مر مسبار فوياجر 1 بجانب موجة صدمية والتي يعتقد أنها جزء من الغمد الشمسي. كما سجل كل من مسباري فوياجر مستويات عالية من الطاقة عندما اقتربا من حدود الغلاف.
الفوتونات والنيوترينو.
يتم امتصاص فوتونات أشعة غاما عالية الطاقة التي تم إطلاقها في البداية مع تفاعلات الاندماج في القلب تقريبًا بواسطة البلازما الشمسية في المنطقة الإشعاعية. تحدث إعادة الانبعاث في اتجاه عشوائي وعادة في طاقة أقل قليلاً مع تسلسل الانبعاثات والامتصاص، يستغرق الإشعاع وقتًا طويلاً للوصول إلى سطح الشمس. تتراوح تقديرات وقت السفر إلى الفوتون ما بين 10،000 و170،000 عام. في المقابل، لا يستغرق الوصول إلى السطح سوى 2.3 ثانية بالنسبة للنيوترينو، التي تمثل حوالي 2٪ من إجمالي إنتاج الطاقة للشمس.
نظرًا لأن نقل الطاقة في الشمس هي عملية تنطوي على فوتونات في توازن ديناميكي حراري مع المادة، فإن النطاق الزمني لنقل الطاقة في الشمس أطول، في حدود 30000000 سنة. هذا هو الوقت الذي تستغرقه الشمس للعودة إلى حالة مستقرة، إذا كان معدل توليد الطاقة في جوهرها قد تغير فجأة.
يتم إطلاق النيوترينو أيضًا من خلال تفاعلات الاندماج في القلب، ولكن على عكس الفوتونات، فإنها نادراً ما تتفاعل مع المادة، بحيث يتمكن جميعهم تقريبًا من الفرار من الشمس. لسنوات عديدة كانت قياسات عدد النيوترينو المنتجة في الشمس أقل من نظريات مشكلة نيوترينو الشمس. تم حل هذا التناقض في عام 2001 من خلال اكتشاف آثار تذبذب النيوترينو: حيث تنبعث من الشمس عدد من النيوترينو التي توقعت النظرية بذلك، ولكن أجهزة الكشف عن النيوترينو كانت مفقودة في 2/3 الشمس لأن النيوترينو قد غيرت بحلول وقت اكتشافها.
للشمس مجال مغناطيسي يتغير عبر سطح الشمس. مجاله القطبي هو 1-2 غاوس (0.0001-0.0002 طن)، في حين أن الحقل عادة 3000 غاوس (0.3 طن) في الملامح الموجودة على الشمس والتي تسمى البقع الشمسية و 10-100 غاوس (0.001-0.01 طن) في بروزات الطاقة الشمسية.
الشمس نجم نشط مغناطيسياً. فهي تدعم التغيرات القوية والتي تتنوع من عام إلى آخر، وتغير الأتجاه كل أحد عشر عاماً حول الذروة الشمسية. يؤدي الحقل المغناطيسي الشمسي إلى تأثيرات عديدة تدعى بمجملها النشاط الشمسي من ضمنها البقع الشمسية على سطح الشمس والانفجارات الشمسية والتغيرات في الرياح الشمسية والتي تحمل المواد عبر المجموعة الشمسية.
يتضمن تأثير النشاط الشمسي على الأرض الشفق القطبي وتعطل الاتصالات اللاسلكية والطاقة الكهربائية، ويعتقد أن النشاط الشمسي يلعب دورا كبيرا في تشكل وتطور المجموعة الشمسية. كما يغير النشاط الشمسي تركيب الغلاف الجوي الأرضي الخارجي.
جميع المواد في الشمس تكون بالطور الغازي وبلازما نتيجة حرارة الشمس العالية. مما يجعل من السهل للشمس أن تدور أسرع عند خط الإستواء (حوالي 25 يوماً) منها في خطوط العرض الأعلى (حوالي 35 يوماً قرب القطبين). ويسبب الدوران التفاضلي للشمس مع الارتفاع تتشابك خطوط الحقل المغناطيسي مع بعضها البعض مما يسبب حلقات من الحقل المغناطيسي تنشأ من سطح الشمس وتؤدي إلى تشكيلات هائلة من البقع الشمسية والتوهجات الشمسية. كما يسبب التشابك المغناطيسي هذا تأثير الدينامو الشمسي ودورة الأحد عشر عاماً للنشاط المغناطيسي الشمسي، حيث يعكس الحقل المغناطيسي الشمسي نفسه كل أحد عشر عاماً.
تحمل الرياح الشمسية الممغنطة الحقل المغناطيسي الشمسي معها مُشكلة ما يعرف باسم الحقل المغناطيسي البين كوكبي. وبما أن البلازما يمكنها أن تنتقل على طول خطوط الحقل المغناطيسي، يمتد الحقل المغناطيسي البين كوكبي بشكل قطري من الشمس، لأن الحقل المغناطيسي فوق وتحت خط الاستواء له نقاط قطبية مختلفة في الاتجاه أو بعيداً عن الشمس، وتوجد طبقة رقيقة من التيار الكهربائي عند مستوي خط الإستواء الشمسي، والتي تدعى تيار الغلاف الشمسي الدوري. يشابك دوران الشمس الحقل المغناطيسي والتيار الدوري على مسافة بعيدة على شكل حلزون أرخميدس مشكلةً بنية تدعى حلزون باركر.
الحقل المغناطيسي بين كوكبين أقوى بكثير من الحقل المغناطيسي الثنائي للشمس. وتتراوح قوة الحقل المغناطيسي الثنائي للشمس ما بين 50-400 ميكرو تسلا (عند الغلاف الضوئي) ويتناقص بنسبة عكسية مع مكعب المسافة ليصل إلى 0.1 نانو تسلا على مسافة تساوي بعد الأرض. في حين وحسب قياسات المسبارات الفضائية يكون الحقل المغناطيسي البين كوكبي على بعد الأرض يساوي 5 نانو تسلا.
الدورات الشمسية.
البقع الشمسية ودورات البقع الشمسية.
عادةً عند رصد الشمس مع فلترة مناسبة، فإن البقع الشمسية من الملامح التي ترى بسرعة، والتي تعرف بأنها منطقة من سطح الشمس تبدو أغمق من محيطها بسبب درجة حرارتها المنخفضة. تكون البقع الشمسية منطقة ذات نشاط مغناطيسي شديد حيث يثبط النقل الحراري بالحمل بسبب الحقل المغناطيسي الشديد، مما يقلل من انتقال الطاقة من المناطق الأكثر حرارة. يسبب الحقل المغناطيسي تسخي كبير في الهالة، مما ينتج عنه مناطق تكون مصادر لوهج شمسي شديد والانبعاث الكتلي الإكليلي. قد يبلغ مقطع بعض البقع الشمسية عشرات ألاف الكيلومترات.
عدد البقع الشمسية المرئية على الشمس غير ثابت، لكنه يتغير كل دورة مؤلفة من أحد عشر عاماً. في ادنى الدورة الشمسية عدد قليل من البقع يمكن رؤيته وأحياناً لا يمكن رؤية أي بقعة ويكون أغلبها عند خطوط العرض العليا. مع تقدم الدورة الشمسية يزداد عدد البقع الشمسية وتتحرك نحو خط الإستواء، هذه الظاهرة توصف بواسطة قانون سبورير. عادةً ما تنشأ البقع الشمسية بين زوجين من الأقطاب المغناطيسية. تتبدل الأقطاب المغناطيسية كل دورة شمسية، بذلك كل قطب مغناطيسي شمالي في دورة يتحول إلى قطب جنوبي في الدورة التالية.