השמש

מידע כללי

הטמפרטורה על פני השמש היא 5,785 מעלות קלווין (כ־5,512 מעלות צלזיוס) ואילו במרכזה היא מגיעה לכ־15.7 מיליון מעלות. החום הרב השורר במרכז השמש מאפשר קיום תהליכים תרמו־גרעיניים, ובפרט היתוך גרעיני, שהם מקור האנרגיה של השמש. קוטר השמש הוא 1,392,000 קילומטר ונפחה גדול פי יותר ממיליון מנפח כדור הארץ. מסתה גדולה ממסת כדור הארץ פי 300,000 בקירוב, והיא עשויה בעיקר ממימן (74%) והליום (24%). היא מכילה בשיעורים קטנים גם חמצן, פחמן, חנקן, ניאון, ברזל, צורן, מגנזיום, גופרית ויסודות אחרים.
השמש סובבת סביב צירה אך היא אינה גוף קשיח, וזאת ניתן לראות בכתמי השמש, שהם תוצאה של פעילות מגנטית חזקה על פני השמש. צבעם כהה יותר מפני השמש בגלל הטמפרטורה הנמוכה שלהם יחסית לפני השמש. מחזור הסיבוב של השמש סביב צירה משתנה בהתאם לקו הרוחב והוא המהיר ביותר באזור קו המשווה, כ-25 יום ואיטי ביותר קרוב לקטבים, למעלה מ-35 יום.
גילה המוערך של השמש הוא 4.567 מיליארד שנים. היא נעה במסלול בגלקסיית שביל החלב במרחק של כ־26 אלף עד 28 אלף שנות אור ממרכז הגלקסיה, ומשלימה סיבוב סביבו בכ־226 מיליון שנים.
קרני אור שיוצאות מהשמש מגיעות לפני כדור הארץ כעבור כ-8:15 דקות. הסיבה לכך היא המרחק שבין כדור הארץ לשמש (כ־150,000,000 ק"מ, או יחידה אסטרונומית אחת), והעובדה שהאור נע במהירות סופית.
לעיתים מסתיר הירח את השמש מעיני צופים הנמצאים על כדור הארץ. תופעה זו קרויה ליקוי חמה, ובמשך דורות רבים הטילה אימה על האדם.
סיווגה של השמש בדיאגרמת הרצשפרונג־ראסל הוא G2V שמשמעותו כי השמש היא כוכב צהוב מהסדרה הראשית, הנמצא בשלב בעירת המימן.

ההיסטוריה של השמש ועתידה

קיומם של יסודות כבדים במערכת השמש, כגון ברזל, זהב ואורניום, מצביע על כך שהשמש לא נמנית עם הדור הראשון של הכוכבים, כלומר, היא נוצרה משרידיהם של כוכבים קדומים יותר אשר יצרו יסודות כבדים אלה. הדרך הסבירה ביותר להופעת יסודות כאלה היא התהליכים הגרעיניים המתרחשים בהתפרצות של סופר נובה או מהתמרת יסודות דרך ספיגת נייטרונים בליבה של כוכב מסיבי מן הדור הראשון.
מסת השמש היא כ־1.9891x10³⁰ קילוגרם, קטנה מן הגבול התחתון ליצירת חור שחור (עבורו נדרשת ליבה של שלוש מסות שמש) או אף לכוכב נייטרונים (ליבה מינימלית של 1.46 מסות שמש, גבול צ'נדראסקאר). לפיכך, על פי המודל המקובל של מחזור החיים של כוכב, בעוד כחמישה מיליארד שנים יותכו כ־90% מהמימן שבליבתה להליום, והיא תהפוך לענק אדום. בשלב זה יתחיל היתוך נמרץ של גרעיני הליום בתהליך שנקרא "הבזק הליום", כשאז תעלה טמפרטורת הליבה שלה לכ־300 מיליון מעלות, והשכבות החיצוניות של השמש יתפשטו אל מעבר למסלולו הנוכחי של כדור הארץ. בהמשך, תנודות בטמפרטורה יגרמו לשמש להשיל את שכבותיה החיצוניות, שיהפכו לערפילית פלנטרית, וליבת השמש תהפוך לננס לבן המצטנן לאיטו בחלל. בחלוף הזמן תרד בהדרגה תדירות הקרינה, והננס הלבן יהפוך לננס שחור.

צבע השמש

צבעה האמיתי של השמש הוא לבן, ולכן קרני השמש נקראות "אור לבן". את צבעה הלבן ניתן לראות מחוץ לאטמוספירת כדור הארץ, כלומר בחלל. כאשר צופים בשמש על פני כדור הארץ, היא נראית צהובה במהלך היום על ידי פיזור ריילי, ונוטה במקצת לצבע הכתום בזמני הזריחה והשקיעה על ידי פיזור מיי.

מעטפת השמש

האנרגיה שנוצרת בליבת השמש עוברת בדרכה לפוטוספירה דרך נכבדה טרם הגעתה אל פני השמש וצאתה לחלל. חלקים שונים בפנים השמש מתנהגים בצורה שונה מבחינה תרמודינמית ולכן בשמש קיימים שני אזורים שונים בצורת העברת האנרגיה בהם.

האזור הקרינתי

באזור הקרינתי, פוטונים שנפלטו מליבת השמש נקלטים באטומים ונפלטים, וחוזר חלילה. רדיוס האזור הקרינתי הוא מ־0.2 מרדיוס השמש ועד ל־0.7 מרדיוסה.

האזור ההסעתי

האזור ההסעתי מאופיין בכך ש"בועות" חומר עולות בו מהאזור הקרינתי ועד לפוטוספירה. לאחר הגעתן אל פני השמש, החומר בבועות מתקרר, והחומר עתה יורד אל האזור הקרינתי, שם יחומם שוב. תנועה זו של בועות חומר אל פני השמש גורמת למראה המנוקד של השמש. לפי תאוריית הדינמו, תופעה זו היא אשר ממלאת את פני השמש באזורי צפון־דרום מגנטיים.
ההפרדה בין האזור ההסעתי לאזור הקרינתי נובעת מהבדלים בצפיפות, בטמפרטורה ובקצב ירידת הטמפרטורה כמרחק ממרכז השמש.

כתמי שמש מחזור סולרי

כתמי השמש מופיעים במחזור לא לגמרי סדיר של כ־11 שנים. בשיא המחזור מתעצמת כמות הכתמים פי 10 ויותר. מאחר שהכתמים נוצרים מהפעילות המגנטית של השמש ומהתפרצויות המשחררות לחלל חלקיקים טעונים הבאות בעקבותיה, יש למחזור הכתמים השפעה גם על כדור הארץ. דוגמה להשפעה ברורה היא הפרעות תקשורת, הנוצרות מהגעת החלקיקים הטעונים לאטמוספירה. כמו כן ההשפעה על התגברות תופעת זוהר הקוטב. לא ברור אם קיימת השפעה על האקלים בכדור הארץ. ידוע רק שבסוף המאה השבע עשרה ותחילת המאה השמונה עשרה חלה תקופת התקררות (תקופת הקרח הקטנה) בכדור הארץ, במקביל להפסקת תופעת כתמי השמש. שיא כתמי השמש האחרון התרחש בשנים 2000–2001.

מקור האנרגיה של השמש

משחר ההיסטוריה ידוע שקרינת השמש חיונית לחיים על כדור הארץ, אך לקדמונים לא הייתה כל דרך למצוא מה גורם לשמש לבעור.
את הניסיון הראשון בכיוון זה עשה ב־1848 רופא גרמני בשם יוליוס מאייר (Mayer), שחישב כי אם השמש (שממדיה כבר היו ידועים באותה עת) הייתה עשויה כולה פחם, היא הייתה יכולה לספק אנרגיה בקצב הנוכחי במשך 5,000 שנה בלבד. הוא בחן גם את האפשרות שמקור האנרגיה של השמש הוא מטאוריטים הפוגעים בה, אלא שכדי להקרין די אנרגיה באופן כזה, היה על המסה של השמש לעלות עם הזמן במידה משמעותית, בניגוד לתצפיות האסטרונומיות.
ב־1854 הציעו פון הלמהולץ ולורד קלווין שמקור האנרגיה של השמש בהתכווצות הגז המרכיב אותה. הם חישבו שבאופן כזה תוכל השמש לבעור כשלושים מיליון שנה. בתחילת המאה העשרים שיער אדינגטון שהשמש מנצלת תגובות גרעיניות. מכניקת הקוונטים לא הייתה קיימת אז, וכך לא יכול היה אדינגטון להוסיף פרטים להשערה זו.
בשנת 1925 הייתה ססיליה פיין־גפושקין לאדם הראשון שקיבל דוקטורט באסטרונומיה מאוניברסיטת הרווארד. בתוקף עבודתה הייתה הראשונה שפירשה נכון את ספקטרום אור השמש, והראתה שהשמש עשויה בעיקר ממימן ומעט הליום. מכיוון שעד לאותם הימים רווחה הסברה כי השמש מורכבת ברובה מברזל, פיין הוכרחה לחזור בה מדבריה.
ב־1938 הציע הנס בתה סדרה מורכבת של תגובות גרעיניות, המתאימות לטיפוסי הקרינה הנפלטים מן השמש; תגובות אלה הן הבסיס למה שמכונה היום "המודל הסטנדרטי של השמש". לפי בתה, בשרשרת תגובת של היתוך גרעיני המכונה שרשרת פרוטון־פרוטון, בסה"כ 4 אטומי מימן הופכים לאטום אחד של הליום (למעשה, 6 אטומי מימן מגיבים ליצור אטום הליום אחד, תוך פליטה של 2 אטומי מימן). 0.71% מהמסה החסרה הופך לאנרגיית חום, הקורנת מן הפוטוספירה. בקצב הקרינה שלה השמש יכולה לפעול כ־10 מיליארד שנים, וכיוון שהיא כבר קיימת כ־5 מיליארד שנים, הרי שנותרו לה עוד 5 מיליארד שנים להקרין אנרגיה.

יהדות

על פי התורה אלוהים ברא את השמש ביום הרביעי של ששת ימי הבריאה. היהדות אוסרת על כל אמונה בשמש כאל ועל פולחן אליה. בתפילת שחרית, אותה מתפללים לפי היהדות בכל בוקר, הוקדשה ברכה מיוחדת העוסקת בפלאי יצירת השמש. ברכת "יוצר המאורות" מברכת על יצירת השמש. בנוסף, ברכת החמה, בה מודים ומשבחים את האל על בריאת השמש וקיומה, נאמרת בכל תחילת מחזור של 28 שנים בה השמש מגיעה לנקודת התחלתה כפי שהייתה בשעת בריאתה (לפי סיפור הבריאה בספר בראשית) באותו יום בשבוע (רביעי) ובאותו זמן ביום (הרבע הראשון של היום).
הלוח העברי מבוסס בעיקרו על פי מחזוריות של היראות הלבנה תוך כדי תיאום לשנה השמשית. מדי כשנתיים או שלש שנים, על פי מחזוריות קבועה, מוסיפים חודש (אדר) לשנה, הנקרא עיבור השנה כדי לתאם את שנת החמה עם ספירת חודשי הלבנה, כך שהחג פסח יישמר בעונת האביב, כמו שכתוב בפסוק "שמור את חודש האביב".

יוון

בתקופות מאוחרות המשיכו גם היוונים בהאנשת השמש במיתולוגיה שלהם והאל הליוס אשר רכב על כרכרת אש בשמים, היה יוצר את היום, ואז רוכב למחילה תת־קרקעית ובכך יוצר את הלילה. בשלבים מאוחרים היה אפולו אל השמש הראשי של היוונים.

רומא

בחמש מאות שנות שלטונה של האימפריה הרומית אומצו האלים השונים מהתרבות היוונית ואת הליוס החליף אל השמש סול. הכינוי "סול אינביקטוס" (Sol Invictus) שמשמעותו "השמש הבלתי מנוצחת" אומץ למספר אלי שמש נוספים והוטבע על מטבעות רומיים שונים במהלך המאה ה־3 והמאה ה־4.

נצרות

חוקרי האיקונוגרפיה הנוצרית מצאו הרבה דימויים המזהים את ישו עם השמש כמו הכתר הזוהר, הכרכרה הבהירה ויש המשערים כי המשיכה הנוצרית ל־25 בדצמבר מקורה בטקסים פגניים לציון אל השמש.