tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
תהליך הפוטוסינתזה הוא האחראי לחידוש החמצן שבאוויר, ושמירת ריכוזו, למרות ניצולו בתהליכי בעירה אביוטיים שונים ובנשימה התאית של כל היצורים האארוביים, כולל הצמחים.
הפוטוסינתזה של האצות באוקיינוסים אחריות ל-90% מהחמצן המשתחרר לאטמוספירה.
גם ליערות יש תרומה חשובה בשמירה על הרכב האטמוספירה וקליטת עודפי הפחמן הדו – חמצני בפוטוסינתזה.
בכך תורמים הצמחים לצמצום אפקט החממה, ולכן יש סכנה רבה בבירוא היערות המשווניים הגדולים באגן האמזונס ובאפריקה.
החוקר האיטלקי ג'אקומו סיאמייקן ניבא ב-1912 כי אנרגיה סולארית יכולה לשמש כפתרון לבעיית אנרגיה עתידית.
לאור החזון של סיאמייקן, ניתן לתאר יצירת מערכת סינתטית לאספקת אנרגיה מאור השמש, בהסתמכות על עקרונות הפוטוסינתזה שמתרחשת בטבע, כיצירת עלה סינתטי.
מערכת כזו יכולה לנצל את אנרגיית השמש ובעזרתה להפיק אנרגיה חלופית – גז מימן, תוך ניצול מקור מים קיים וללא השקעת אנרגיה נוספת מעבר לאנרגיית השמש.
במערכת פוטוסינתיזה סינתטית אנו צריכים לתכנן תהליך אפקטיבי שבו:
יכול להיקלט פוטון באמצעות מולקולה שקולטת צבע – "כרומופור".
ייווצר מצב שבו המטען מופרד, באמצעות העברת האלקטרון מזרז החמצון לזרז חיזור.
ייצברו שני אלקטרונים ברציפות בזרז החיזור, שישמשו לחיזור של שני הפרוטונים, למימן מולקולארי.
תתאפשר התחדשות הכרומופור בהעברת אלקטרון מזרז החמצון.
אחרי העברת ארבעה אלקטרונים מזרז החמצון אל זרז החיזור, זרז החמצון יוכל להתחדש על ידי העברה של ארבעה אלקטרונים, משתי מולקולות של מים, ליצור מולקולה אחת של חמצן מולקולארי (O2) וארבעה פרוטונים.
כדי לפתח מערכת יעילה של פוטוסינתזה סינתטית, יש להפיק יון מימן, כפי שנוצר בצמח, כתוצאה מחיזור של הפרוטונים המתקבלים בעת חמצון מים (H2O).
לשם כך יש לפתח תחילה זרזים לפירוק המים, בתהליך אלקטרוכימי.
זרזים כאלה יהיו חייבים לדמות את זרז החמצון הנמצא בצמח, מתוך הנחה שדמיון מבני יוביל לדמיון באופן הפעולה.
ה- הוא הזרז בצמח שבעזרתו מתרחש חמצון המים.
ה-OEC הוא קומפלקס המורכב מ-4 אטומי מנגן (Mn), אטום סידן (Ca) ואטומי חמצן מגשרים, בעל הנוסחה הכימית Mn4O5Ca.
תהליך הפוטוסינתזה מתחיל כשפוטון פוגע במולקולת כלורופיל.
מולקולת הכלורופיל פולטת קוואנטת אנרגיה שנקראת אקסיטון.
האקסיטון מגיע למרכז הריאקציה בתהליך הנמשך פיקושנייה, כלומר מיליונית של מיליונית שנייה.
אין להסביר מהירות זאת במנגנונים ביולוגיים קלאסיים.
בנוסף, אם האקסיטון יעשה את דרכו בצורה אקראית, אנרגיה רבה תלך לאיבוד בגלל התנגשויות עם המולקולות האחרות.
אבל מדידות מדויקות בעזרת קרן לייזר הראו שנצילות הפוטונים היא כמעט מאה אחוז.
מהירות כזאת ונצילות כזאת אפשר להסביר רק בעזרת מכניקת קוואנטים.
בתחום הקוואנטי חלקיק יכול להימצא בכמה מקומות בבת אחת, על פי עקרון האי-ודאות.
נראה שהאקסיטון מתפשט כמעין גל בתוך התא.
בצורה כזאת הוא מגיע למרכז הריאקציה בדרך הקצרה ביותר.
לא היה צפוי לראות אפקטים קוואנטיים בסביבה המורכבת והחמימה של תא חי, בעוד תופעות קוואנטיות זקוקות לקוהרנטיות, ולכן מוכרות רק בתנאי מעבדה קיצוניים של לחץ נמוך וטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט.
כאשר חלקיק מוקף בשלל אטומים אחרים כמו בכלורופלסט, האינטראקציה עם הסביבה גורמת לדה-קוהרנטיות והאפקט הקוואנטי מתמסמס בפרק זמן קצר בהרבה מזה שבו האקסיטונים בפועל מגיעים למרכז הריאקציה.
אין כיום הסבר כיצד מתאפשרת ההתנהגות הקוואנטית שנצפית בתהליך הפוטוסינתזה.
קיימת השערה שמולוקלות הכלורופיל מייצרות ביניהן סוג של סדר וקוהרנטיות.
פוטוסינתזה היא אחת התופעות שנחקרת בתחום החדש של ביולוגיה קוונטית.
הפוטוספירה היא השכבה הראשונה העוטפת את את ליבתו של כוכב בו מתרחש היתוך גרעיני, ובה מתרחש המעבר מאנרגיית ההתכה הגרעינית לאור וחום.
קרינת הפוטוספירה עוברת בהמשך לשכבות הכרומוספירה והעטרה (קורונה), ומשם לחלל.
מימנה מתפרצים התפרצויות סולריות, שחוצות את הכרומוספירה והקורונה.
הפוטוספירה היא האזור שבו קרינת האור דומיננטית.
נתונים פיזיקליים של פוטוספירת השמש
טמפרטורה: יורדת מכ-6,500K (מעלות קלווין) בבסיס השכבה לכ-4,400K בחלקה העליון.
טמפרטורה אפקטיבית: כ-5,778K (זו הטמפרטורה שקובעת את הספקטרום).
צפיפות: כ-10-4 ק"ג/מ"ק בחלקה התחתון.
לחץ: כ-0.1 בר (יחידת לחץ) בבסיס השכבה.
הרכב: בעיקר מימן (73%) והליום (25%), עם יסודות כבדים בכמויות קטנות.
כרומוספרה (Chromosphere) – שכבה דקה יחסית מעל הפוטוספרה (מספר אלפי ק"מ בממוצע), פחות צפופה, והצבע הנראה שלה באור לא מקוטב הוא אדמדם (Hα, האופייני למימן מעורר)) כתוצאה מבליעת אור בתחום הכחול עד על-סגול ונראית בתצפית מכדור הארץ רק באור מקוטב או בתצפית עקיפה כמו בליקוי מלא או בעזרת מסנני Hα.
הטמפרטורות מתחילה בערכים שמעט גבוהים מהפוטוספרה ובניגוד למצופה עולה עם הגובה (המרחק מהליבה (core)) בערכים של 3000 עד 5000K תלוי באזור ובשעה.
הכרומוספרה דינמית מאוד ומנוהלת על-ידי השדה המגנטי.
עטרה (Corona) – השכבה החיצונית של האטמוספירה של השמש מתפרסת למיליוני קילומטרים, מאוד דלילה אך חמה מאוד (טמפרטורות טיפוסיות של ~1–2 מיליון K ואף יותר באזורים פעילים).
קורונה נצפית בעל-סגול ורנטגן (EUV/X-ray) ובליקוי כמבנה הלבן זוהר.
מנגנון החימום המדויק של הקורונה עדיין נושא למחקר (גלי הלם, שהן התפרצויות אקראיות של ריקון אנרגיה מגנטי).
פני העטרה אינם חלקים, אלא מאופיינים בצברים דמויי גרעינים המסודרים בדומה לסידור גרעיני החמנית המצויה הנוצרים מזרמי פלזמה לוהטת שעולים משכבת ההסעה ומקרינים אור.
קצותיהם הכהים של הגרעינים הם גז שהצטנן, היורד חזרה לשכבת ההסעה.
קרינת האור הינה תוצאה מצטברת של פליטת פוטונים שמקורם בשכבה עצמה כתוצאה מקרינת הפלסמה הלוהטת יחד עם פוטונים שנוצרים בליבה בתהליך הגרעיני של התכת מימן להליום.
קרינה נראית: הרוב המוחלט של קרינת אנרגיה.
ליבת השמש מתנהגת כמעט כגוף שחור בטמפרטורה של כ-5,778K.
פוטונים הנפלטים מהליבה ויוצרים אור בפוטוספירה.
פס אור צהוב-ירוק: השיא של הקרינה (כ-500 ננומטר).
אולטרא-סגול: (על סגול) חלק קטן יחסית מסך כל הקרינה מהפוטוספירה עצמה (הרוב מגיע משכבות גבוהות יותר).
קווי בליעת אור: בספקטרום נראים אלפי קווי בליעה (קווי פראונהופר) הנוצרים מבליעת אורכי גל האופייניים לאטומים שונים, כאשר בפוטוספירה הקווים השל מימן והליום הם הדומיננטיים.
תופעה זו נקראת "פרדוקס הטמפרטורה של השמש": הטמפרטורה בפוטוספירה יורדת עם הגובה (המרחק מהליבה) מ-6,500K ל-4,400K.
אבל במעבר לכרומוספירה ואחר כך לעטרה הטמפרטורה עולה שוב לכ-20,000K ובעטרה היא מגיעה למיליוני מעלות.
איך האנרגיה מועברת נגד הזרם התרמודינמי זוהי אחת התעלומות המרכזיות בפיזיקה סולארית:י.
ייתכן והגורם הם זרמי ההסעה (קונבקציה) הנגרמים על-ידי שדות מגנטיים.
אזור המעבר: בין הפוטוספירה לכרומוספירה יש אזור מעבר קצר (כ-100 ק"מ) שבו הטמפרטורה מתחילה לעלות.
תופעה הנצפית מכדור הארץ, ומשתנה לעיתים.
כתמי שמש בגדלים שונים מופיעים ונעלמים לעיתים תוך דקות ולעיתים במשך חודשים.
כתמי השמש הם תופעה מורכבת, שבבסיסה תופעות המתחילות בפוטוספירה ונמשכות דרך הכרומוספירה והעטרה.
אף כי היא נצפית מפני השמש (על העטרה), הבסיס ליצירת כתמי השמש היא הפוטוספירה.
תצפיות מראות קשר בין תופעות אקלימיות על כדור הארץ וכתמי השמש.
משך חיים: כתמים קטנים: ימים בודדים, כתמים בינוניים: שבועות, כתמים גדולים: חודשים (הרקורד הוא כ-3 חודשים).
מיקום: בעיקר בין קווי רוחב ±5° ל-±35° של השמש (נדיר בקווים גבוהים יותר או בקו המשווה).
מגנטיות: השדות המגנטיים העוצמתיים האופייניים לכתמי השמש מעכבים את ההסעה התרמית, ולכן הטמפרטורה יורדת.
גרנולציה (Granulation): תבנית של "תאים" בהירים וכהים בגודל של כ-1,000 ק"מ, הנוצרים מזרמי הסעה שמעלים פלזמה חמה ומורידים פלזמה קרה יותר.
פקולות (Faculae): אזורים בהירים סביב כתמי השמש, נראים בעיקר בקצוות הדיסק הסולארי.
החשכת קצוות (Limb Darkening): השמש נראית כהה יותר בקצוות הדיסק שלה, ההתקררות, והבליעה של אטומים שנפלטים מהשמש גורמים לנראות של טבעת שחורה.
אוסילציות (Solar Oscillations): תנודות מחזוריות של פני השטח בתדרים שונים, שמשמשות לחקר המבנה הפנימי של השמש (הליו-סיסמולוגיה).
מבנה פנימי של כתם שמש
כתם כהה על רקע האור המוקרן מהעטרה ונראה היטב מכדור הארץ, נחקר בהרחבה במאה השנים האחרונות.
מתברר שהוא מורכב מאזורים שונים וכן מזרימות של פלסמה, חום ושדות מגנטיים.
אומברה (Umbra): החלק המרכזי והכהה ביותר של הכתם שבו הטמפרטורה: 3,700-4,200K (לעומת 5,778K בפוטוספירה הרגילה) עוצמת שדה מגנטי: 2,500-4,000 גאוס (פי 1,000 מהשדה הממוצע) צפיפות: גבוהה יותר מהפוטוספירה הרגילה.
נראה כהה כי פולט פחות אור (רק כ-25% מהבהירות הרגילה).
פנומברה (Penumbra): האזור המקיף את האומברה: רוחב: פי 2-3 מקוטר האומברה.
מבנה סיבי: נראים "סיבים" רדיאליים היוצאים מהאומברה.
זרימות: תנועות של פלזמה לכיוון החוצה ("Evershed flow") במהירויות של 1-2 ק"מ/שנייה.
היווצרות כתמי שמש — המנגנון הפיזיקלי
מקור: שדות מגנטיים חזקים ("צינורות" פלזמה מגנטיים) שעולים מתוך האזור הקונבקטיבי מהליבה לפוטוספירה ונובעים מאפקט הדינמו (יצירת כוח חשמלי על-ידי שדות מגנטיים חזקים) השמשי
העיקרון: שדה מגנטי חזק מדכא תנועות קונבקציה (העברת חום על ידי זרמי גז) באותו אזור ולכן פחות אנרגיה מגיעה אל פני השטח והטמפרטורה יורדת שם ביחס לסביבה.
התוצאה: בהירות נמוכה יותר ולכן אזור האומברה כהה יחסית.
תופעת הדיפול: הופעת כתמי השמש כרוכה בהתארגנות של זוגות כתמים בעלי קוטביות מגנטית הפוכה (ביפולריות): נוצר מצב שבו כתם נותן (leading) וכתם עוקב (trailing).מערכת הדיפול גורמת לסידור הזרמים העולים ויורדים בהתאם לשדות המגנטיים ההופכיים.
התפתחות והתנהגות של כתמי השמש
ההופעה: מתחילים כ-"נקודות חלולות " (pores) קטנות הגדלות ומפתחות פנומברות (זרמים עולים דמויי סיבים) תוך 1-2 ימים.
קיטוב מגנטי: בדרך כלל מופיעים בזוגות (דיפול) או קבוצות עם קיטוב מגנטי מנוגד (קוטב צפוני ודרומי)
חוק שפורר: (Spörer's Law): (חוק שפֶּורר (Spörer's Law), ע"ש האסטרונום הגרמני גוסטב שפֶּורר, שחי במאה ה־19) מתאר את השינוי במיקומם של כתמי השמש לאורך מחזור השמש (כ~11 שנים):בתחילת המחזור הכתמים מופיעים בקווי רוחב גבוהים (±35°), ובסוף המחזור קרוב יותר לקו המשווה (±5°).
התפוררות: מתפרקים בהדרגה, הפנומברה נעלמת קודם.
מחזור שוואבה (Schwabe Cycle): (קרוי על שם האסטרונום הגרמני היינריך שוואבה (Heinrich Schwabe), שבשנת 1843 פרסם את תצפיותיו רבות השנים על כתמי השמש.
) שוואבה הבחין שיש מחזוריות ברורה במספר הכתמים על פני השמש, החוזרת בערך כל 10–11 שנים.
לפי השערתו הם משפיעים על אקלים כדור הארץ.
הליוסיסמולוגיה - מדע החוקר את התנודות בשכבות השמש.
אורך המחזור: בממוצע 11 שנים, אך בפועל משתנה בין 9 ל־14 שנים.
מינימום שמשי (solar minimum): תקופה שבה מספר הכתמים נמוך במיוחד ולעיתים כמעט לא נראים כתמים.
מקסימום שמשי (solar maximum): תקופה שבה יש שפע כתמים, פליטות אנרגיה חזקות מהעטרה וסערות שמש רבות.
כתמי שמש כמדד: מספר הכתמים הוא הסמן הנפוץ ביותר לקביעת מצב המחזור.
קשר מגנטי: המחזור המגנטי של השמש הוא למעשה כ־22 שנה (שני מחזורי שוואבה עוקבים), כי בכל מחזור היפוך כיווני השדה המגנטי מתרחש.
דיאגרמת הפרפר (Butterfly Diagram): ייצוג גרפי של תנועת הכתמים לכיוון קו המשווה לאורך המחזור
חוקים נוספים שקובעים את מיקום כתמי השמש בהתאם לתצפיות מכדור הארץ הם:
חוק הייל (Hale's law): קובע את הקשר בין הקיטוב המגנטי של זוגות כתמים לבין ההמיספרה שלהם, ומשתנה בכל מחזור.
חוק ג'וי (Joy's law): קובע נטייה (tilt) של קבוצות כתמים ביחס לקו המשווה של השמש.
כוחות גזירה הנובעים מהתנועה הדיפרנציאלית של שכבות השמש (ראה בהמשך).
גרנולציה היא התופעה של יצירת אגרגטים הנצפים מכדור הארץ כפני חמנייה.
יש מספר סוגים של גרנולציה, הנצפים בעיקר מהעטרה (קורונה) אבל נוצרים למעשה כבר בפוטוספירה.
ההבדלים נקבעים בגודל האגרגט ובמשך הזמן שמתקיים.
מרכז התא (בהיר): נגרם על-ידי פלזמה חמה העולה מהליבה, פורצת דרך הפוטוספירה והכרומוספירה.
תנועה כלפי מעלה במהירות של 1-2 ק"מ/שנייה פליטת אור חזקה יותר.
שולי התא (כהים): פלזמה קרה יורדת והטמפרטורה נמוכה יותר.
ההתקררות גורמת לתנועה כלפי מטה, במתווה של אזורים צרים יותר בין התאים (כ-100 ק"מ רווח בין התאים)
מהירות תנועה: מהליבה את פני העטרה 1-2 ק"מ/שנייה.
תופעה שהתגלתה בשנות ה-80 של המאה העשרים גודל: 5,000-10,000 ק"מ (בין גרנולציה לסופרגרנולציה).משך חיים: כ-3-5 שעות.
מחלוקת: קיימת מחלוקת מדעית אם זו תופעה נפרדת או שילוב של שתי התופעות: גרנולציה רגילה וסופרגרנולציה:
מיקום: יכולות להיות קשורות לזרמי הסעה עמוקים יותר בתוך הליבה.
הגדרה: תבנית של שדות מגנטיים המרוכזים בשולי תאי הסופרגרנולציה.
עוצמה: שדות של 100-200 גאוס (חלשים מכתמים אך חזקים מהרקע).
תפקיד: מקור לחימום הכרומוספירה והקורונה.
ייתכן ויש להם קשר לפרדוקס הטרמלי של השמש.
התפרצויות של פלסמה לוהטת, שדות מגנטיים וקרינת UV, מתפרצות למרחק של מאות אלפי קילומטר מהעטרה.
אף כי אינן נמצאות בכתמי השמש, ייתכן ויש להן קשר לאירועים הגורמים ליצירת כתמי שמש.
בהירות: בהירות יותר ב-10-30% מהפוטוספירה הרגילה.
טמפרטורה: כ-100-300K יותר חמות מהסביבה
גודל: מאות עד אלפי ק"מ.
משך חיים: מספר שעות עד ימים.
קשר לכתמי שמש: מופיעות סביב כתמי שמש, לפני הופעתם ואחרי היעלמותם.
אזורים פעילים: מרוכזות באזורים של פעילות מגנטית
תצפית: השמש נראית בהירה במרכז הדיסק וכהה יותר בקצוות.
הבהירות בקצה היא כ-40-50% מהבהירות במרכז (תלוי באורך הגל).
גאומטריה: במרכז הדיסק: אנחנו מסתכלים ישר לתוך הפוטוספירה, רואים לעומק האופטימלי (τ=2/3) שם הטמפרטורה היא הגבוהה ביותר.
בקצוות: קו הראייה עובר בזווית, חודר פחות עמוק, ורואים שכבות גבוהות וקרות יותר (טמפרטורה נמוכה ב-1,000-2,000K).
תלות באורך גל: באור כחול: החשכה חזקה יותר (50-60%),באור אדום: החשכה חלשה יותר (20-30%),סיבה: עומק אופטי שונה באורכי גל שונים.
משוואה: המשוואה המתמטית הבסיסית: I(θ) / I(0) ≈ a + b·cos(θ).כאשר θ היא הזווית מהמרכז, ו-a,b הם מקדמים שתלויים באורך הגל.
החשכת קצוות הפוכה: בהירות יותר ליד קצוות הדיסק הסולארי (ההפך מהחשכת קצוות רגילה).הסיבה: בתצפית ליד הקצוות, רואים אותן מזווית שבה גובהן הגדול יותר מאפשר לנו לראות לעומק גדול יותר.
אוסצילציות (תנועה הרמונית מחזורית) סולאריות
תיאור: תנודות מחזוריות בהליוספרה שהתגלו ב-1960 על ידי רוברט לייטון.
מנגנון: גלי p (גלי לחץ): גלים אקוסטיים שנוצרים בתוך השמש, מלכודת תהודה: הגלים נכלאים בין הפוטוספירה (שם הטמפרטורה יורדת) לבין עומקים גדולים בליבה (שם מהירות הקול עולה)
קיימות גם תנודות של 3דקות ואף פחות וגם של שעות, שכנראה תלויות בשינויים בגלי הכבידה של הליבה..
האוסצילציות קשורות גם להבדלים בכיוון סיבוב (מחזור) הליבה והקורנה לעומת הפוטוספירה והכרומוספירה.
ב-1814יוזף פון פראונהופר גילה שכאשר מעבירים אור דרך גז, ומפצלים אותו במנסרה לספקטרום הנראה מקבלים קווים שחורים האופייניים לכל אטום או מולקולה הנמצאים בתווך.
הקווים נובעים מבליעת פוטונים על-ידי האלקטרונים המקיפים את האטום.
בשיטה זו, ניתן לקבוע את המבנה הכימי של גזים הנמצאים בין מקור האור למנסרה.
קיימים למעלה מ-25,000 קווי בליעה בספקטרום הנראה והאינפרא-אדום הקרוב, וגם לקווי בליעה בתחום העל-סגול.
הקווים החזקים מסומנים באותיות (A, B, C, D, E, F, G, H, K...) לפי סדר הופעתם בספקטרום.
נקראים קווי פראונהופר הקווים עיקריים הנצפים באטמוספירה של השמש: המקור של רובם הוא בפוטוספירה, בכרומוספרה נבלעים חלק מאורכי הגל בתחום הסגול והעל-סגול, והעטרה מפיצה את הקרינה.
שימוש: תצפיות שגרתיות על פעילות סולארית.
קווי מגנזיום b: אורך גל: 517.3 ננומטר, חוזק: חזק מאוד
תופעת הברקים הנצפים בשמש היא רחבה.
למרות שהברקים הסולאריים עצמם מתרחשים בעיקר בכרומוספירה והעטרה, השורשים שלהם בפוטוספירה: הברקים נגרמים על-ידי שחרור מטענים חשמליים רבי עוצמה בין קטבים שליליים וחיוביים בשכבות השמש, שנוצרים בהשפעת שדות מגנטיים.
מהירות הסיבוב של שכבות השמש סביב הליבה משתנה, ובעקבות השדה המגנטי של הליבה נוצרים זרמים של אלקטרונים (אפקט הדינמו) ואטומים טעונים כפלסמה.
המקור: קשתות של שדה מגנטי שמחברות אזורים עם קיטוב מנוגד.
המקום: תצפיות מראות שהשדות מעוגנים בפוטוספירה.
ההשפעה: שדות מגנטיים גורמים לפיתול ועיוות של קווי השדה החשמלי האוגר אנרגיה, בנקודות המפגש של קווי הכח המגנטים משתחררת אנרגיה של זרם של פלסמה מיוננת.
ברקים לבנים (White Light Flares): ברקים חזקים מאוד שנראים גם באור לבן בפוטוספירה, ומכאן ההנחה שמקורם כבר בפוטוספירה.
עלייה בבהירות: עלייה חדה ומקומית בבהירות הפוטוספירה
נדירות: רק הברקים החזקים ביותר (X-class) נצפים מכדור הארץ.
הגדרה: פילמנטים הם קווים כהים הנראים כסיבים על הדיסק הסולארי, המתנשאים מעל הפוטוספירה לתוך הכרומוספירה והעטרה.
טמפרטורה: כ-8,000K (קרירים יחסית לסביבת העטרה, שבה, כזכור, עולה מאד הטמפרטורה.)
גובה: 5,000-100,000 ק"מ מעל הפוטוספירה, כלומר מעבר לכרומוספירה אל תוך העטרה.
הפילמנטים מופיעים כסיבים ארוכים וכהים בתמונות Hα (בליעה של מימן מיונן) שמקורם בזרמים קרים יותר או זרמים של גזים.
העיגון של השדות המגנטיים שתומכים בפילמנטים הוא בפוטוספירה: לעיתים קרובות נמצאים מעל הגבול בין אזורים עם קיטוב מגנטי מנוגד בפוטוספירה ומעבר לה.
סיבוב דיפרנציאלי של שכבות השמש והפוטוספירה
הגורמים להבדלים בתנועה הם הסעה: זרמי ההסעה בשכבת ההסעה (בין הליבה לפוטוספירה) גורמים למהירות סיבוב שונה בקווי רוחב שונים.
שימור תנע זוויתי מקומי: כל "חבילת" פלזמה שמרת את התנע הזוויתי שלה תוך כדי תנועה.
בגלל הסיבוב הדיפרנציאלי, נקודה בקו המשווה "עוקפת" נקודה בקווי רוחב גבוהים פעם אחת בכל 2-3 חודשים.
מבנה השכבות: מהפנים החוצה: ליבה: סיבוב קשיח (~27 ימים בכל העומקים) מעליה: אזור הפוטוספירה: אזור של סיבוב קשיח הנקרא טכוקליין שאחריה שכבת מעבר צרה ומעליה אזור הסעה תחתון: כך נוצר מעבר הדרגתי לאזור הסעה עליון הנכלל בכרומוספירה והעטרה.
כח גזירה אדיר (Shear): גרדיאנט המהירות בטכוקליין הוא הגבוה ביותר בכל השמש, שמתבטא במאמצי גזירה של מאות מטרים לשנייה על פני מרחק של אלפי ק"מ שיוצרת תנאים אידיאליים למתיחת שדות מגנטיים ויצירת אפקט הדינמו.(יצירת זרם חשמלי כתוצאה מתנועה מוליך חשמל בשדה מגנטי), וכתוצאה מכך הסטה של זרמי הסעה וזרמי הפלסמה.
השפעת הסיבוב הדיפרנציאלי על מחזור השמש
ההפרשים בין מהירות הסיבוב של השכבות העוטפות את הליבה, יוצרים הצטברות של מתח חשמלי וכוחות של הסעה שנאגרים בטכוקליין עד שמתפרצים ב" התפרצויות השמש" בערך כל 11 שנים, השדה מתמתח והופך לשדה טורואידלי (מזרח-מערב) חזק ביותר, המגיע לעוצמה של עשרות אלפי גאוס.
שחרור מחזורי: כשהשדה מגיע לעוצמה קריטית בערך כל 11 שנים, "צינורות מגנטיים", (קווי כח מגנטיים) נמתחים מהליבה כלפי מעלה, פורצים דרך שכבת ההסעה ומגיעים לפוטוספירה ככתמי שמש.זה ההסבר המקובל למחזוריות של פעילות כתמי השמש.
הסעה היא העברת חום על-ידי זרימה של פלזמה המשתחררת מהליבה בליבה ועולה למעלה לפוטוספירה.
מעבר זה קשור גם לפרדוקס הטמפרטורות שבין הפוטוספירה, הכרומוספירה ועטרה.
זרמים של פלזמה לוהטת,(5000-6000K) וקרינה זורמים מהליבה דרך הפוטוספירה לכרומוספירה ולקורונה.
קירור: כשהיא מגיעה לפוטוספירה, מתחילה להתקרר, ככל שההסעה עולה היא מתקררת (יוצא מהכלל זאת תופעת ההתחממות הפתאומית במעבר לכרומוספירה)בפלסמה המתקררת גם מאירה, ומייצרת אנרגיית קרינה העוברת לכרומספירה ולעטרה שנשלחת לחלל.
כשמגיעה הפלסמה הלוהטת לעטרה, היא מתקררת ויורדת בזרם מקביל לפלסמה שעולה.
במבט מכדור הארץ מבחינים בגרנולציות שנוצרות על פני השמש מתנועת הקונבקציה של הפלסמה.
זמן מחזור: כ-1-2 שבועות להעברת חומר מהעומק לפני השטח.
טורבולנטיות: התנועה טורבולנטית ומורכבת מאוד
הפוטוספירה מהווה שכבה דקה סביב הליבה, אבל השפעתה על האור והחום המוקרנים מהשמש היא דומיננטית.
מצב זה הוא ייחודי לכוכב הנמצא במסלול ההתפתחות של השמש, כאשר נוצר שיווי משקל בין ההתחממות הנובעת מההיתוך הגרעיני של מימן להליום בליבה, ושכבות הגזים הלוהטים המקיפים את הליבה.
שיווי משקל זה אמור להnשך עוד כ-4.5 מיליארד שנה.
התופעות המורכבות המתוארות כאן מסכמות את מכלול התופעות המשפיעות בעקיפין גם על כדור הארץ.
ריו פוטומאיו (Rio Putumayo) הוא אחד מיובליו הגדולים של נהר האמזונאס.
הנהר מתחיל בהרי האנדים ומשמש גבול בין אקוודור לקולומביה ובין קולומביה לפרו.
בברזיל הוא עובר דרך יער גשם טרופי ונקרא בשם "ריו איסה".
נהר הַפּוֹטוֹמַק הוא נהר ראשי העובר דרך בירת ארצות הברית וושינגטון די.
ונשפך למפרץ צ'ספיק באוקיינוס האטלנטי, לחופה המזרחי של ארצות הברית.
אורכו של הנהר כ־616 ק"מ, עם שטח אגן ניקוז של כ-37,600 קמ"ר, והוא הנהר הרביעי בגודלו בארצות הברית הנשפך לאוקיינוס האטלנטי, וה־21 בגודלו בארצות הברית כולה.
הנהר הוא אחד מ-14 "נהרות מורשת" שממשל קלינטון הכריז עליהם כראויים לתמיכת הממשל בשימורם, ניקיונם ושיחזורם היכן שנדרש.
אגן הניקוז של הפוטומאק משתרע על פני חלקים של ארבע מדינות: מרילנד, פנסילבניה, וירג'יניה ווירג'יניה המערבית, כמו גם מחוז קולומביה.
שניהם נפגשים מזרחית לגרין ספרינג במחוז המפשייר , וירג'יניה המערבית, ויוצרים יחדיו את הפוטומק.
מפגש זה ממוקם בערך שלושה קילומטרים מזרחית לגרין ספרינג, על הגבול של מרילנד ומערב וירג'יניה.
מכאן, הפוטומק זורם מזרחה יותר, לפני שהוא יוצא דרומה לכיוון וושינגטון הבירה.
לאורך זרימתו קולט הנהר מים מהיובלים העיקריים שלו שבגבעות וירג'יניה ומרילנד שהם: נהר שננדואה, נהר מונוקאסי , נהר אנקוסטיה, נהר אוקוקוואן , נהר קאקאפון ונהר סאבאג' , אך קיימים יובלים רבים נוספים, גם אם קטנים יותר (נחלים - Creeks).
הנהר כקו גבול בין מדינתי
הנהר מהווה בחלקו התחתון את הגבול בין מרילנד ומחוז קולומביה - וושינגטון די סי וגם בין מרילנד לווירג'יניה.
בחלקו העליון מהווה את הגבול בין מדינות מרילנד לווירג'יניה המערבית.
בנקודת המפגש בין נהר הפוטומק לנהר שננדואה שממזרח לעיירה הרפרס פרי, מתקיים מיפגש בין 3 גבולות של מדינות: מרילנד, וירג'יניה ווירג'יניה המערבית, והוא ידוע בשם "הנקודה" (The Point).
בהמשך הזרימה מזרחה לכיוון האוקיינוס, הנהר יוצר את המפלים הגדולים שלו.
שם מצטמצם רוחב הנהר מכ-330 מטר, ממש מעל המפלים, לרוחב שבין 20 ל-33 מטר, כשהוא זורם בעוצמה ובמהירות דרך ערוץ מָאתֶּר הצר מאד, ובמרחק קצר מתחת למפלים.
בהתקרבו לאוקיינוס, הנהר מתרחב והולך ומגיע לרוחב של כ-17 ק"מ במוצא הנהר לים.
אורך שפך הנהר, על פיתוליו מגיע ל-189 קילומטר בערך.
הנהר עצמו בן לפחות 3.5 מיליון שנים, אך ככל הנראה גילו נמשך עשרה עד עשרים מיליון שנים אחורה, כאשר מפלס האוקיינוס האטלנטי ירד וחשף משקעי חוף לאורך קו הנפילה.
זה כלל את האזור במפלים הגדולים, שנשחק לצורתו הנוכחית בתקופות הקרח האחרונות.
"פוטומק" הוא איות אירופאי של Patawomeck - שמו הילידי האלגונקוויאני של כפר אינדיאני על הגדה הדרומית שלו.
לאינדיאנים היו שמות שונים לחלקים שונים של הנהר.
הם כינו את הנהר שמעל למפלים הגדולים Cohongaroton - בשפתם "אווזים צופרים" ו-"Patawomke" לקטע שמתחת למפלים, כלומר "נהר הברבורים" בשפתם.
בשנת 1608, קפטן ג'ון סמית' חקר את הנהר הידוע כיום כפוטומק וערך שרטוטים של תצפיותיו אשר קובצו מאוחר יותר למפה ופורסמו בלונדון בשנת 1612. פרט זה ממפה זו מציג את השם המקומי "Patawomeck".
האיות של השם לבש צורות רבות במהלך השנים מ"פאטוומק" (כמו על המפה של קפטן ג'ון סמית') ל"Patomake", "Patowmack", ועוד וריאציות רבות אחרות וכיום "פוטומק".
על שמו הסופי של הנהר הוחלט באופן רשמי כ"פוטומק" על ידי המועצה לשמות גאוגרפיים ב-1931.
בהיותו ממוקם באזור עשיר בהיסטוריה ומורשת אמריקאית, כונה הנהר, החל משלב מסוים, כ"נהר האומה".
אזור אגן הניקוז העיקרי של הפוטומק הוא חלק ניכר מאזור הקרוי Tidewater שהפך למרכז למטעי טבק מפוארים שהעשירו בראשית האומה את אנגליה.
לכל אורך הפוטומק - מהצוואר הצפוני של וירג'יניה ועד העיירה סנט מרי'ס סיטי שבמרילנד - שגשגו משפחות: וושינגטון, לי, קרטר, מונרו, מייסון, טיילור, קלברט וברנט.
אין מקום אחד באמריקה שטיפח כל כך הרבה מנהיגים, עורכי דין, פילוסופים, גיבורי מלחמה ונשיאים כמו אזור ה-Tidewater של הפוטומק.
ככל שהאדמה הפכה להיות בלתי ראויה לחקלאות, מכיוון שגידולי הטבק לא היטיבו איתה, רכישת קרקעות נוספות לחוות ומטעים הבטיחה את המשך העושר.
בסופו של דבר פנו עיניים לארץ שמאחורי המפלים הגדולים.
ג'ורג' וושינגטון היה מהראשונים שיצאו מערבה.
הוא התפעל מהאדמה וראה בנהר את הנתיב המהיר לנהר אוהיו ועוד יותר מערבה.
וושינגטון מעולם לא ויתר על חזונו, ודחף לתעלה סביב המפלים לכיוון קמברלנד שהחלה ב-1787 ומשם לתנועה מערבה.
במהלך מלחמת האזרחים האמריקנית (1861–1865), הפוטומאק התחקה אחר הגבול בין האיחוד והקונפדרציה, והשאיל את שמו לארמיית האיחוד החשוב ביותר - ארמיית הפוטומק.
לאורך כל המלחמה, הנהר תפקד ברובו כפי שהיה תמיד - כנתיב לתחבורה.
מדי יום נמשכים מהפוטומק בממוצע כ-486 מיליון ליטרים של מים (1,840,000 מ"ק) לאספקת מים באזור וושינגטון.
אלה מספקים כ-78 אחוז מכלל צריכת המים באזור.
כמות זו כוללת כ-80 אחוז ממי השתייה הנצרכים לפי הערכות על ידי כ-6.1 מיליון תושבי האזור .אבל לא תמיד זה היה המצב.
הנהר הזדהם במיוחד דווקא במהלך המאה ה-20, והוא גבר במהלך השנים בשל התיעוש והחקלאות לאורך הנהר.
לפי דבריו של הנשיא לינדון ג'ונסון בשנת 1965, מאתיים שנה קודם לכן ג'ורג' וושינגטון נהג לעמוד על הדשא שלו במאונט וורנון ולהסתכל על נהר נקי ומתוק וטהור.
לדבריו, עוד בתחילת המאה ה-20, הנשיא תיאודור רוזוולט נהג לשחות בפוטומק, אבל בזמן כהונתו (של ג'ונסון) לדבריו, הפוטומק הוא נהר של ביוב מתפורר ואצות רקובות, ומהווה "בושה לאומה".
הוא הוסיף ש"הנהר העשיר בהיסטוריה וזיכרון שזורם ליד בירת המדינה צריך לשמש מודל של כיבוד ערכי נוף ונופש עבור המדינה כולה".
הוא יצא בפרויקט לניקוי נהרות ארצות הברית בהכרזה על חוק איכות המים משנת 1965, שיתחיל בראש ובראשונה בנהר הפוטומק.
לאורך נהר הפוטומק קיימים מספר סכרים, חלקם מתפקדים וחלקם לא.
הצורך בבניית סכרים כדי לשלוט על שיטפונות ומצבי גאות בנהר, עלה לאחר השיטפון הגדול של מרץ 1936. בשיטפון זה שנגרם מהפשרה מהירה של שלג וקרח, יחד עם גשם זלעפות, ספיקת הנהר הייתה 275 מיליארד גלונים ליום, לעומת ממוצע רב שנתי של בערך 7 מיליארד גלונים ליום.
הנזק שנגרם בשיטפון זה נחשב לאחד מאסונות הטבע החמורים ביותר שהתרחשו באגן הניקוז של הפוטומק.
להלן הסכרים שנבנו לאורך הנהר ומתפקדים:
סכר המפלים הקטנים הידוע בשם סכר ברוקמונט, בעמוד ה-5.6 מייל של תעלת צ'ספיק ואוהיו במעלה הזרם של גשר השלשלאות .
סכר אקוודוקט בעמוד ה-17.5 מייל של תעלת צ'ספיק ואוהיו במעלה הזרם של המפלים הגדולים.
סכר ההזנה מס' 4 עם תחנה הידרואלקטרית בעמוד ה-84 מייל של תעלת צ'ספיק ואוהיו במורד הזרם מ-וויליאםספורט, מרילנד .
סכר האניווד - סכר ההזנה מס' 5 עם תחנה הידרואלקטרית בעמוד ה-106 מייל של תעלת צ'ספיק ואוהיו במעלה הזרם מ-וויליאמספורט, מרילנד.
סכר קמברלנד - סכר ההזנה מס' 8, על הענף הצפוני של נהר פוטומק, 40 מייל מפיירפקס סטון במורד הזרם.
סכר ג'נינגס רנדולף לשעבר סכר בלומינגטון, על ענף הצפוני של נהר הפוטומק, 27 מייל במורד הזרם של פיירפקס סטון.
פוטוגרמה היא תמונה הנוצרת על ידי חשיפת נייר או סרט צילום לאור.
צילום הוא אומנם סוג נפוץ של פוטוגרמה, אך ניתן ליצור פוטוגרמות גם שלא באמצעות מצלמה, אלא על ידי הנחת חפצים על נייר רגיש לאור.
כאשר האזורים הבלתי־מכוסים נחשפים לאור הם משחירים וכך נוצר תשליל של החפץ המונח.
בתחום הצילום, פוֹטוֹמוֹנְטָז' (מצרפתית: Photomontage, בעברית: תמונה משובצת) היא תצלום הבנוי משילוב של מספר תצלומים שונים, לעיתים תוך יצירת הרושם שהתצלום שנוצר הוא תצלום מציאותי, שנלכד בצורתו זו בעדשת המצלמה.
לעיתים משמש הפוטומונטז' להונאה, ולעיתים להעברת מסר אמנותי או פוליטי, תוך ידיעה של המתבונן שמדובר בפוטומונטז' ולא בתצלום מקורי.
בעבר, שילוב התמונות היה מבוצע ידנית בעזרת אביזרי צילום, פיתוח והדפסה, דבר שהגביל מאוד את האפשרויות והיה נחלת ידם של מקצוענים בלבד.
כיום ניתן ליצור פוטומונטז' באיכות גבוהה באמצעות תוכנות לעיבוד תמונה כגון פוטושופ, וכך כמעט כל אחד יכול ליצור פוטומונטז' בהשקעה מזערית.
הטכנולוגיה החדשה גרמה בתחומים רבים לחששות מפני השימוש בה לזיוף של תמונות או מסמכים.
השימוש בטכניקת הפוטומונטז' פופולרי בין השאר בתחומים הבאים:
הפוטומונטז' מאפשר להציג מידע כפי שיכול היה להיראות אילו ניתן היה לצלם אותו בתמונה אחת.
בתור שכזה, הפוטומונטז' מאפשר המחשה חזותית של דברים שלא ניתן לצלם בתמונה אחת.
בקולנוע, הפוטומונטז' מאפשר להציג אירוע שצולם במקום אחד, כאילו הוא צולם במקום אחר.
יתרה מזאת, שילוב תמונות מאפשר להציג מקומות דמיוניים שאינם קיימים במציאות ובלתי אפשרי לצלם אותם כלל.
כיוון ששינוי המתבצע בתצלום יכול להטעות את הציבור הקורא או צופה, נוהגים במדינות רבות לציין במפורש ליד התצלום המתפרסם בכל מקרה בו התצלום אינו המקורי, אלא עבר שינויי עריכה (כדוגמת פוטומונטז').
דוגמה ידועה של שימוש בפוטומונטז' שגרם לסערת רוחות, היה כשהמגזין נשיונל ג'יאוגרפיק ביצע עריכה לתצלום שבוצע במצרים, על מנת להתאימו לעמוד השער ותוך כדי כך הוזז מיקומה של אחת הפירמידות.
היכולת להרכיב ראש של אדם על גוף אחר, להציג אדם בסיטואציות אבסורדיות, לשנות פרופורציות בגוף, לשתול ידיעות בעיתון וכו', מאפשרות ליצור מצגות (או חוברות) הומוריסטיות המשמשות באירועים חברתיים או במופעי בידור.
דוגמה ידועה של שימוש בפרסום היא בפרסום הפוליטי שנעשה באמצעות טכניקת פוטומונטז', לדוגמה תמונת ראש הממשלה יצחק רבין במדי קצין נאצי, שהוצגה בהפגנת הימין בכיכר ציון נגד יצחק רבין והסכם אוסלו ב' על ידי סוכן השב"כ אבישי רביב, כחודש לפני שנרצח.
מתנגדיו הקיצוניים של רבין הפיצו בין היתר גם תמונות שלו לבוש בכאפיה.
גם ראש הממשלה אריאל שרון הוצג בתמונות פוטומונטז' על ידי מתנגדיו הקיצוניים.
בין היתר הופצו תמונותיו בכאפיה, מאחורי סורגים ותמונה בה הוא מצדיע במועל יד כשהוא לבוש במעיל נאצי, על רקע דגל עם צלב קרס.
התמונה האחרונה הופצה באתר אינטרנט ובעקבות כך הוגשה כנגד האתר תלונה במשטרה על הסתה.
שימוש לצורך הונאה, זיוף ופגיעה
טכניקת הפוטומונטז' שדרגה את שיטות הזיוף הקיימות.
האפשרויות הפשוטות כיום "לשתול" חתימות שנלקחו ממסמך כשר בתוך מסמך מזויף, באופן שיהיה קשה לזהות את הזיוף, הביאה לריבוי המקרים של פשעי זיוף בעולם.
כיום, בניגוד לעבר, הרבה יותר קשה למומחה לקבוע את האותנטיות והמהימנות של תמונה בבית משפט כמוצג משפטי קביל.
תמונות מזויפות רבות שבוצעו בטכניקת פוטומונטז' מסתובבות ברשת האינטרנט, ולרוב קשה להבחין בין תמונה אמיתית למזויפת.
היות שפעילות זו מכוונת בעיקר נגד ידוענים היא מחייבת אותם למעקב מתמיד על הנעשה ברשת ואף להגשת תביעות משפטיות במקרה הצורך.
עם פרוץ עידן האינטרנט הופצו הרבה תמונות של ידועניות שלכאורה הצטלמו בעירום, אך למעשה היה מדובר בתמונות פוטומונטז' בהן חיברו את הראש של הידוענית על גוף של אישה אחרת.
התמונות המזויפות שימשו כנראה בעיקר כדי לקדם את המכירות של אתרי פורנוגרפיה, אם כי חלקן נועדו לפגוע בידועניות עצמן.
בשיא התופעה הסתובבה אגדה אורבנית על "התוכנה שמפשיטה את הדוגמניות" (דבר שיכול להשתמע כתוכנה שלוקחת תמונת JPEG ומצליחה איכשהו להציג את הגוף שמתחת לבגדים.
בישראל נודעו מספר פרשיות הקשורות לזיוף תמונות עירום:
מתיחה בפספוסים בה לכאורה הודלפה תמונת עירום של עדי הימלבלוי, אך התמונה הייתה פוטומונטז' (כלומר - מזויפת).
בכפר מע'אר פרצו מהומות אלימות ב-2005 על רקע שמועה שנער ערבי-נוצרי מהכפר הפיץ תמונות עירום מזויפות של נערות דרוזיות.
פוטומונטז' נודע הוא התצלום המפורסם של פגישת בנימין זאב הרצל והקיסר וילהלם השני ליד מקוה ישראל.
דוד וולפסון, שלא היה צלם מקצועי, התרגש כל כך מהמעמד ומהכבוד הגדול, עד שהחמיץ את ההזדמנות לצלם מהזווית המיטבית.
כתוצאה מזה נראה בתמונה הראשונה - הקיסר יושב על סוס לבן ומביט אל קצה הרגל של הרצל.
עם פיתוח התצלום התגלתה התקלה, והרצל נלקח לגג ביפו, שם צולם כשהוא מחזיק את כובעו בידו (תמונה 2).
וולפסון, בכישורים מרשימים יחסית לשנת 1898, הצליח לחבר בין שתי התמונות באופן הבא: את הקייזר הוא העביר אחורה לסוס השחור של החייל שליווה אותו; הסוס הלבן נגזר מההיסטוריה, והרצל "נשתל" לתוך התמונה.
פוטוליתוגרפיה (או ליתוגרפיה אופטית) היא טכנולוגיה המשמשת בתעשיית המיקרואלקטרוניקה על מנת לייצר שבבים.
הטכנולוגיה מאפשרת להדפיס שכבות מוליכים, מוליכים למחצה ומבודדים, על ידי הסרה מבוקרת של חלקים ממצע (בדרך כלל פרוסת סיליקון), באופן שניתן לחזור עליו פעמים רבות, בדומה לתהליך הליתוגרפיה.
לצורך התהליך מוקרן אור דרך מסיכה על מצע רגיש לאור (פוטורזיסט) ובסדרה של תהליכים כימיים יוצרים את התבנית הרצויה על החומר שמתחת למצע.
קיים דמיון בין התהליכים הכימיים בפוטוליתוגרפיה לאלו שמבוצעים בתצריב.
זוהי השיטה העיקרית כיום לייצור של מעגלים משולבים, כגון זכרונות ומעבדים.
בייצור של מעגלים מודפסים חוזרים על התהליך עד 50 פעמים להשגת תבנית רב-שכבתית.
בדרך כלל האור המוקרן הוא אור אולטרה סגול.
בתעשיית המיקרואלקטרוניקה (VLSI) ניתן להגיע בטכנולוגיה זו (נכון לתחילת 2014) להדפסת קווים בעובי של 22 ננומטר.
בצורה זו ניתן לייצר שבבים המכילים מיליארדי טרנזיסטורים.
בתעשיית המיקרומכניקה, הפוטוליתוגרפיה משמשת לחיתוך צורני מרדיד מתכת, שיטת ייצור הנקראת חיתוך כימי.
בטכנולוגיה חיתוך כימי ניתן לקבל רדיד צורתי בדיוק של פחות מ-500 ננומטר ובכל צורה רצויה.
התוצר בשיטה זו מאפשר חיתוך לכל עומק הרדיד או חיתוך חלקי שיוצר שקעים צורניים ברדיד בעומק רצוי.
שילוב של שיטת הייצור חיתוך צורני ושיקוע צורני מאפשר ייצור של מעטפות צורתיות של גופים תלת־ממדיים.
תהליך הפוטוליתוגרפיה מורכב מהשלבים הבאים:
ריבוץ (Deposition) – השמת שכבת החומר להדפסה (לדוגמה, נחושת, אלומיניום או סיליקון).
ישנן מספר טכנולוגיות ייצור לשלב זה, בין השאר כתלות בחומר.
שתיים מהנפוצות הן ריבוץ אדים כימי וריבוץ אדים פיזי .
ניקוי והכנה (Cleaning) – בשלב זה מנקים את המצע לפני הנחת הפוטורזיסט.
המצע יכול להיות גביש סיליקון במקרה של VLSI, זכוכית במקרה של צג שטוח, ופולימר במקרה של מעגל מודפס.
כתלות בסוג המוצר (מעגל מודפס, צג שטוח, מוליך למחצה או אחרים) כך רמת הניקיון הנדרשת.
ריבוץ פוטורזיסט (Photoresisit Deposition) – בשלב זה מניחים שכבה אחידה של החומר על כל המצע.
השמת הפוטורזיסט נעשית במספר שיטות, אשר המשותף להן הוא הצורך להניח את החומר על המצע באחידות עובי גבוהה ביותר.
חשיפה ופיתוח (Exposure & Developing) – בשלב זה הפוטורזיסט נחשף לאור אליו הוא רגיש (בדרך כלל קרינת על-סגול) דרך מסכה עליה מוטבעת מראש הגאומטריה אותה יש להדפיס על המצע.
החשיפה לאור גורמת לשינוי כימי בפוטורזיסט המאפשר להסיר חלק ממנו על ידי תמיסה מיוחדת, הנקראת מפַתח (developer) בהקבלה לחומר מפַתח בצילום.
בפוטורזיסט חיובי, שהוא הסוג הנפוץ ביותר, האזורים החשופים הופכים למסיסים במפתח לאחר חשיפה, ואילו בפוטורזיסט שלילי, האזורים הלא חשופים הופכים למסיסים במפתח לאחר חשיפה.
איכול (Etching) – בשלב זה מאכלים את שכבת החומר החדשה שהתגלתה לאחר חשיפת הפוטורזיסט בשלב הקודם, בתהליך איכול רטוב או איכול יבש.
הסרת פוטורזיסט (Stripping) – הסרת הפוטורזיסט שנותר.
בדיקת איכות (Inspection) – בקרת האיכות יכולה להיעשות אחרי כל אחד מהשלבים הנ"ל.
ישנן מספר רב של שיטות בדיקת איכות, שאחת הנפוצות בהן היא בדיקה אופטית (AOI - Automatic Optical Inspection) המזהה את מיקום הפגם על הלוח.
בשלב זה חוזרים על התהליך מספר פעמים רב עד ליצירת המוצר המוגמר.
בחלק מתהליכי ייצור מוליכים למחצה מגיעים עד לעשרות רבות של חזרות עד ליצירת המעגל הסופי.
יש להבדיל בין שני סוגי מוצרים עיקריים - מוצרי לוגיקה (CPU, DSP, ASIC, FPGA וכו') הכוללים בדרך כלל מספר רב מאוד של חזרות על תהליך הפוטוליתוגרפיה; וזכרונות, הכוללים בדרך כלל מספר קטן יותר של שלבים.
צג שטוח (FPD) – תהליך ייצור FPD הוא שרשרת תהליכים, אשר אחד מהם, הכולל את ייצור הזכוכית האקטיבית (זכוכית המסך שעליה מודפסים הפיקסלים והמעגלים העיקריים) מבוצע בשיטת הפוטוליתוגרפיה.
תהליך ייצור ה-FPD כולל בדרך כלל חמישה שלבים של פוטוליתוגרפיה: Gate (שער הטרנזיסטור), Source-Drain (מקור ושפך הזרם מהטרנזיסטור), Active (השכבה הפעילה, בדרך כלל סיליקון), ITO (רוב שטח הפיקסל), Contact Hole.
מעגל מודפס – בניגוד ל-FPD ול-VLSI, זהו תהליך הכולל השמת נחושת בלבד.
אולם גם כאן יש לעיתים עשרות של חזרות על פוטוליתוגרפיה בשכבות שונות.
פוטופריודיזם היא תגובתם הפיזיולוגית של אורגיניזמים לאורך היום והלילה.
תהליך זה מתרחש בצמחים, בבעלי חיים ואף באדם ובפרימטים נוספים.
אורך היממה הוא משתנה סביבתי שמשתנה באופן שיטתי וקבוע לאורך השנה.
מסיבה זו בעלי חיים רבים, במיוחד באזורים ממוזגים.
עוקבים אחרי אורך היום כדי לחזות את עונות השנה המתקרבות, ומתזמנים את התגובה העונתית שלהם.
צמח "יידע" מתי לפרוח או כדי שזרע "יידע" מתי לנבוט יש צורך במערכת של איסוף נתונים מהסביבה ותרגומם לתהליכים כימיים פנימיים.
כך, לדוגמה, חלק מהזרעים נובטים רק לאחר שהם עברו תקופה של קור (שבירת תרדמה).
באופן זה מובטח לזרע שהוא לא ינבוט מוקדם מדי אלא שהוא ינבוט קרוב לזמן האופטימלי לגבי סיכויי ההישרדות שלו.
באופן דומה כדי שהצמח יפרח בזמן האופטימלי (כדי שתהליך ההפריה ויצירת הזרעים יסתיימו בזמן האופטימלי), יש צורך בתזמון של הפריחה.
בנוסף מין של פרחים שפורח בבת אחת בתקופה כלשהי בשנה מגדיל את סיכויי ההאבקה שלו (ברבייה מינית) כיוון שכל פרח יוכל בקלות להאביק פרח אחר או להיות מאובק על ידיו.
אפשרות אחת, היא תרמופריודיזם, שמשמעו בעצם מדידת טמפרטורה (גבוהה או נמוכה) למשך פרק זמן.
הקיוט (וֶרנליזציה) הוא סוג של מדידה כזו.
פרחים אביביים מסוימים, כמו השיפון, פורחים לאחר שנחשפו לטמפרטורות נמוכות.
כיוון שטמפרטורות כאלו מעידות על החורף ולמעשה מהוות אינדיקציה לעונת השנה- מדידה כזו מבטיחה לצמח דיוק גבוה יחסית בתזמון הפריחה.
אך למעשה גם הפרחים שמשתמשים בקיוט כדי לתזמן את הפריחה משתמשים גם כן בפוטופריודיזם כדי למנוע מצב שבו הפרח יפרח בתוך השלג (ויקפא מיד).
הורונליזציה מגבילה את מין הפרח לאזור אקלים יחיד והעברתו לאקלים שונה תגרום לו לפרוח מוקדם מדי או לא לפרוח כלל (כיוון שהטמפרטורות שונות והתזמון נהרס).
כמו שבירת התרדמה בזרעים, גם הקיוט נגרם כנראה משיווי משקל אנזימטי בין אנזימים רגישים לקור ולא רגישים לקור שיוצר שיווי משקל הורמונלי שמוביל לפריחה.
אפשרות נוספת ונפוצה היא הפוטופריודיזם.
הפוטופריודיזם הוא מנגנון שמבוסס על מדידת אורך הלילה הרציף (ומכאן בעקיפין- אורך היום), ולא של אורך היום כמו שהוכח בניסויים של שבירת לילה, שבהם תקופת החושך של הצמח הופסקה רק על ידי הארה קצרה יחסית.
לשבירת הלילה יש השפעה כמעט זהה כמו ליום ארוך גם לצמחים שפורחים בתקופה של הארה קצרה וגם כאלו שפורחים בהארה ארוכה.
הפוטופריודיזם מבוסס על שינויי אורך הלילה בין העונות השונות- בחורף היום קצר, בקיץ היום ארוך ובעונות המעבר היום מתקצר או מתארך כך שנוצר מחזור שנתי, קבוע לחלוטין, של אורך יום.
אורך היום נקבע לפי המיקום של כדור הארץ ביחס לשמש ולכן הוא לא מושפע מתהליכים פנימיים בכדור הארץ (בניגוד למזג האוויר ולטמפרטורה הממוצעת).
העובדות הנ"ל מצביעות על היתרון והחיסרון הגדול של הפוטופריודיזם- הוא בלתי תלוי.
מצד אחד ההסתמכות על הפוטופריודיזם תוביל לתקופת פריחה קבועה לכל המין ובכך תבטיח את המיקוד בפריחה ותגדיל את סיכויי ההפריה, אך מצד שני היא לא תהיה תלויה בתנאים החיצוניים כמו חורף ארוך מצד אחד או בצורת מצד שני, שלא משפיעות על הפוטופריודיזם אך מאוד קריטיות להישרדות הפרח.
כמובן קיימים גם צמחים שבהם הפריחה מושפעת גם מאורך היום וגם מתנאים סביבתיים של טמפרטורות וכדומה, כמו הליזיאנטוס.
בניסוי שנערך בחוות הבשור שעסק בתנאים האופטימליים לפריחת הליזיאנטוס (פריחה מהירה ורחבה) מצא ששילוב של אורך יום ארוך וטמפרטורות נמוכות מביא לתוצאות הרצויות כלומר שעל ידי הכוונה נכונה של התנאים הסביבתיים ניתן לשלוט יחסית בזמן הפריחה- תוצאה מאוד חשובה מבחינה כלכלית עבור חקלאים.
חלוקת הצמחים לפי מידת השפעת אורך היום עליהם
הצמחים שרגישים לפוטופריודיזם מתחלקים לשתי קבוצות לפני אופן ההשפעה:
צמחי יום קצר (צי"ק)- צמחים שפורחים אחרי שנחשפו ליום קצר מערך סף מסוים (אורך היום הקריטי) כלומר בעצם שנחשפו ללילה ארוך מערך הסף.
צמחים כאלו הם לדוגמה זנים מסוימים של סויה, זן של טבק "טבק אמיתי" וכו'.
צמחים אלו פורחים לקראת החורף.
צמחי יום ארוך (צי"א)- צמחים שפורחים אחרי שנחשפו ליום ארוך מהאורך הקריטי שלהם כלומר- שנחשפו ללילות קצרים או "שבורים" (שהוארו באמצעם).
צמחים אלו פורחים לקראת הקיץ כגון חרדל לבן.
לפעמים השפעת הפוטופריודיזם מיידית, אך בדרך כלל יעברו מספר ימים מתחילת החשיפה לאורך היום הקריטי ועד לפריחה.
מספר הימים תלוי במרחק מאורך היום הקריטי, לדוגמה צמחי יום קצר שפורחים אחרי יום קצר קריטי של 11 שעות למשל יפרחו כעבור 15 ימים באורך היום הקריטי, אך אם אורך היום יהיה 9 שעות הם יפרחו תוך 8 ימים בלבד, וכך גם בצמחי יום ארוך, בכיוון ההפוך.
בתחילה הניחו שהפוטופריודיזם בצמחי יום קצר מושרה מהצטברות של "חומרי חושך"- מעוררי פריחה (תאוריה זו מכונה תאוריית שעון החול).
לפי תאוריה זו במהלך שעות החושך נוצרים בצמח חומרים, המתפרקים בקצב מסוים באור, כך שעל ידי שיווי משקל בין האנזימים שפועלים בשעות האור ומפרקים את מעורר הפריחה לבין האנזימים הפועלים בחושך ומסנתזים את החומר מצטברת כמות של מעוררי פריחה התלויה ביחס בין שעות האור ושעות החושך.
בצורה הזו אם הצמח נחשף לאורך יום הקצר מאורך היום הקריטי יתחילו להצטבר בו מעוררי פריחה ביחס ישר להפרש בין אורך היום שבו הוא שרוי לבין אורך היום הקריטי, וביחס ישר למס' הימים שהצמח עבר במצב הזה.
מעורר הפריחה יעודד הפרשת הורמונים שיובילו בסופו של דבר למעבר למצב הרפרודוקטיבי.
בניסויים כאלו הוכיחו שהצמח לא פורח במצבים אלו.
יתר על כן- אפילו הארה על הצמח בזמן שעות החושך לזמן קצר תבטל את ההשפעה של שעות החושך, ו"תאתחל" את מדידת הלילה של הצמח.
הניסויים של שבירת הלילה הצביעו על אורך גל אופטימלי (מבחינת עיכוב הפריחה בצי"ק) של כ-630 nm (אור אדום) מה שהצביע על הפיטוכרום כגורם מרכזי בתהליך הפוטופריודיזם.
עוד תוצאה שהביאה למסקנה זו הייתה שאם הצמחים הוקרנו באור תת-אדום באורך גל של 730 nm התוצאה התהפכה כלומר הצמחים חזרו לפרוח (כל עוד לא עבר זמן ארוך מדי בין ההקרנה באור האדום וההקרנה באור התת-אדום רחוק), מה שאופייני לתהליכים שמעורב בהם הפיטוכרום.
התאוריה הציעה שהפיטוכרום Pfr, שהוא הפיטוכרום לאחר הקרנה באור אדום, מעכב פריחה בצמחי יום קצר ומעודד אותה בצמחי יום ארוך.
בצמחי יום קצר ה-Pfr שנוצר במשך היום הולך ומתפרק במשך הלילה, וכך מתאפשרים תהליכים שעוכבו על ידיו והם מובילים לפריחה.
למעשה היפותזה זו היא אותה תאוריה של שעון החול אלא שכאן יש הסבר לתופעת שבירת הלילה- שבירת הלילה מחזירה את הפיטוכרום למצב ה-Pfr שוב ולכן מבטלת את כל הלילה שלפניה.
גם תאוריה זו נכשלה כיוון שבניסוי שבו הוקרנו צמחי יום קצר בתחילת הלילה באור תת-אדום רחוק (שמשנה את ה-Pfr בחזרה ל-Pr ולכן בעקרון נותן לצמחים עוד שעות לילה), זמן הלילה הקריטי לא השתנה ולא התקצר בניגוד לתוצאה המצופה.
ניסוי מעניין אחר בו "היממה" לא הייתה של 24 שעות אלא של 72 שעות נערך בצמחי סויה (צי"ק) שגודלו ביום ארוך.
לאחר יום ארוך אחד של שמונה שעות הועברו הצמחים לחושך וחולקו לקבוצות, כך שלכל קבוצה החושך הופסק בזמן אחר על ידי תקופת אור של 4 שעות, ובכל מקרה אורך הלילה היה גדול מהאורך הקריטי, ואורך הלילה בסך הכול היה זהה בכל הטיפולים.
התוצאות, אם כן, מאוד מפתיעות- גרף הפריחה הוא בעל מאפיינים של גל מחזורי שמחזורו הוא בערך 24 שעות (הפרש בין שיא לשיא).
בניגוד גמור לתחזית, ההארה בין 12 ל-20 שעות גרמה לצמח שלא לפתח כלל מאפייני פריחה.
השפל הבא הוא בערך ב-36 שעות ואחרי זה ב-60 שעות (בהתאם למחזור של היממה).
גם שעות שיא הרגישות מראות מחזוריות של 24 שעות ולכן הניחו שההסבר לתופעה ניתן במושג הצירקידיאניזם.
לכל צמח קיים מחזור הורמונלי פנימי יומי של ויסות תהליכים שונים יומיים (כמו פריחת לילה וכדומה) שמכונה מחזור צירקדיאני- "מחזור יומי".
מחזור פנימי זה הוא בעל אורך של בין 20 שעות ל-28 שעות כפי שנמצא בניסויים, והוא קבוע כלומר הוא אינו משתנה בשינויי טמפרטורה או אורך יום (אחרי שהוא משתחרר מהרתימה).
המחזור הצירקידיאני של הצמח הנבדק היה בן כ-24 שעות, ורמת התגובה להארה נקבעה לפיו- אם האירו על הצמח בזמן שהוא "ציפה" להארה לפי התזמון ביום קצר הוא הגיב בפריחה, ואם האירו אותו כשאור לא היה צפוי אז התגובה הייתה אפסית בהתאם.
לפי הסבר זה הפיטוכרום והתהליכים שהוא משחרר מחייבים תנאים פנימיים בצמח, שנגזרים מהמחזור הצירקידיאני, ושבלעדיהם הם כמעט חסרי השפעה.
בהתאם לתזה הזו מחלקים את הצמחים הרגישים לאורך היום לשתי קבוצות שחופפות יחסית לקבוצות שבחלוקה הקודמת (צמחי יום קצר/ צמחי יום ארוך):
צמחים נשלטי חושך- בהם הצמח מושפע ביותר על ידי תקופת החושך.
צמחים כאלו יגיבו לשבירת הלילה אבל לא להחשכה ביום כיוון שהפזה הסקוטופילית (= אוהבת חושך, הפזה שבה המחזור הצירקידיאני נמצא כשהצמח אמור להיות בחושך) היא הדומיננטית.
מרבית הצמחים האלו הם צמחי יום קצר.
צמחים נשלטי אור- בהם הצמח מושפע ביותר על ידי תקופת האור ואורכי הגל של האור.
בצמחים אלו הפזה הפוטופילית (=אוהבת אור, הפזה שבה המחזור הצירקידיאני נמצא כשהצמח אמור להיות באור) היא הדומיננטית.
רב הצמחים האלו הם צמחי יום ארוך ובהם נצפה ששבירת הלילה בתחילתו לא תזרז פריחה כיוון שאז הצמח נמצא בפזה הסקוטופילית שלו.
תהליך הפוטופריודיזם מושרה על עלי הצמח והתוצר שלו מועבר בין כל חלקי הצמח.
הוכח בניסוי שחשיפת קודקוד הצמיחה בלבד לאור יום באורך המתאים לא משרה פריחה.
כמו כן גם חשיפת ענף חסר עלים לא יוצרת תגובה של פריחה אבל חשיפה של עלה, אפילו יחיד על ענף, לאור יום באורך המתאים מובילה לפריחה.
לחומר שנוצר בעלים בתגובה לחשיפה לאורך יום מתאים יש תכונות של הורמון.
הוא נישא בשיפה והוא עובר כך בין חלקי הצמח השונים וכן גם בין כנה ורוכב של צמח מורכב.
אם ירכיבו צמח יום קצר על צמח יום ארוך הצמח המורכב יפרח בכל אורך יום (בתנאי שישאירו את העלים של שני הצמחים).
יתר על כן- אם ירכיבו צמח שלא רגיש לאורך היום על צמח יום ארוך הוא יפרח ביום ארוך, וכלומר שגורם הפריחה בכל הצמחים הוא אוניברסלי.
מקובל לראות בגורם הפריחה הזה שיווי משקל הורמונלי, אך הוצע גם שמדובר בהורמון יחיד- "פלוריגן" שנוצר בצמח כשהתנאים מאפשרים זאת (בצמחי יום קצר- לילה ארוך, בצמחי יום ארוך לילה קצר וכו') והוא משרה פריחה בקודקוד הצמיחה.
הורמון זה, או שיווי המשקל ההורמונלי, הוא גורם אוניברסלי לכל הפרחים.
ההורמון עצמו, הפלוריגן, (אם הוא קיים) עדיין לא בודד ולכן אין אפשרות לבדוק השראת פריחה מיידית ואוניברסלית כמתבקש מהתאוריות הנ"ל.
פוטופוביה (בעברית: בַּעַת אור; פוטו - אור, פוביה - פחד; רגישות לאור) היא תסמין של רגישות יתר לאור והפחד (בעת) או סלידה מהשמש וממקומות מוארים היטב.
הסובלים מפוטופוביה בדרך כלל מחפשים מקלט במקומות חשוכים.
פוטופוביה עשויה להתפתח עקב מספר מצבים רפואיים שונים הקשורים לעין ולמערכת העצבים.
פוטופוביה המתחילה בחריפות ובפתאומיות עשויה להיות סימן לדלקת קרום המוח.
נגרמת כתוצאה משיתוק השרירים הקרנייאלים 2,3 האחראים על כיווץ והרפיית האישונים.
מחלות נפוצות הגורמות לפוטופוביה הם מיגרנה ודלקות שונות במוח ובעין.
חיות שנדבקו במחלת הכלבת מראות גם הן סימנים של פוטופוביה.
בפולקלור ובמיתולוגיה, יצורים רבים סובלים מפוטופוביה:
הטרול הנורדי נהפך לאבן או נשאר כלוא מעל פני האדמה כשהשמש זורחת.
על פי פאראצלסוס, הגמד מתפוצץ כשהוא עולה מעל פני האדמה, כדברי ק.ס.
לואיס: "אם הוא רק יוציא את פרצופו...
הוא יתנפץ לרסיסים, כמו שאדם היה מתפוצץ אילו היה יוצא לחלל".
במיתולוגיה האנגלית, הגובלין אינו יכול לסבול אור יום.
אלמנט נפוץ במיתוס הערפד הוא חוסר יכולתו לשהות באור, כאשר התוצאה היא בדרך כלל שרפה או הפיכתו לגל אפר.
טולקין, הרגלים של גובלינים רועדות והם נעשים שיכורים כשהם באור יום, לעומת טרולים שהופכים לאבן.
בספרי הילדים של למוני סניקט "סדרה של צרות", הזומבים נסוגים כשעולה השחר.
בסרטי הגרמלינים הם לא יכולים לסבול אור אפילו לרגע.
בסדרת הספרים "טוב- טוב הגמד" (וגם בסדרת הטלוויזיה) הטרולים הופכים לאבן בזריחה.
בסיפור דרקולה מאת ברם סטוקר, דרקולה וערפדים בני דמותו אינם יכולים לשאת אור יום.
פוטוכימיה היא ענף בכימיה, העוסק באופן שבו גלי אור נראים לעין האנושית או בלתי נראים (כדוגמת קרינת על סגול או תת אדום) משפיעים על אטומים ותרכובות.
בתהליכים פוטוכימיים, האור מספק את אנרגיית השפעול ליצירת התהליך הכימי.
לאור השפעה ניכרת על קשרים כימיים; הוא מסוגל לשבור קשרים קיימים ולעודד יצירת קשרים חדשים.
בנוסף, מסוגל האור להשפיע על הרכב האטום, לגרום לאלקטרונים להיפלט ממנו, או לשנות את רמת האנרגיה שלהם.
תופעות פוטוכימיות מופיעות בהקשרים רבים בעולם הפיזיקלי.
דוגמאות נפוצות הן יצירת אוזון באטמוספירה ודהיית צבעים החשופים לשמש.
תופעות פוטוכימיות רבות מתרחשות בעולם החי, ועל כן תחומי מחקר רבים של הביוכימיה נשענים על הפוטוכימיה.
תרכובות רבות משמשות כקולטני אור בעולם החי: כלורופיל בתהליך הפוטוסינתזה, פיטוכרום בתהליכי העברת אותות בצמחים, רודופסין בעיניהם של בעלי החיים המפותחים.
הפוטוכימיה חוקרת את האופן בו מסוגלות תרכובות אלו לקלוט את האור ואת השינוי הנגרם בהן כתוצאה מכך.
למחקרים בפוטוכימיה שימושים רבים בכימיה האנליטית.
שיטות ומכשירים רבים המשמשים לזיהוי ולכימות חומרים מבוססים על אור ועל האינטראקציות שלו עם החומר.
הספקטרוסקופיה, למשל, כוללת עשרות שיטות אנליטיות נפרדות, המבוססות על ספיגת קרינה אלקטרומגנטית.
שימושים הנדסיים בפוטוכימיה כוללים צילום על סרט צילום, והתקני אחסון נתונים, המשתמשים באור לכתיבה ולמחיקה.
זיכרון EPROM, למשל, ניתן למחיקה בעזרת אור על סגול.
תקליטורים מסוג CD-RW נמחקים בעזרת אינטראקציה פוטוכימית.
תהליכים פוטוכימיים משמשים גם בייצור מעגלים משולבים ומעגלים מודפסים, עליהם מורכבים רכיבים אלקטרוניים.
נהוג לחלק את התהליכים הפוטוכימיים לתהליכים המתבצעים בין אור למולקולה אחת, ולתהליכים בהם מעורבים שתי מולקולות.
תהליכים פוטואלקטריים חד-מלקולריים כוללים את הפוטוליזה והאיזומריזציה.
תהליכים דו-מולקולריים כוללים את הפוטומריזציה והעתקת אטומי מימן.
החוק הראשון של הפוטוכימיה, הנקרא חוק גרטהאוס-דרייפר, קובע כי רק אור שנבלע על ידי חומר יכול להביא לשינוי פוטוכימי.
החוק נוסח על ידי תאודור גרטהאוס בשנת 1817, ובהמשך על ידי ג'ון ויליאם דרייפר בשנת 1842, בטרם הוכרה הפוטוכימיה כענף מדעי נפרד.
החוק השני של הפוטוכימיה, חוק שטארק-איינשטיין, קובע כי כל פוטון שנבלע משפיע על מולקולה אחת בלבד.
החוק הנקרא על שם יוהנס שטארק ואלברט איינשטיין, אשר גילו אותו עצמאית ובמקביל.
לפוטוכימיה קשר הדוק לכימיה פיזיקלית, החוקרת את הכוחות הפיזיקליים המשתתפים בקשרים הכימיים, וכן את החלקיקים התת-אטומיים המרכיבים את האטום.
בפוטוכימיה, פוטוכרומיזם מוגדר כהמרה הפיכה של צורון כימי בין שני מצבים בעלי ספקטרום בליעה שונה, כתוצאה מבליעת אור.
התופעה התגלתה ב-1950 על ידי יהודה הירשברג ממכון ויצמן למדע, שגם נתן לה את שמה.
מולקולות פוטוכרומיות יכולות להשתייך למחלקות שונות: טריארילמתאן, סטילבן, אזסטילבן, ניטרון, פולגיד, ספירוין, נפתופירן, ספירו-אוקסזין ואחרים.
חומרים פוטוכרומטיים הפיכים משנים את צבעם לאחר בליעת אור על סגול, וחוזרים לצבעם המקורי לאחר הפסקת ההקרנה.
החומרים יכולים לעבור את המחזור הזה עד אלפי פעמים, תלוי ביישום.
אחד מהיישומים הפוטוכרומיים הידועים ביותר הוא עדשות משנות צבע למשקפי שמש.
חומרים פוטוכרומיים משמשים גם בצעצועים, קוסמטיקה ושימושים תעשייתיים.
המגבלה הגדולה לשימוש נרחב בהם היא חוסר העמידות שלהם בפני אלפי שעות חשיפה לאור שמש, ולכן הם אינם משמשים למטרה זו.
אחד המנגנונים של פוטוכרומיזם הוא פוטודימריזציה הפיכה.
דוגמה טובה לכך היא הדרך בה אנתרצן מגיב לאור.
מנגנון נוסף ניתן לראות בצורת הספירו של אוקסזין, דיו לאוקו חסר צבע; המערכת המצומדת של האוקסזין וחלק ארומטי אחר של המולקולה מופרדים על ידי פחמן ספירו בעל היברידיזצית sp3. לאחר הקרנה באור על סגול:
הקשר בין פחמן הספירו לאוקסזין מופרע
פחמן הספירו מגיע להיברידיזצית sp2 והופך למישורי, תוך יישור אורביטלי ה-π שלו עם שאר המולקולה
נוצרת מערכת מצומדת, בעלת היכולת לבלוע פוטונים באורכי גל של אור נראה, ולכן נראית צבעונית.
כאשר מקור האור העל סגול מסולק, המולקולה דועכת לאט למצב היסוד, קשרי הפחמן-חמצן מחודשים, פחמן הספירו חוזר להיברידיזצית sp3, והמולקולה חוזרת למצב חסר הצבע שלה.
חומרים פוטוכרומיים נוטים להיות לא יציבים בצורתם הפתוחה, הצבעונית.
זמן החיים שלהם מושפע לרעה מחשיפה לקרינה בתחום העל סגול, מכיוון שהצורה הפתוחה חשופה לדגרדציה על ידי חמצן ורדיקלים חופשיים.
ניתן להאריך את זמן החיים שלהם על ידי הכללת המולקולות במטריצה פולימרית, הוספת חומר מייצב, או הצבת מחסום לחמצן וחומרים מזיקים אחרים.
לצבעים הפוטוכרומיים יש בדרך כלל מראה של אבקה גבישית.
כדי להשיג את שינוי הצבע יש להמיס אותם בממס, או לפזרם במצע מתאים.
בדרך כלל ניתן לרכוש ארבעה צבעים פוטוכרומיים בסיסיים (מג'נטה, ציאן, צהוב ושחור) באופן מסחרי; ניתן להכין צבעים נוספים על ידי ערבוב, בשיטת CMYK.
למרות זאת, קשה להשיג צבעים ספציפיים, מכיוון שהגוון המדויק תלוי בגורמים רבים, ביניהם עוצמת הקרינה העל סגולה, והטמפרטורה.
שינוי הצבע הוא בדרך כלל בין צורת לאוקו (חסר צבע) ברמת היסוד, לצורה צבעונית לאחר חשיפה לקרינה.
בחלק מהצורות הצבע הצהוב דורש את הזמן הארוך ביותר לדעיכה בחזרה למצב חסר צבע, ודורש חשיפה לאור נראה לביצוע דעיכה כזו.
ניתן לקבל מעבר בין שני צבעים על ידי ערבוב הדיו הפוטוכרומי עם דיו קבוע, שקוף לאור על סגול.
חומרים פוטוכרומיים בלתי הפיכים הם חומרים שעוברים שינוי צבע קבוע בעקבות חשיפה לאור על סגול.
יש להם מספר שימושים, ביניהם - הערכת מידת החשיפה של פולימרים לאור על סגול, כחלק מתהליך ייצורם; מניעת כוויות שמש; ואמצעי אבטחה למסמכים, למניעת זיופם.
חומרים אלה יכולים לשנות את צבעם משקוף לצבעוני, בין צבעים, או מצבעוני לשקוף.
ניתן לייצרם במגוון רחב של רגישויות, בין שינוי מלא עקב שנייה של חשיפה, ועד שינוי שמתרחש במהלך חודש שלם של חשיפה לקרינה.
פוטוסי (Potosí) היא עיר בבוליביה, המשמשת גם כבירת מחוז באותו שם.
העיר שוכנת בגובה של 4,090 מטרים מעל פני הים, מה שהופך אותה לאחת הערים הגבוהות בעולם.
מרבצי הכסף שנמצאו בסמוך לה הפכו אותה בעבר לעיר הגדולה ביותר ביבשת אמריקה ובאימפריה הספרדית כולה, אך עם הידלדלות המאגרים, דעכה העיר.
ב-1987 הכריז אונסק"ו על פוטוסי כאתר מורשת עולמית.
פוטוסי נוסדה ב-1 באפריל 1546, כעיר מכרות.
מרבצי הכסף שהתגלו בהר הסמוך לעיר, סרו ריקו ("ההר העשיר") האיצו את התפתחותה, וב-1625 כבר הייתה לעיר הגדולה ביותר ביבשת אמריקה ובאימפריה הספרדית, עם כ-160,000 תושבים.
במשך שנים רבות הייתה פוטוסי ספקית הכסף של האימפריה הספרדית ולפי תיעודים רשמיים, בין 1556 ל-1783 נכרו בה 45,000 טונות של כסף טהור, 7,000 מהן הלכו ישירות לבית המלוכה הספרדי.
שמה של העיר נודע באירופה, והיא אף הוזכרה בספרו של מיגל דה סרוונטס, "דון קישוט", כסמל לעושר.
כריית הכסף נעשתה תוך ניצול האוכלוסייה האינדיאנית המקומית והעסקתה בתנאי עבודה קשים.
אלפים מהעובדים מצאו את מותם במכרות, עקב תנאי העבודה הקשים והחשיפה לכספית.
אחרים אולצו לשהות במכרות זמן ממושך כל כך, עד שכשיצאו מהם לבסוף, התעוורו.
בשלב מסוים הביאו הספרדים לפוטוסי עבדים שחורים, אך אלה לא היו רגילים לעבודה באוויר הדליל, וניסיון זה לא צלח.
בראשית מלחמת העצמאות, שנמשכה בין 1809 ל-1825, נתפסה פוטוסי בידי המורדים הפטריוטים.
הפטריוטים אמנם סילקו את המלוכנים, אך לא הצליחו לארגן ממשל חלופי, והעיר שקעה לאנרכיה, שאפשרה את שובם של המלוכנים.
כוח נוסף, בפיקודו של מנואל בלגראנו הצליח, לבסוף, להשיב לפטריוטים את השליטה בעיר ב-10 בנובמבר 1810, לאחר קרב עקוב מדם.
במהלך המאה ה-19 התדלדלו מכרות הכסף, מה שהוביל לשקיעתה של העיר.
תושבי האזור עדיין כורים כסף בסרו ריקו, אך בהיקפים מצומצמים בהרבה.
תנאי העבודה אמנם לא קשים כשהיו בתקופת הספרדים, אך המכרות עדיין גובים את חייהם של כורים רבים, ותוחלת החיים הממוצעת של הכורים עומדת על כ-40 שנה.
בשנת 1987 הכריז אונסק"ו על פוטוסי כאתר מורשת עולמית.
האתר כולל את מכרות הכסף בסרו ריקו, שכונות מגורי הכורים, והמבנים הקולוניאליים המצויים בתחומי העיר.
מכרות הכסף מהווים את מקור המשיכה העיקרי לתיירים בעיר.
מספר סוכנויות בעיר מציעות סיורים מודרכים במכרות, הכוללים מפגש עם הכורים וכן ביקור בשוק הכורים, שבו ניתן לרכוש דינמיט.
עם המבנים הקולוניאליים החשובים בעיר נמנים מבנים אלה:
קאסה דה לה מונדה (או בשמו המלא: Casa de la Moneda de Bolivia - "המטבעה של בוליביה") הוא אחד המבנים הקולוניאליים הבולטים בפוטוסי.
המטבעה הוקמה בין 1757 ל-1773, במקום מבנה ישן יותר, שהוקם ב-1572. בתחילה נטבעו בה מטבעות עבור האימפריה הספרדית.