בכל יום, מאחר שהעולם הוא עולם, השמש זורחת דרך האופק המזרחי של כדור הארץ ושוקעת במערב. זה אולי רחוק שנות אור, אבל הכוכב שלנו כל כך בהיר שאנחנו לא יכולים להסתכל עליו ישירות מבלי להיגרם נזק. לאחר מכן ממה עשויה השמש?
מהי השמש?
על פני השטח שלה, לשמש יש טמפרטורות שיכולות להגיע עד 5.500 מעלות צלזיוס, עובדה שיכולה להמיס לחלוטין כל גשושית שמנסה להתקרב ולנחות, אפילו ממרחק טוב. זה ממש חם מכדי להגיע אליו, אבל זה לא אומר שאי אפשר ללמוד את זה.
יש כמה טכניקות שבאמצעותן הצלחנו להתחיל לגלות את סודות הכוכבים שנמצאים בשמי הלילה, כולל השמש שלנו, וכדי להסביר זאת, אנחנו הולכים לעשות קצת היסטוריה.
מפזר את האור
בשנת 1802, התבוננות איפה השמש זורחת, מדען ממוצא אנגלי בשם ויליאם הייד וולסטון הצליח להפריד את אור השמש באמצעות מנסרה והצליח לצפות במשהו שהוא לא ציפה לו, שהם הקווים הכהים בספקטרום. שנים מאוחר יותר יצר האופטיקאי הגרמני ג'וזף פון פראונהופר מכשיר מיוחד, הנקרא ספקטרומטר, שבעזרתו מפוזר האור בצורה טובה יותר, והוא גם הצליח להבחין שיש יותר מהקווים הכהים הבולטים הללו.
מדענים ציינו מיד שהקווים הכהים הופיעו במקום שבו לא היו צבעים בספקטרום, מכיוון שהיו אלמנטים בשמש ומסביב לשמש שספגו את גלי האור הספציפיים האלה. לכן, הגיע למסקנה כי קווים כהים אלה הראו נוכחות של כמה יסודות כגון סידן, נתרן ומימן.
זו הייתה תגלית עמוקה, יפה להפליא ופשוטה, אבל היא גם לימדה אותנו כמה מרכיבים מרכזיים של הכוכב הקרוב אלינו ביותר. עם זאת, כפי שהביע גם הפיזיקאי פיליפ פודיאדלובסקי, לניתוח זה יש מגבלות מסוימות. זה עושה את האינדיקציה הזו כי התיאוריות מסבירות לנו רק על הרכב פני השמש, אבל הן לא מצביעות על ממה עשויה השמש?
תצפיות ומסקנות אלו מביאות אותנו לתהות מה נמצא בתוך השמש וכיצד היא רכשה את כל האנרגיה שלה.
מתחת לאדמה
בתחילת המאה ה-XNUMX הוצעה התזה שאם אטומי מימן היו מסוגלים להתמזג, יתכן שניתן ליצור יסוד אחר לגמרי, שהוא הליום, ולהשתחרר אנרגיה באמצע תהליך זה. השמש הייתה אפוא עשירה במימן ובהליום, וחייבת את כוח האנרגיה העצום שלה להיווצרות היסוד האחרון מהראשון. אבל עדיין היה צריך להוכיח את התיאוריה הזו.
בשנת 1930 התגלה שאנרגיית השמש נובעת מהיתוך זה, אך גם זו הייתה רק תיאוריה לפי המדען פודיאדלובסקי. כדי ללמוד עוד על הכוכב שבו תלויים החיים בעולמנו, היה צורך להיכנס לפנים כדור הארץ.
כדי לעשות זאת, הם היו צריכים לקבור את הניסויים שהושקו מתחת להרים. כך תוכנן גלאי ה-Super-Kamiokande (Super-K) היפני. כך, כ-1.000 מטר מתחת לפני השטח, ישנו חדר בעל מראה עצוב ומוזר, הוא מכיל אגם רדוד של מים זכים ו-13.000 עצמים כדוריים מכסים מתחת למים את הקירות, התקרה והרצפה.
זה נראה כמו מכשיר מדע בדיוני, אבל תפקידו של Super-K הוא לנסות להבין טוב יותר איך השמש פועלת, תוך ניצול העובדה שלכל אלמנט יש ספקטרום בליעה ייחודי.
בהיותו בתוך כדור הארץ, מובן שה-Super-K לא נוצר כדי לזהות אור. במקום זאת, מה שצפוי הוא שייווצרו חלקיקים מאוד מיוחדים ממרכז הכוכב שלנו ושהם יוכלו לעוף דרך החומר. יש הרבה טריליונים כאלה שעוברים בכל שנייה. ואם הגלאים המיוחדים האלה לא היו קיימים, לא היינו יודעים שהם שם.
אבל ה-Super-K מסוגל לפרסם כמה מהם, בערך 40 ביום, בגלל גלאי האור המיוחד שלו שהומצא כדי ללכוד את הרגע שבו החלקיקים האלה, הנקראים ניטרינו, מגיעים לאינטראקציה עם אגם המים הטהורים שלהם. האור שנוצר חלש מאוד, אבל הוא יוצר מעין הילה שניתן לקלוט על ידי גלאי האור הרגישים להפליא.
היתוך של אטומים בתוך כוכבים מסביר את היווצרותם של ניטרינו. כמה סוגים מיוחדים של ניטרינו שזוהו בשיטה זו נחשבים עדות ברורה להיתוך גרעיני של מימן להליום המתרחש בתוך השמש, ולא ידוע על הסבר אחר לאופן היווצרות הנייטרינים. אבל היכולת ללמוד אותם תאפשר לנו לצפות במתרחש בתוך השמש כמעט בזמן אמת.
כתמי שמש
קל לקבל את הרעיון שהשמש היא יסוד קבוע. אבל זה לא כך, כי לכוכבים יש מחזורים ותוחלת חיים, המשתנים בהתאם לגודלם ולפרופורציה שלהם. בשנות ה-1980, חוקרים שעבדו במשימת השמש המקסימלית ציינו שבמהלך 10 השנים האחרונות, אנרגיית השמש דעכה ולאחר מכן הצליחה להחזיר אנרגיה אבודה.
זה גם לא יעלה על הדעת כמה כתמי שמש, שהם אזורים בשמש שיש להם טמפרטורות נמוכות יותר, היו קשורים לפעילות זו.ככל שהיו יותר כתמים, כך השתחררה יותר אנרגיה. זה נראה כמו סתירה, אבל ככל שיש יותר כתמי שמש, כלומר ככל שיש יותר יסודות קרים, השמש מתחממת יותר, וזה מאושר על ידי סיימון פוסטר, מאימפריאל קולג' בלונדון, בריטניה.
מה גילו מדענים?
הם גילו שיש אזורים בהירים במיוחד על פני השמש, הנקראים לפידים, שצצים יחד עם כתמי שמש אך שני הצדדים נראים להם, ואלו הלפידים הם שמהם משתחררת האנרגיה הנוספת, באמצעות קרניים.X ורדיו גלים.
סוגיה נוספת היא שניתן לזהות התלקחויות שמש, שהן הבזקי חומר ענקיים שמקורם בהיווצרות הצטברות של אנרגיה מגנטית מהשמש, כלומר שכוכבים מסוגלים לפלוט קרינה דרך הספקטרום האלקטרומגנטי, וניתן לצפות בהתפרצויות אלו באמצעות גלאי רנטגן ויכולות לעזור לנו לדעת ממה עשויה השמש זה מוביל אותנו להיות מסוגלים להתבונן ב מאפיינים של קרינת השמש.
למרות שיש דרכים אחרות לזהות אותם. אחד מאלה שמשתמשים בו הוא באמצעות גלי רדיו, ודרך נוספת היא באמצעות קרינה אלקטרומגנטית. טלסקופ הרדיו הענק Jodrell Bank באנגליה הוא הראשון מסוגו בעולם ומסוגל לזהות התלקחויות שמש, מה שאושר על ידי המדען טים אובריאן, מאוניברסיטת מנצ'סטר, שעובד על אותו הדבר.
במקרה שכוכב מתנהג כרגיל, כלומר אין לו פעילות רבה, הוא לא יפלוט יותר מדי גלי רדיו. עם זאת, כאשר כוכבים נולדים או מתים, הם מסוגלים לייצר פליטות עצומות. מה שאתה יכול לראות הם האלמנטים הפעילים. אנו צופים בהתפוצצויות הכוכבים, גלי הלם ורוחות כוכבים שנוצרו.
טלסקופי רדיו משמשים גם את המדענית האירית ג'וסלין בל ברנל על מנת לגלות פולסרים, שהם סוג מיוחד של כוכב נויטרונים. כוכבי ניוטרונים נוצרים לאחר פיצוצים ענקיים, המתרחשים כאשר כוכב מתמוטט לתוך עצמו והופך צפוף להפליא.
פולסרים הם דוגמאות למחלקה של כוכבים הפולטים קרינה אלקטרומגנטית, שניתן לקלוט באמצעות טלסקופים רדיו. זהו אות שהוא לא מאוד קבוע, שמסוגל להיפלט כל כמה אלפיות שניות וגרם, בהתחלה, לכמה חוקרים לתהות אם מדובר בדרכי תקשורת של מינים תבוניים שנמצאים בחלק אחר של היקום.
פליטת פולסרים
עקב גילוי של פולסרים רבים נוספים, מקובל כיום שפליטת פולסים סדירים זו נגרמת מהספין של הכוכב עצמו. אם תסתכלו על השמיים בקו הראייה הזה, אולי תראו הבזק אור רגיל חולף על פניו, בדומה למגדלור שיתנהג.
חלק מהכוכבים נועדו להיות פולסרים
למרבה המזל, השמש שלנו אינה אחת מהן, כי היא קטנה מכדי להתפוצץ בתגובת סופרנובה כשהיא מגיעה לסוף חייה. למעשה, כאשר מתרחש פיצוץ כוכבי, נצפה שנוצרה סופרנובה בהירה פי 570.000 מהשמש.
מה ייעודך מהשמש?
ידוע מתצפית בכוכבים אחרים בגלקסיה שלנו שיש מגוון רחב של אפשרויות. אבל, בהתבסס על מה שידוע על מסת השמש שלנו וביצוע השוואה עם כוכבים אחרים, נראה שעתידה של השמש ברור מאוד וזה שהיא תתרחב בהדרגה עד סוף חייה, מה שיקרה ב עוד 5.000 מיליארד שנים בערך, עד שהוא הופך לענק אדום.
לאחר מכן, לאחר מספר פיצוצים, תישאר רק ליבת פחמן פנימית, אשר משערים להיות בגודל זהה לכדור הארץ, ותתקרר לאט לתקופה של יותר ממיליארד שנים. הדבר המעניין הוא שיש הרבה תעלומות שנותרו חבויות לגבי השמש, ופרויקטים רבים רלוונטיים שרוצים לעזור לחשוף אותם.
דוגמה ליוזמות אלו היא משימת Solar Probe Plus של נאס"א, שתנסה להתקרב לשמש מאי פעם, כדי לגלות ממה מורכבת השמש., על מנת לנסות לברר כיצד נובעות רוחות השמש ולגלות את הסיבה לכך שהקורונה של השמש, שהיא הילת הפלזמה סביב הכוכב, חמה יותר משטחה. עד כה, אנו מכירים רק כמה מהמסתורין החיוניים של השמש.
כוח
פיזיקאים משתמשים במונח אנרגיה כדי להתייחס ליכולת לשנות מצב או לייצר מצב אחר בגלל תנועה או שמייצרת קרינה אלקטרומגנטית, שיכולה להיות אור או חום, וזו הסיבה שהמילה באה מיוונית ומשמעותה כוח בפעולה.
במערכת הבינלאומית מודדים אנרגיה בג'אול, אך באוצר המילים הנפוץ היא מתבטאת בעיקר בקילו-ואט שעות, אך עלינו לזכור שלפי החוק הראשון של התרמודינמיקה, האנרגיה נשמרת בתוך מערכת סגורה.
תֶרמוֹדִינָמִיקָה
זה מבוסס על העקרונות הראשון והשני, כלומר, האנרגיה נשמרת והאנטרופיה מוגברת, עקרונות אלה מטילים הגבלות גדולות על כל מודל של היקום, בנוסף, מספר מאפיינים של מרחב וזמן נולדים במובן התרמודינמי.
לכן, אין להתייחס לידע זה כמבנים בסיסיים של אינטראקציות חיוניות, במובן זה, מרחב-זמן הוא תרמודינמי, בנוסף, אם יתקבל להרכיב טיעונים סטטיסטיים, יהיה צורך לשאול האם גדלים של היקום הם כנראה תרמודינמיים, אז היקום שלנו יהיה נשלט על ידי גדלים אנטרופיים ולא על ידי כוחות מוחלטים.
אלקטרומגנטיות
כוח זה מבוסס על תיאוריית הגלים של מקסוול ומשוואותיה, אך תיאוריות אלו אינן מובנות בצורה ברורה במיוחד, אך הן אינן מבוססות על הפרשנות המקורית שלו לקשר בין שדות E ו-B, אלא על התיאוריה של לודוויג לורנץ, שאיתה מקסוול מעולם לא מוסכם.
מקסוול חשב שיש להשרות את שני השדות הללו באופן מחזורי, כדי שמהירות האור תישמר, בניגוד ללורנץ, הוא חשב שבשני השדות נוח להשיג עוצמה מקסימלית בצורה מסונכרנת, במקביל, לשמר המהירות הזו.
ואז, ממה עשויה השמש, בגלל מימן והליום, באינטראקציה מתמדת, המסוגלים לייצר אנרגיה, אור, חום ואלקטרומגנטיות, המשפיעים באופן מוחלט על שימור החיים על הפלנטה שלנו.
