[محمد حسن الزهراني]

سنتحدث الآن عن موقع الشمس في مجرتنا درب التبانة ....
ولكن وقبل أن نتطرق في الحديث عن ذلك سنقوم بتطواف خفيف نحوم فيه في عالم المجرات الرائع ..

المجرة هي نظام كوني يتكون من عدد كبير من النجوم والحشود النجمية والسدم وغيرها بأعداد تصل إلى الملايين، تشكلت بعد نشوء الكون انطلاقا من سحب هائلة من الغاز و الغبار ترتبط معا بقوى الجذب المتبادلة وتدور حول مركز مشترك ، تحكمها جميعا قوانين غاية في الدقة.

ويقدر الفلكيون أن هناك حوالي 125 بليون مجرة في الكون. وكل النجوم التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة تنتمي إلى مجرتنا مجرة درب التبانة.

تنشأ المجرات بذات الطريقة التي تتكون بها النجوم ، فهي تتطور من سديم هائل الاتساع يبلغ مداه ملايين السنين الضوئية ، ثم تتجمع أجزاء هذا السديم حتى تتركز مادته بسبب الدوران المتسارع ، مما يؤدي إلى تفلطحها وتوزع المادة على شكل قرصي .

وتختلف المجرات في أشكالها بالإضافة إلى تباينها في الكتل والأحجام كذلك..
وقد قام ادوين هابل بتصنيفها من ناحية الشكل إلى أربعة أنواع .... هي:

1. المجرات الإهليليجية (البيضوية) : وتكون ذات شكل بيضوي غالبا وتتراوح في استطالتها ما بين الشكل الكروي إلى البيضوي المستطيل .

2. المجرات الحلزونية : وتشبه الحلزون الملتف ولها أذرع في العادة ولكنها تختلف اعتمادا على مقدار انفتاح هذه الأذرع وانضمامها . وهي على نوعين رئيسيين :
أ ـ الحلزونية العادية : ونواتها كروية تنبثق عنها الأذرع الحلزونية.
ب ـ الحلزونية العصوية : ونواتها مستطيلة تنبثق عنها الأذرع من نهايتي النواة.

3. المجرات العدسية : وهي تشبه العدسة محدبة الوجهين ، تنتفخ نواتها على جوانبها.

4. المجرات غير المنتظمة : تظهر بشكل عشوائي غير منتظم وليس لها شكل معين مثل ما سبق من أنواع.

نضيق الآن هذه الدائرة المتسعة .... ونسلط الضوء على مجرتنا العزيزة درب التبانة أو كما يسميها البعض درب اللبانة ... والتي تضم مجموعتنا الشمسية بين جنباتها..

درب التبانة ... مجرة حلزونية تحتشد وسطها النجوم فتكسبها انتفاخا مركزيا تتشعب منه أذرع تتواجد منظومتنا الشمسية في واحد منها .

ويبلغ قطرها الكلي حوالي 100 ألف مليون سنة ضوئية ، وسمك قرصها المجري حوالي 2300 سنة ضوئية .
وتزيد كتلتها على 130 ألف مليون من كتلة الشمس .
وهي وكسائر المجرات مستمرة في الحركة حيث تحتاج لـ 250 مليون سنة لإتمام دورة كاملة حول نفسها ..بالإضافة إلى تقدمها ليس فقط كمجرة سابحة بكاملها في الفضاء ، بل إن النجوم داخلها أيضا تدور باستمرار حول مركزها .
ففي أثناء قراءتك لهذه الجملة ستكون الشمس قد تحركت قرابة الألف ميل في دورتها حول المجرة .

والآن ندخل في تفصيلات موضوعنا ...

كما ذكرنا سابقا تقع منظومتنا الشمسية في أحد أذرع مجرة درب التبانة وهي كما نعلم جميعا أربعة أذرع لكل منها اسم خاص بها نذكرها لنثري ثقافتنا المجرية قليلا:

1. ذراع البجعة "الدجاجة".
2. ذراع برشاوس .
3. ذراع الرامي "Sagittaire”.
4. ذراع قنطورس .

أما موقع الشمس من الأذرع فهي موجودة في امتداد فرعي لذراع الرامي اسمه ذراع الجبار Orion وتبعد مسافة 30 ألف سنة ضوئية عن مركز المجرة ودون أي امتياز يذكر..!

ويمكن وصف حركة الشمس داخل المجرة كالتالي :
تقوم الشمس بحركة ظاهرية تنشأ من دوران الأرض حول محورها من ناحية ، وفي مدارها على هيئة قطع ناقص حول الشمس من ناحية أخرى (الحركة المدارية)، بالإضافة إلى ذلك فإن الشمس تقوم بحركة حقيقية في مجموعة درب التبانة، وتتكون هذه الحركة الحقيقية من جزأين : حركة بالنسبة للنجوم الثوابت القريبة وحركة دوران بالنسبة لمركز مجرة درب التبانة.

فبالنسبة للحركة الأولى تتحرك الشمس بالنسبة للنجوم الثوابت القريبة بسرعة 19,4كم/ث وبذلك فإنها تقطع في العام ضعف قطر مدار الأرض، واتجاه أو هدف هذه الحركة مستقر الشمس وهو موجود في كوكبة الجاثي.

وأما الحركة الثانية فتشارك الشمس مع النجوم القريبة في الدوران حول مركز المجرة، وفي ذلك تبلغ سرعتها 250كم/ث وتصنع دورة كاملة حول المركز في 250مليون سنة، وبسبب قوة جاذبية الشمس فإن المجموعة الشمسية تتماسك مع بعضها وتشارك في هذه الحركة.

وأختم موضوعي بمثال طريف يبين لنا موقع مجموعتنا الشمسية في مجرتنا ذات الأبعاد الشاسعة ..

فلو تصورنا مجرتنا كقرص منتفخ من وسطه بقطر يبلغ مقدار المسافة من جنوب الأردن حتى جنوب اليمن ، فسيكون مركز المجرة بقدر حجم الكعبة المشرفة ، أما منظمتنا الشمسية بكاملها فلن تكون إلا بقدر حبة الحمص ( قطرها 1 سم) وعلى بعد يساوي بعد المدينة المنورة عن مكة !!!!






كان العلماء في القرن التاسع عشر يعتقدون أن النجوم تحترق بما يشبه كثيرا الاحتراق التقليدي، أي أن عناصر مختلفة تتحد معا لتشكل مركبات جديدة، . فهذا ما يحدث في الاحتراق: إذ تتحد ذرات الكربون الموجودة في الفحم أو الخشب مع الاوكسجين الموجود في الهواء وتتحول إلى ثاني تاكسيد الكربون (الدخان) وأول اكسيد الكربون(غاز سام) وهذا التفاعل الكيماوي يطلق الحرارة.
وتمثل الجاذبية وسيلة فعالة لإطلاق الطاقة، فالشلالات على الأرض ظلت تدير العجلات وتطحن الغلال طيلة قرون. واليوم تستطيع الشلالات أن تولد طاقة هيدروليكية تكفي لإنارة مدينة. والمفتاح هنا هو الشد " الجذبي أو الثقالي " القوي لكتلة الأرض.. ولما كان وزن الاشياء يزيد ثلاثين ضعفا على وزنها على الارض بسبب اختلاف الكتل، فإن جاذبية الشمس هي بالمثل وسيلة أكثر فعالية لإطلاق الطاقة. وهي تستيطع أن تولد الكثير من الحرارة بأن تتقلص بفعل وزنها هي نفسها..
وتتكون النجوم كما قلنا في بداية التقرير عندما يحدث لسحب الغاز في الفضاء أن تقع معا تحت تأثير جذبها المتبادل. وينتج ذلك السخونة المبدئية للنجوم الأولية، وفي وقت مبكر تماما..
ولكن، لو كانت هذه القصة فحسب لما بقيت النجوم طويلا، لأن عليها في هذه الحالة ان تستخدم وقودها بمعدل هائل لتجعلنا دافئين ونحن على بعد 100 مليون ميل ..ولظلت تنكمش كل سنة عشرات الأمتار..
حير هذا اللغز علماء القرن التاسع عشر، وتوالت الاكتشافات السريعة بعد ان كشفت ماري كوري وزوجها النقاب عن النشاط الاشعاعي لعنصر الراديوم، وهو عنصر له نشاط اشعاعي تلقائي هو من الكبر بحيث يجعله يبث دفئا وطاقة محسوسة وتوهجا في الظلام..
أدرك عندها آرنست رذرفورد وزملاؤه في العمل في كمبردج ان ما يحدث في النشاط الاشعاعي هو أن الذرات تنفجر، وتتغير من نوع إلى آخر بدلا من ان تمتزج معا كما يحدث في حالة احتراق الفحم او الخشب..
والذرات تتكون من اليكترونات خفيفة الوزن تحيط بمركز أكثر ثقلا واندماجا، وهو نواة الذرة. ونواة الذرة لها بنية داخلية من جسيمات لها كتلة تسمى البروتونات والنيترونات. والتفاعلات الكيميائية تتناول الاليكترونات التي في الاطراف ، أما النشاط الاشعاعي فيتناول إعادة تنظيم البروتونات والنيترونات الموجودة في النواة.
يؤثر النشاط الإشعاعي على أنوية الذرات بطريقتين، هما الإنشطار النووي، والاندماج النووي.

الإنشطار النووي: يحدث الانشطار النووي(وسمي النووي نسبة الى النواة) في أنوية العناصر الثقيلة،مثل اليورانيوم، حيث تنشطر النواة الرئيسية،او النواة الأم، الى نواتين أخريين، بحيث يكون مجموع كتلتيهما أصغر من كتلة النواة الأم،وفرق الكتلة يخرج على شكل طاقة، هائلة...وتتم عملية الانشطار النووي هنا في المفاعلات النووي، حيث يتم تسريع نيترونات الى سرعات هائلة، بحيث عندما تصطدم بأنوية العناصر الثقيلة تلك فإنها تخترقها،، والزيادة في عدد
النيترونات هذا يجعلها غير مستقرة فتنشطر..

الطريقة الثانية هي،
الاندماج النووي: على عكس الانشطار، يحدث الاندماج النووي لعناصر خفيفة( لا يزيد عددها الكتلي عن 20)..يعتبر الاندماج النووي وكانه عملية عكسية للإنشطار، حيث تتحد نوايتين خفيفتين لتكوين نواة أثقل.. وبالمثل، فإن كتلة
النواة الجديدة أقل من مجموع النواتين المندمجيتن،وفرق الكلتة كما اتفقنا يخرج على شكل طاقة...


وتندمج الانوية الخفيفة في حالتين رئيسيتين: إما ان تتحرك بسرعات هائلة لتصطدم، او ان تسخن لتكون الحرارة اكثر من 10 بلايين درجة مئوية لكي يبدأ تفاعل الاندماج!..


الآن،، ما الذي يحدث داخل الشمس ؟؟
وزن الشمس يسبب ضغطا مكثفا عن مركزها، ضغطا يوزاي ما يقرب من 200 بليون ضعف ضغطنا الجوي على سطح الأرض.. وتنجو الشمس من التقلص لأن الغاز الموجود في المركز يضغط في الاتجاه المعاكس..
حرارة الشمس الداخلية تبلغ 20 مليون درجة،،وهي حرارة تكفي لأن تدفع البروتونات معا كي تندمج..
إذن، اتفقنا ان الشمس تحوي غاز الهيدروجين بدرجة أساسية،، ولنرى ما يحدث داخلها اختصارا، فلندرس معا المعادلات التالية،،

المعادلة الأولى، توضح بدايات تفاعل الاندماج النووي، حيث تتحد نواة ذرة الهيدوجين المكونة من بروتون واحد مع أخرى مشابهة لها، مما يكون الديترويوم، والكيترون ونيترينو الاليكترون.
هذا التفاعل يصنف ضمن قائمة التفاعلات النووية الضعيفة، وأي تفاعل ينتج جسيم ليبتون( وهما هنا الإليكترون ونيترينو الاليكترون) هو تفاعل بطيء،،للغاية، هذا التفاعل يستغرق 5 بلايين سنة كي يحدث داخل الشمس!!،
أما بالنسبة للمعادلة التالية، فهي تمثل تفاعل كهرومغناطيسي،، ويستغرق حدوثه ثانية واحدة فحسب،، بينما المعادلة الثالثة تمثل تفاعلا نوويا قويا،هو تحول نظير الهيدروجين الى هيليوم، ويستغرق حدوثه 300 ألف عام فقط...

في الماضي البعيد كان احتراق الهيدروجين يحدث أساسا في اللب ، وفي الطبقات المحيطة به لم يكن يحصل أي شيء،، وبعد ان انتهى الهيدوجين الموجود في اللب وتحول جميعه الى هيليوم، بدأت الطبقات الخارجية لنجمنا الشمس بحرق مخزنها من الهيدورجين بينما بدأ اللب بحرق مخزونه من الهيليوم..

تحتوي الشمس على 7× 10^ 56 بروتون في لبها!!، وهذا يحتاج 10 بلايين عام كي يحترق 10% فحسب من هذه الكمية الهائلة!!
وهكذا،، لا يعود هناك شك في ان تفاعلات الاندماج النووي هي مصدر طاقة الشمس، فالإندماج يحدث بالسرعة الكافية لأن تظل الشمس تحترق،لكنه أيضا بطيء بما هو كاف لبقاء الشمس الزمن الكافي لأن تنشأ حياة ذكية على أحد كواكبها..

ويمثل تحول الهيدروجين الى هيليوم أغلب، وليس كل ما يحدث داخل الشمس. فاحيانا تتصادم ثلاث نوى للهيليوم وتندمج لتصنع نواة واحدة للكربون.
وما إن يتكون الكربون، حتى يصبح هدفا سهلا للبروتونات الموجودة في كل مكان، فيمتص واحدا منها ويتحول الى نيتروجين. وباصطدامين آخرين بالبروتونات مع بثه من نشاط اشعاعي ينتج الاوكسجين واشعة غاما،، وجسيمات وأطياف ساخنة هي جسيمات النيترينو التي تحدثنا عنها سابقا في المعادلة الأولى..
وبصدمة أخرى بأحد البروتونات ينشطر الاوكسجين الى نواة هيليوم وكربون..وهكذا وكأننا نسير في دورة..
ونتيجة هذا كله هي أن الكربون يعد مادة محفزة : فهو يلتهم البروتونات من قلب الشمس ويغير من أوضاعها عدة مرات قبل ان ينتهي الى الكربون والهيليوم واطلاق الطاقة..وهكذا،،فإن الشمس تتغير ببطئ من قنبلة هيدروجينية الى كرة من الهيليوم...

تحوي الشمس في لبها أعدادا هائلة من الاليكترونات،،والايونات كما توضح المعادلات السابقة..وعندما يصطدم أيون بإليكترون فإنه يصدر إشعاعا هو الفوتونات.. تبقى هذه الفوتونات محبوسة داخل الشمس ولا تخرج الا بصعوبة،، والسبب يكمن الحركة العشوائية التي تواجهها داخل الشمس..
هناك حل رياضي يوضح ما سنقوله الآن،،لكن لأغراض التبسيط يكفي أن نقول ان الفوتونات تسير متخبطة وتصطدم ملايين المرات بكل الجسيمات والالكيترونات والانوية الموجودة بكثافة داخل لب الشمس.. وهذا ما يسمى بـ ، وبعد حسبة بسيطة يمكننا ان نرى ان الفوتونات تستغرق 50 ألف سنة لكي تخرج من باطن الشمس!!!،، ولو كانت تخرج مباشرة لما استغرقت اكثر من 10^-8 من الثانية!..

تحوي الشمس الآن ما نسبته 71% هيدروجين،
27% هيليوم، و
2% عناصر ثقيلة..مثل الحديد.


،،كيف نتأثر نحن بما يحدث داخل الشمس؟..
تنتقل طاقة المشس على شكل اشعة تحملها الفوتونات،، واشعة جاما،، وبعض الجسيمات المنطلقة من بروتونات واليكترونات،،وايضا جسيمات النيترينو الملغزة.

سنتحدث عن بعد الظواهر الشمسية التي تؤثر على كوكبنا،،
كوكب الأرض..ولنبدأ بـ

البقع الشمسية:

الإسم كما هو واضح يعني أن هناك بقعا على الشمس،وأنت ترىالبقعة في أي شيء لأنها تحمل لونا مغايرا.. وهكذا الحال بالنسبة للشمس..فالبقع الشمسية هي مناطق ذات الوان داكنة، شكلها منتظم او غير منتظم،
ولونها داكن لأن حرارتها اقل من حرارة المناطق المحيطة بها..لكن ما هي البقع الشمسية أصلا؟؟...

يعتقد أن البقع الشمسية هي زوابع شمسية كالزوابع الأرضية ،وهي تظهر في مجموعات واشكالها غير منتظمة على الاغلب..وتوجد فيها مجالات مغناطيسية قوية، وستمر وجودها من اسبوعين الى 18 شهرا..

وتتكرر فترات النشاط الشمسي المسببة لهذه البقع كل 11سنة تقريبا..
ويعتقد ان البقع الشمسية تسبب الكثير من الاضطرابات في الجو الأرضي، فهي تثير ما يسمى بالزوابع المغناطيسية ،وتسبب هطول الامطار الغزيرة..
وتؤثر البقع الشمسية كذلك على استقبال موجات اللاسلكي ،وتسبب اضطرابات في الابرة المغناطيسية وتفسد عمل البوصلات في المناطق الاستوائية..

الشفق القطبي:تحدثنا مسبقا عن ظاهرة الشفق القطبي، هذه الظاهرة تبدأ من ملاحظة المجالات المغناطيسية داخل الشمس، فالمجالات المغناطيسية الشمسية مجدولة في ليات معقودة داخل الشمس تتحرك في دوامات غير متوقفة.. وهي تمتص للداخل منطقة السطح الساطعة وتبردها، تاركة اياها مظلمة نسبيا.
وهذه القوى المغناطيسية يمكنها أيضا ان ترفع جسيمات عاليةمشحونة كهربائيا في نتوءات هائلة أو توهجات مشتعلة يمكن ان تكون مرئية كألسنة لهب جبارة ترصد من الارض.
ورغم ان أي لسان لهب لن يقل وزنه عن وزن جبل فإن المجالات المغناطيسية قوية لدرجة تكفي لقذف هذه الكتلة بسرعة عدة مئات من الاميال في الثانية.
ومجال الشمس المغناطيسي يكون ممطوطا فجاة ويرتخي كالمطاط ، قاذفا بشعلة شمسية متوهجة تهرب من جاذبية الشمس..

تتأثر الأرض بهذه الجسيمات المشحونة الشمسية المقذوفة الينا بظواهر متعددة منها ظاهرة الشفق القطبي، فالشفق القطبي ينجم عن الاليكترونات والسالبة والبروتونات الموجبة التي قذفت بها الشمس، ثم تفاعلت مع المجال المغناطيسي للأرض، حيث يقوم هذا المجال يزيادة سرعة الجسيمات المحشونة هذه ، وتصطدم هي بالذرات الموجودة في جونا الأرضي وتمزقها،، فينتج عن ذلك الوان خلابة براقة..



وحتى نرى الشفق القطبي فأننا نحتاج إلى طقس صاف وان نكون بعيدين عن خط الاستواء، والأفضل ان نكون قريبين من القطبين.
ويتبدى الشفق القطبي في معظم الليالي في شمال سيبريا ، ولابلاند
وجرين لاند ، وألاسكا ،وهي مناطق لم يكن فيها وفرة من العلماء في
القرن السابع عشر، لذا اخذت الاسم الشهير ( الشفق القطبي الشمال)رغم انها موجودة في القطبين على حد سواء..


التأريخ بالكربون 14:عندما تكون الشمس في حالة نشاط شديد كما في البقع الشمسية، تقذف بشعلات متوهجة قوية في الفضاء وتكون الرياح الشمسية قوية، وهذه العواصف تحمينا من الاشعة الكونية القادمة الينا من كل مكان في هذا الكون..
وعلى العكس من ذلك، فعندما تكون الشمس هادئة كما هي الان، فإن الاشعة الكوينة تصل محتشدة وتصطدم بغلافنا الجوي، فتحول النيتروجين الموجود الى نوع خاص من الكربون، يسمى كربون -14. وهذا النوع من الكربون غير المستقر يسبح أساسا في غاز ثاني أوكسيد الكربون..
تمتص الاشجار وأشكال الحياة النباتية الأخرى ثاني اوكسيد الكربون هذا، ويتحلل الى الكربون المستقر المعروف كربون -12. وبقياس كمية الكربون-14 المتيقية يمكننا معرفة الكثير عن عمر الشجرة ،وعن النشاط الشمس في تلك الفترة أيضا[/