إن الإنسان والحيوان والنباتات وجميع الكائنات الحية الأولية تحتاج إلى الضوء والحرارة للقيام بتفاعلاتها وعمليات الهدم والبناء اليومية، حيث تستغلّ الكائنات الحية التي تحتوي على صبغة الكلوروفيل أشعة الشمس والضوء لعملية البناء الضوئي التي يتمّ من خلالها استهلاك ثاني أكسيد الكربون من الجو، وإنتاج الكربوهيدرات في النباتات، والأشجار، وإطلاق الأكسجين إلى الجو، كذلك تستخدم بعض الكائنات الحية الدقيقة مثل الطحالب، والفطريات، والبكتيريا أشعة الشمس لإنتاج بعض المركبات الكيميائيّة مثل عملية التخمر في البكتيريا، ولاكتساب الطاقة والنمو وغيرها من العمليات الحيوية المهمّة، من خلال هذا المقال سوف نتعرف على معلومات عام عن الشمس وطريقة إنتاج الطاقة الحرارية والضوئية فيها.
طريقة تشكل الطاقة الحرارية والضوئية في الشمس
تعتبر الشمس كتلة غازية ملتهبة تشع طاقة ضوئية وحرارية في جميع الاتجاهات في الفضاء وذلك من خلال التفاعلات النووية التي تحدث في نواتها، والتي تبلغ درجة حرارتها ما يقارب الستة عشر مليون درجة مئوية، حيث تعتبر الشمس من النجوم متوسّطة الحجم بالمقارنة مع النجوم الأخرى ذات لون قريب إلى الاصفرار، وهي النجم الوحيد الموجود في المجموعة الشمسيّة والتي تبعد عن الكرة الأرضية ثماني دقائق وثلاثين ثانية ضوئية أي ما يعادل المئة وخمسين مليون كيلومتراً.
الشمس هي المصدر الوحيد للطاقة في المجموعة الشمسية وأكبر الاجرام كتلة حيث تعادل كتلة الشمس ما يقارب ثلاثة وثلاثين ألف مرة كتلة الأرض، ويبلغ قطرها ما يقارب المليون وأربعمائة ألف كيلو متر أي ما يعادل مئة وتسعة أضعاف قطر الكرة الأرضية، وقدّر عمرها بما يقارب الخمسة مليارات سنة.
تتشكل الشمس من عناصر كثيرة لكن أكثر العناصر مالتي يدخل في تركيبها هو عنصر الهيدروجين، والذي يشكل ما يقارب الخمسة وسبعين بالمئة من كتلتها، وهو المسؤول عن عملية حدوث الاندماج النووي الذي تتحوّل فيه المادة إلى طاقة وذلك استناداً إلى تكافؤ المادة والطاقة حسب النظرية النسبية لآينشتاين، حيث يحدث اندماج أربع ذرات من الهيدروجين لتكوين ذرة هيليوم واحدة مما يؤدي إلى انبعاث طاقة حرارية كبيرة جداً إلى سطحها، والذي يبلغ درجة حرارته ما يقارب الخمسة آلالف وخمسمائة درجة مئوية، وتنتقل هذه الحرارة إلى الأرض والفضاء على شكل أشعة كهرومغناطيسية يحملها جسيمات الفوتون (
الفوتون جسيم أولي يكون عبارة عن كمية محددة من الطاقة وتعتمد طاقته على تردد الضوء المنبعث)، ونتيجة هذا الاندماج فإنّ نسبة الهيليوم تصل في الشمس ما يقارب خمسة آلالف وستمائة ضعف كتلة الأرض، وينتج عناصر أخرى أشهرها الكربو، ويتوقع العلماء مع مرور الزمن أنّ نسبة الهيدروجين في الشمس ستنخفض وبالتالي عملية الاندماج النووي والطاقة تقلّ، وهذا سوف يحوّل الشمس إلى نجم صغير يسمّى بالقزم الأبيض ممّا يؤدي إلى نهاية الحياة.
