من أين تأتي طاقة الشمس؟

ليست ناراً

قد يظن الناظر إلى الشمس أنها كرة هائلة من النار، لكن هذا غير صحيح، فالنار تفاعل كيميائي يحتاج إلى وقود مثل الخشب أو الغاز، وإلى أكسجين يتحد به، أما الشمس فليس فيها أكسجين يكفي لذلك. لو كانت تحترق كما يحترق الفحم، لنفد وقودها في زمن قصير جداً بالنسبة إلى عمرها، الذي يبلغ نحو 4.6 مليار سنة.

مصدر طاقة الشمس شيء آخر تماماً اسمه الاندماج النووي.

الاندماج النووي في قلب الشمس

الشمس كرة هائلة من الغاز، تسع من كل عشر ذرات فيها هيدروجين، وأغلب الباقي هيليوم. في قلبها يضغط ثقل الطبقات التي فوقه ضغطاً هائلاً، فترتفع الحرارة إلى نحو 15 مليون درجة، وفي هذه الحرارة والضغط تتحرك أنوية الهيدروجين بسرعة كبيرة جداً، فتصطدم وتلتحم، فتصنع أنوية الهيليوم.

العجيب أن نواة الهيليوم الناتجة أخف قليلاً من مجموع الأنوية التي صنعتها، وهذا الفرق الصغير في الكتلة لا يضيع، بل يتحول إلى طاقة هائلة، بحسب المعادلة المشهورة التي وضعها أينشتاين: الطاقة تساوي الكتلة مضروبة في مربع سرعة الضوء. لأن سرعة الضوء رقم كبير جداً، فإن مقداراً صغيراً من المادة يعطي طاقة عظيمة.

الأرقام: 4 ملايين طن كل ثانية

الشمس	الرقم
حرارة القلب	نحو 15 مليون درجة
المادة التي تتحول إلى طاقة	نحو 4 ملايين طن كل ثانية
الطاقة التي تطلقها	نحو 383 مليون مليار مليار واط
ما يصل إلى أعلى جو الأرض	نحو 1,361 واط على كل متر مربع

فالشمس تفقد من كتلتها كل ثانية ما يعادل وزن ملايين السيارات، ومع ذلك فهي ضخمة جداً، حتى إن ما ستفقده بهذه الطريقة في 10 مليارات سنة لا يبلغ واحداً في الألف من كتلتها. لذلك لا ينبغي أن نخاف أن تنطفئ الشمس قريباً، وتجد مستقبلها في سؤال ماذا سيحدث للشمس في المستقبل؟.

رحلة الطاقة من القلب إلى عينك

الطاقة التي تولد في قلب الشمس لا تخرج منه مباشرة، بل تقطع رحلة طويلة جداً عبر طبقات الشمس:

1. طبقة الإشعاع: حول القلب، والمادة فيها كثيفة جداً، فتنتقل الطاقة على شكل ضوء يصطدم بالذرات مرة بعد مرة، ويتشتت في كل اتجاه، لذلك تقول وكالة الفضاء الأوروبية إن الضوء يحتاج إلى نحو 170 ألف سنة ليعبر هذه الطبقة وحدها.
2. طبقة الحمل: عمقها نحو 200 ألف كيلومتر، وفيها تحمل الطاقة تيارات من الغاز الحار تصعد ثم تبرد فتهبط، كما يغلي الماء في القدر.
3. الغلاف الضوئي: وهو السطح الذي نراه، وحرارته بين 4,500 و6,000 درجة تقريباً، ومنه ينطلق الضوء حراً في الفضاء.

من الغلاف الضوئي يحتاج الضوء إلى نحو 8 دقائق و20 ثانية فقط ليصل إلى الأرض، فالطاقة التي تدفئ وجهك الآن بدأت رحلتها في قلب الشمس قبل أكثر من مئة ألف سنة. تجد تفاصيل حرارة طبقات الشمس في سؤال كم تبلغ درجة حرارة الشمس؟.

كل النجوم تعمل بالطريقة نفسها

الشمس نجم، والنجوم كلها تصنع ضوءها بالاندماج النووي. الفرق أن النجوم الضخمة تحرق وقودها بسرعة أكبر بكثير، فتعيش أعماراً أقصر، وتصنع في قلوبها عناصر أثقل من الهيليوم. تجد ذلك في سؤال مم تتكون النجوم؟ ومن أين يأتي ضوؤها؟.

ماذا ترى بعينك؟

لا تنظر إلى الشمس مباشرة أبداً، لكنك ترى أثر طاقتها في كل مكان حولك: في ضوء النهار، وفي دفء الأرض، وفي ضوء القمر الذي هو ضوء الشمس منعكساً. حين ترى القمر الليلة، تذكر أن الضوء الذي يصلك منه ولد في قلب الشمس بالاندماج النووي، ثم عبرها في أكثر من مئة ألف سنة، ثم قطع الفضاء في دقائق، ثم ارتد عن سطح القمر إلى عينك.