تعد الشمس بصورة أو بأخرى بالإضافة إلى الماء من المواد الأساسية لوجود الحياة والدفء على كوكب الأرض.
وتستمد الشمس طاقتها من التفاعل النووي الاندماجي لذرات الهيدروجين بداخلها، منتجة ذرات الهيليوم وطاقة هائلة.
واعتاد البشر الاعتماد على الشمس في التدفئة والإنارة وغيرها منذ القدم. كما اعتمد عليها الإنسان في توليد الطاقة المتجددة حديثًا.
غير إن شركات التقنية الحديثة مثل Reflect Orbital قد استحدثت أفكارًا خارج الصندوق للاستفادة من الشمس. ولكن قبل أن نبدأ بسرد هذه التقنية، هل سألت يومًا: ما هي الشمس؟
موقع الشمس
الشمس هي ألمع النجوم في سماء الأرض، وتقع بمجرة درب التبانة ضمن أحد ذراعي المجرة، وتبعد عن مركز المجرة حوالي 24,000 إلى 28,000 سنة ضوئية. وتتحرك الشمس في مسار حول مركز المجرة مصطحبة معها المجموعة الشمسية كاملة بسرعة 230 كم في الثانية. وتكمل دورة كل 220 إلى 250 مليون سنة من سنين الأرض. وبهذا تكون الشمس قد قطعت 20 دورة فقط حول المجرة منذ مولدها.
وتسهم الشمس مباشرة في تعاقب الليل والنهار على الأرض. حيث تنير الشمس الجزء المقابل لها من الأرض. بينما يكون الوجه الآخر مظلمًا. وكذلك تسهم مباشرة في تعاقب فصول السنة. ويمثل ميل الأرض حول محورها وقرب الأرض من الشمس وبعدها في المدار تعاقب تلك الفصول.
الشمس عن كثب
الشمس نجمة تتركز فيها 99.86 % من كتلة المجموعة الشمسية التي تقبع شامخة في منتصفها. وتبعد الشمس مسافة 150 مليون كم تقريبًا عن الأرض، وتمثل تلك المسافة وحدة فلكية كاملة.
ويقطع الضوء هذه المسافة في ثماني دقائق وعشرون ثانية تقريبًا. وحيث إن سرعة الضوء هي مقياس المسافات في الفضاء فبتعبير آخر يمكن القول إن الشمس تبعد حوالي ثماني دقائق وعشرون ثانية ضوئية.
وتتكون الشمس في معظم كتلتها من الهيدروجين بـ 73%. بينما يمثل الهيليوم 25% من تلك الكتلة. وتبقى العناصر الأثقل مثل الأكسجين والحديد تمثل الجزء الباقي من كتلة الشمس.
تعتمد الشمس على دمج نويات الهيدروجين لتنتج الهيليوم في تفاعل نووي اندماجي مستمر منذ نشأتها أي منذ حوالي 4.6 مليار عام مضت.
ولن يتوقف هذا التفاعل، إن شاء الله، حتى تُستهلك كل أنوية الهيدروجين المكونة لهذا النجم. والشمس حاليا في منتصف عمرها تقريبًا حيث يقدر العلماء أنها ستبقي من 4 إلى 7 مليارات سنة في المستقبل، اعتمادًا على حسابات معدل الحرق الحالي.
وتحرق الشمس كل ثانية 600 مليار كجم من الهيدروجين منتجة الهيليوم وطاقة. ويمثل تحويل المادة الى طاقة مصدر الطاقة المنطلقة من الشمي حيث تحول كل ثانية 4 مليارات كجم من المادة إلى طاقة، وهي كمية هائلة جدًا تطلقها الشمس في كل أرجاء مجموعتنا الشمسية.
فناء الشمس
تتزن القوى المؤثرة على الشمس الآن؛ ما يعطها شكلًا كرويًا تقريبًا. وتتزن قوتان رئيسيتان أولاهما السحق الهائل الناتج من الجاذبية الناشئة من وزنها في اتجاه مركزها. بينما الثانية تتمثل في قوى الطرد الناشئة عن درجة الحرارة وضغط الغازات الناتجة من التفاعلات النووية في مركزها التي تدفعها للتمدد. ولن يظل هذا الوضع قائمًا ففي النهاية ستموت الشمس.
في نهاية عمرها ستكون قد حرقت الشمس كل الهيدروجين في نواتها؛ ما يوقف التفاعل النووي الرئيس، وهو شريان الحياة الفعلي للشمس.
وبحدوث ذلك ستنتهي طاقة الطرد في نواة النجم ويجعلها تقبع تحت ضغط هائل ناتج عن الجاذبية الواقعة على النواة، بسبب الكتلة الهائلة لمكوناتها.
ونتيجة كل هذا الضغط ستزداد درجة حرارة النواة إلى درجات عالية جدًا. ويؤدي هذا إلى اشتعال الهيدروجين المتبقي في محيط الشمس وبدء الاندماج النووي خارج نواة النجم؛ ما يسمح للمحيط بالتمدد.
وستتمدد الشمس تدريجيًا لتبتلع عطارد والزهرة، بل ستبتلع الأرض أيضًا. وفي هذه الأثناء ستتحول الشمس إلى عملاق أحمر وستطلق الكثير من الغازات والطاقة إلى محيطها الخارجي نتيجة الرياح الشمسية العاتية وارتفاع درجة حرارة الطبقات الخارجية للشمس.
في هذه الأثناء ستتوقف التفاعلات النووية في النواة نتيجة تكون الأكسجين والكربون؛ ما ينتج فقدان النواة للحرارة وتتحول الشمس إلى سديم. وفي نهاية المطاف، ستتحول الشمس إلى قزم أبيض ومن ثم بعدها ستبرد. وسيكون المريخ أول جيران ما كان في الماضي شمسًا.
الشمس بالنسبة للأرض
تمد الشمس النباتات بالضوء اللازم للبناء الضوئي، كما تنير سماء الأرض بما يساعد الكائنات على النمو والحركة.
كما أنها مصدر الدفء الرئيس على هذا الكوكب. وتؤثر أيضًا على أنماط المناخ بصورة فعّالة؛ حيث تنشأ الرياح بسبب تسخين الشمس لمناطق الأرض بطرق متفاوتة.
وتلعب الشمس الدور الأساس في توافر الأكسجين على الأرض سواء من الغطاء النباتي أو البكتيري أو الطحالب؛ حيث إنها مكون مهم جدا واساسي في عملية البناء الضوئي.
في القرن الماضي أصبحت الشمس مصدرًا من مصادر الطاقة المتجددة باختراع الخلايا الشمسية التي تحول ضوء الشمس إلى طاقة كهربية مباشرة. وتعد الشمس أصل الوقود الأحفوري أيضًا؛ حيث إن هذا الوقود كان في الأصل غابات ونباتات استمدت طاقتها من الشمس.
ولا يمكن ذكر أهمية الشمس بالنسبة للأرض دون ذكر أنها سبب وجود الأرض في مدارها وعدم هيامها على وجهها في الفضاء مواجهة ظروف الفضاء المميتة.
تقنيات جديدة لاستخدام الشمس
اشتهرت أسطورة بأن “غاليليو جاليلي” استخدم المرايا المقعرة لتركيز أشعة الشمس وقام بحرق سفن للعدو خلال حصار فينيسيا.
وعلى الرغم من شيوع تلك القصة إلا أنه ليس هناك أدلة تاريخية تدعمها. وعلى الرغم من ذلك استلهمت شركة Reflect Orbital نفس الفكرة في إيجاد تقنية جديدة واعدة.
وترتكز تلك التقنية الجديدة التي أنتجتها شركة Reflect Orbital الأمريكية على إمكانية إنارة مناطق علي سطح الأرض ليلًا بضوء الشمس، وذلك من خلال قمر صناعي مزود بمرايا عملاقة.
ويمكن الاستفادة من هذه التقنية في توليد الكهرباء ليلًا ونهارًا عن طريق الخلايا الشمسية. حيث يمكن توليد الطاقة بواسطة الشمس نهارًا بطريقة اعتيادية وليلًا عن طريق الضوء المنعكس.
وتعتقد الشركة أنه يمكنها البدء في تزويد الطاقة بحلول الربع الرابع من عام 2025. وتقول: إنه يمكن بهذه التقنية أيضًا إنارة مساحة تصل إلى 5 كم مربع ، بواسطة شعاع الشمس المنعكس.
واللافت للنظر بأن مؤسسي شركة Reflect Orbital قد روجوا هذه الفكرة عبر موقعهم على شبكة الإنترنت.
ويستطيع العملاء عبر هذا الموقع تحديد الأماكن التي يرغبون في إنارتها على الخارطة عبر الهاتف. أي أنه في الألفية الجديدة يمكنك أن تجعل الشمس تشرق بواسطة هاتفك المحمول هذا طبعًا إذا قمت بدفع تكاليف ذلك.
عالم التكنولوجيا
