@سر مصدر الطاقة الشمسية الهائلة@

[فيزيائي]

ملاحظة:
1- التساؤلات المطروحة في الموضوع ومحاولة إيجاد الحلول لها لا يعني بالضرورة أننا نريد بها كشف الغيبيات فالغيب في علم الله وحده ولكن طرحت من الناحية العلمية فقط كما تم الوصول إلى بعض النتائج التي إن لم يكن بها خطأ فهي صحيحة من الناحية العلمية فقط.
2- الحسابات الفيزيائية التي استخدمت في الموضوع هي اجتهاد شخصي قابل للنقاش.
3- التطرق إلى مثل هذه المواضيع قد يساعدنا على فهم بعض الحقائق التي ذكرها القرآن الكريم وإثباتها علميا.

تتكون الشمس-في الوقت الحالي- من 70% هيدروجين و28% هيليوم وبعض المعادن الأخرى التي تشكل أقل من 2%. تمثل الشمس 99% من كتلة النظام الشمسي. ولكن ما هو مصدر الطاقة الشمسية الهائلة؟

تحول الشمس جزءا من كتلتها إلى طاقة عن طريق تفاعلات الاندماج النووي وذلك عن طريق تحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هيليوم. وبالنظر إلى الجدول الدوري للعناصر نجد أن كتلة ذرة الهيليوم تقل عن كتلة أربع ذرات هيدروجين مما يعني أن هذا الفرق في الكتلة قد تحول إلى طاقة. تفقد الشمس ما يقارب kg 4,200,000,000 من كتلتها كل ثانية, فهل هذا النقص في الكتلة سيؤثر على كتلة الشمس الكلية على مر السنين؟

إذا قمنا بحساب ما تفقده الشمس من كتلتها في 100 عام سنجد أنها تفقد
kg 1.3 x 1019 وإذا قارنا هذا الرقم بكتلة الشمس الكلية التي تصل إلى kg 2 x 1030 سنجد أنه يعادل
6.6x10-12 % وهذا الرقم صغير جدا فهو لا يؤثر على كتلة الشمس على مر السنين.

يطلق على هذا النوع من الطاقة طاقة الكتلة (mass energy) والتي يمكن حسابها بالمعادلة التالية: E = M c2
حيث c سرعة الضوء

لو استطاع الإنسان تحويل الكتلة إلى طاقة فإنه سيستطيع الحصول على طاقة مقدارها
1016 × 9 J من 1kg فقط من الكتلة وهذا المقدار من الطاقة كبير جدا.

يبقى التساؤل: هل يمكننا معرفة العمر الافتراضي للشمس؟ هل هذا النقصان في كتلة الشمس سيؤثر على مسارات الكواكب حول الشمس وسرعة دورانها؟
هل هذا النقصان في كتلة الشمس سيضعف من قوة جذب الشمس لكواكب المجموعة الشمسية فتفقد الكواكب مساراتها وتتجه بعيدا عن الشمس؟

يتبع,,,

[فيزيائي]

هل يمكننا معرفة العمر الإفتراضي للشمس؟

الله أعلم بذلك, ولكن عن طريق المعلومات والأرقام التي لدينا فإننا نستطيع استخدامها للتوصل إلى العمر الإفتراضي للشمس. وأعني بالعمر الإفتراضي المدة التي تستطيع فيها الشمس أن تضئ, فبعد تحول جميع ذرات الهيدروجين إلى ذرات هيليوم فإن الشمس تكون غير قادرة على إنتاج الطاقة.

دعونا أولا نحسب كمية الكتلة المفقودة بعد تحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هيليوم:

كتلة 4 ذرات هيدروجين = 4 × الكتلة الذرية = 4 ×1.674 × 10-27 = kg 6.695 × 10-27
كتلة ذرة الهيليوم = 6.646 × 10-27
الفرق بينهما = 0.049 × 10-27 kg

لنحسب الآن الكتلة الكلية للهيدروجين في الشمس والتي تمثل 70%:

الكتلة الكلية للهيدروجين = 0.7 × 2 × 1030 = 1.4 × 1030 kg
بما أننا نعلم الكمية المفقودة بعد تحول 4 ذرات من الهيدروجين نستطيع أن نعلم الكمية المفقودة بعد تحول كامل ذرات الهيدروجين وذلك عن طريق المعادلة التالية:


kg 0.049 × 10-27 ----------------------->> 6.695 × 10-27 kg
X -------------------->> 1.4 × 1030 kg


بحساب X نجد أن الكتلة التي يمكن أن تفقدها الشمس بعد تحول كامل ذرات الهيدروجين إلى هيليوم
= 1.025 ×1028 kg وهي تعادل فقط 0.5 % من كتلة الشمس الكلية.

وأخيرا يمكننا حساب المدة التي تستغرقها الشمس لتحويل هذه الكمية إلى طاقة:

نعلم أن الشمس تفقد kg 1.3 x 1019 من كتلتها الكلية في مئة سنة, بقسمة الكتلة التي وجدناها قبل قليل على هذا العدد نستنتج أن المدة التي ستستغرقها الشمس لتحويل كامل كتلتها من الهيدروجين إلى طاقة

=7.877 × 108 مئة سنة

أي 7.877 × 1010 سنة

والذي يعادل 78.77 × 109 سنة

أي تقريبا 79 billion years

أثناء بحثي في الإنترنت وجدت في أحد المواقع أن العمر الإفتراضي للشمس
= year 10 × 109 أي 10 billion years

في اعتقادي أن سبب الإختلاف بين هذا الرقم والرقم الذي توصلت إليه هو الإختلاف في الأرقام المستخدمة أثناء الحساب فعند تقريب الأرقام الكبيرة فإن هذا يؤدي إلى تغير كبير في الناتج, ولكن يبقى التشابه الكبير بينهما في العامل (109).

يتبع,,,

[فيزيائي]

هل هذا النقصان في كتلة الشمس سيؤثر على مسارات الكواكب حول الشمس وسرعة دورانها؟

وفقا لقانون حفظ angular momentum أو الزخم الزاوي (حسب ترجمتها في موقع جوجل) والذي يعطى بالعلاقة:

L = m v R

فإن أي نقصان في أحد هذه العوامل ينتج عنه زيادة في أحد العاملين الأخريين مما يؤدي إلى ثبات القيمة L والعكس صحيح. عند نقصان كتلة الشمس فإن هذا ينتج عنه زيادة إما في بعد الكوكب عن الشمس R أو سرعة الكوكب v أو كليهما.


1- في حالة زيادة بعد الكوكب R يمكننا صياغة هذا القانون على النحو التالي:


M1 m v R1 = M2 m v R2

كما يمكن كتابة المعادلة كالتالي:

M1 R1 = M2 R2 -------------------------> 1

حيث
M1: كتلة الشمس قبل النقصان
M2: كتلة الشمس بعد النقصان
m: كتلة الكوكب
v: سرعة الكوكب
R1: بعد الكوكب قبل نقصان الكتلة
R2: بعد الكوكب بعد نقصان الكتلة

سنقوم الآن بحساب هذا التغير بالنسبة لكوكب الأرض بعد مئة عام من نقصان كتلة الشمس. متوسط بعد الأرض عن الشمس يعادل تقريبا 150,000,000 km

كما ذكرنا سابقا أن الشمس تفقد 10-12 × 6.6 % من كتلتها في مئة عام, بالتعويض في المعادلة
(1):

M1×150,000,000 = 9.34 × 10-13 M1× R2

ومنها نحصل على R2 = 150,000,000.0000099 km

أي أن الزيادة تساوي تقريبا m 0.01 بعد مئة عام, كما تصل إلى 1 m بعد 10000 سنة.


2- في حالة زيادة سرعة الكوكب يمكننا كتابة المعادلة كالتالي:


M1 v1 = M2 v2

متوسط سرعة الأرض حول الشمس يعادل تقريبا 29.79 km/s, بالتعويض في المعادلة نحصل على:

29.790000000001964كم = v2

أي أن الزيادة تساوي تقريبا بعد مئة عام 0.06 m/year

يتبع,,,

[فيزيائي]

هل هذا النقصان في كتلة الشمس سيضعف من قوة جذب الشمس لكواكب المجموعة الشمسية فتفقد الكواكب مساراتها وتتجه بعيدا عن الشمس؟

وفقا لقانون نيوتن هناك قوة تجاذب بين أي جسمين تعطى بالعلاقة: F = G M1M2 / r2
وإذا كانت كتلة الجسمين صغيرة فإن هذه القوة تكون صغيرة جدا ولذلك لا نشعر بقوة تجاذب بين الأجسام الصغيرة, وبما أن كتلة الشمس والكواكب كبيرة فإنه توجد قوة تجاذب كبيرة بينها, وهذا ما يجعل الكواكب تدور حول الشمس في مدارات معينة(حقيقة علمية وليست إجتهاد شخصي).
ونلاحظ من العلاقة أن نقصان كتلة أي من الجسمين يؤدي إلى نقصان قوة الجاذبية بينهما.
إن نقصان كتلة الشمس بما يعادل 0.5 % (الكمية التي تفقدها الشمس بعد مضي عمرها الإفتراضي) يؤدي إلى نقصان قوة الجاذبية بنفس النسبة وهي نسبة ضئيلة لا تؤدي إلى فقدان الكواكب لمساراتها حول الشمس.

في الختام بقي أن نتسائل:

إذا كانت النتائج التي توصلنا إليها صحيحة علميا فهل ذكرت في القرآن الكريم؟
هل النتيجة التي توصلنا إليها (إن كانت صحيحة علميا) وهي زيادة إبتعاد كوكبنا عن الشمس بما يعادل 1 m كل 10000 سنة تدل على توسع الكون وهل لها علاقة بالآية الكريمة (والسماء بنيناها بأيد وإنا لموسعون)؟
هل ذكر في القرآن أن النجوم بما فيها الشمس تموت بعد فترة فلا تستطيع أن تضئ؟

[فيزيائي]

أعتذر عن ظهور الأرقام بهذا الشكل

للتوضيح: 1.4 × 1030 kg تعني 1.4 × 10 أس 30

كذلك بقية الأرقام

[الطيار العماني]

شكرااااااااااا يااستاااذ
اسال الله ان يزيدك من العلم

[الاول-1]

معلومة قيمة
بارك الله فيك
ولكن اتسائل عن كون الارض مكونة من مواد قابلة للأحتراق
لماذا لا تنفجر مرة واحدة نتيجة الاشتعال ؟
لماذا حرارة الارض متساوية دائماً ؟
سبحان الله

[المعدن الأصيل]

معلومة قيمة
بارك الله فيك
ولكن اتسائل عن كون الارض مكونة من مواد قابلة للأحتراق
لماذا لا تنفجر مرة واحدة نتيجة الاشتعال ؟
لماذا حرارة الارض متساوية دائماً ؟
سبحان الله

ما هي المواد القابلة للإحتراق التي تقصدها؟
وبخصوص حرارة الأرض أنها متساوية .. لم أفهم السؤال جيدا..

وساعود إليك إن شاء الله ..

[باحث عن وطن]

يثبت لبعض الوقت.... تشجيعا ...للمواضيع العلمية المجردة ...بمجهود شخصي ...

ارجو من ألأعضاء اثراء الموضوع بالتساؤلات:)

[سبلاوي]

السلام عليكم أخي الكريم

أولاً أحيي فيك هذه النخوة العلمية التي قلما نجدها في مجتمعنا الذي أصبح مستورداً لكل فكرة صغيرة كانت أو كبيرة نافعة أو حتى ضارة, ولاأقول إلا بارك الله فيك وزادك من علمه أنه على كل شىء قدير.

ولكن أريد أن ألفت أنتباهك الى نقطة وجيهة ولاادري أن كنت تجاهلتها أو نسيتها:

كلنا يعرف أن الكون كيان واحد وأي متغير فيه يؤدي الى تغير قيم مكوناته حتى وإن كان بقيمة غير محسوسة ولكن مالفت أنتباهي أن كل المعادلات التي تم أدراجها في الموضوع تم تطبيقها على متغيرات ونشاطات تحصل داخل مجموعتنا الشمسية وتم تجاهل القوى الصادرة من المجرات الاخرى, وليس منطقيا أخي الكريم أن تختل مدارات الكواكب لمجرد نقص طاقة الجذب في الشمس.

[فيزيائي]

وعليك السلام أخي سبلاوي,,

أشكرك على مداخلتك عزيزي


كلنا يعرف أن الكون كيان واحد وأي متغير فيه يؤدي الى تغير قيم مكوناته حتى وإن كان بقيمة غير محسوسة ولكن مالفت أنتباهي أن كل المعادلات التي تم أدراجها في الموضوع تم تطبيقها على متغيرات ونشاطات تحصل داخل مجموعتنا الشمسية وتم تجاهل القوى الصادرة من المجرات الاخرى.
كلامك منطقي ,ولكن كان اهتمامي بتأثر كواكب المجموعة الشمسية بنقصان كتلة الشمس لقربها من الشمس, كما أن قوة جذب الشمس لها هو السبب في دورانها حول الشمس في مدارات معينة.

وليس منطقيا أخي الكريم أن تختل مدارات الكواكب لمجرد نقص طاقة الجذب في الشمس.
لماذا؟ من الناحية العلمية هناك علاقة مباشرة بين قوة جذب الشمس للكواكب وبين كتلة الشمس كما أوضحت ذلك (سأحرر المشاركة حتى تتضح الصورة أكثر), كما أن النتيجة التي حصلت عليها هي تأثر الكواكب بنقصان قوة الجذب بنسبة بسيطة لا تؤدي إلى اختلالها.

[sandstorm]

كلام فيزيائي كثير وكثير وللأسف لم افهم كل المعادلات ..

تشكر أخي الفيزياء على النظريات والحسابات

وعندي سؤال ..

اذا كان تحول ذرات الهيدروجين إلى هيليوم بمعدل محدد كل ثانية .. ليش ما يتم ويتحول كل الهيدروجين إلى هيليوم مرة وحدة .؟؟

كذلك أيش يحفز التفاعل الذي يحول الهيدروجين إلى هيليوم .. ام انه يحدث تلقائي ؟؟ كذلك الطاقة المنبعثة من التفاعل ألا تحفز المسار التفاعل وتعطيه مسار بحيث يتم التفاعل بعجلة ثابته ؟؟ يعني الطاقة تقوم بزيادة التفاعلات ..

[فيزيائي]

كلام فيزيائي كثير وكثير وللأسف لم افهم كل المعادلات ..

تشكر أخي الفيزياء على النظريات والحسابات

أشكرك على مداخلتك القيمة,,
المعادلات والحسابات المستخدمة سهلة, ربما لم تفهمها بسبب عدم صياغتي لها بشكل واضح, أي الحسابات التي لم تفهمها؟ سأحاول توضيحها بإذن الله.
اذا كان تحول ذرات الهيدروجين إلى هيليوم بمعدل محدد كل ثانية .. ليش ما يتم ويتحول كل الهيدروجين إلى هيليوم مرة وحدة .؟؟

في الواقع هذا السؤال صعب وإن كان يوجد في الفيزياء ما يعرف ب power وهو معدل إنتاج الطاقة P = E / t
فالشمس تنتج كمية معينة من الطاقة كل ثانية بتحويلها كمية معينة من الكتلة كل ثانية ويمكن حساب الطاقة التي تنتجها الشمس كل ثانية باستخدام المعادلة E = M c2

كذلك أيش يحفز التفاعل الذي يحول الهيدروجين إلى هيليوم .. ام انه يحدث تلقائي ؟؟ كذلك الطاقة المنبعثة من التفاعل ألا تحفز المسار التفاعل وتعطيه مسار بحيث يتم التفاعل بعجلة ثابته ؟؟ يعني الطاقة تقوم بزيادة التفاعلات ..
ما أعرفه هو أن درجة الحرارة العالية في الشمس هي الحافز لهذا التفاعل, كما أن الشمس عند تكونها (وفقا لنظرية تكون النظام الشمسي) كانت تمتلك درجة حرارة عالية كافية لبدء هذه التفاعلات.

[Wolf man]

ما شاء الله عليك..

عالم العلما

[Dr.Fatma]

كلام جميل ، ماشاء الله :)

[طيب ألقلب]

ما شاء الله عليك

[كونان12]

أخباركم شباب؟
أنا أريد أسوي بحث علمي عن الطاقة الشمسية وكيف ممكن نستغلها في عمان . ممكن حد يساعدني. أتكلم جد. أحيد ماحد بيقبل صوب البحث بس ويش نسوي؟ ع الأقل إنجاز ولو واحد ف حياتنا.

[جسور بدبد]

شكرا الاخ فيزيائي علي الموضوع القيم بخصوص الشمش
حبيت اضيف بعض المعلومات

وصف الشمس

وتقدر كتلة الشمس بنحو 1990 تريليون تريليون طن - التريليون يساوي مليون مليون - اي تمثل 330.000 مرة كتلة الارض وهي قوة كافية لخلق جاذبية كافية للحفاظ على النظام الشمسي بالكامل، وتبعد عن الارض مسافة 149,600 كيلو متر ( 93 مليون ميل ) وتبعد عن اقرب نجم لها مسافة 4.3 سنة ضوئية.



تبلغ درجة حرارة الشمس في مركزها 14 مليون درجة مئويه وعلى سطحها حوالي 5,500 درجة مئوية اما البقع الشمسية فهي اقل حرارة اذ تبلغ 4,000 درجة مئويه وتبلغ سرعة الرياح الشمسية 3 مليون كيلومتر في الساعة ويقدر اشعاع الشمس او الطاقة الشمسية المتولدة بنحو 390 مليار مليار ميجاواط، وتفقد الشمس بالإشعاع حوالي عشرة ملايين طن كل ثانية من مادتها، كما تفقد 600 مليون طن كل ثانية من مادتها بالتفاعلات النووية في قلبه.



مكونات الشمس



تتكون الشمس مثل باقي النجوم من الهيدروجين كمكون اساسي يمثل 92 % وخلال عملية انتاج الطاقة تتحول ذرة الهيدروجين الى الهليوم والذي يمثل 7.8 % من مكونات الشمس والباقي عناصر اخرى مثل الاوكسجين والذي يمثل 0.06 % والكربون والكبريت والنيتروجين.



طبقات الشمس



تتكون الشمس من عدة طبقات، مركز الشمس وهو النواة والمكون من الغاز المضغوط - يعادل الضغط داخل المركز 340 مليار مرة الضغط الجوي على سطح البحر في الارض - وفي حالة تسمى حاله بلازما ( الحالات الاخرى للمادة صلبة، سائلة، غازية ) - وحالة البلازما ببساطة هي الحالة التي يكون فيها جزئ المادة قد تعرض لحرارة وضغط مهولة ويبدا الالكترون في الافلات من نواته عندها تكون حالة البلازما - وهذا المكان ( النواة ) هو مصدر انتاج الطاقة التي تأخذ طريقها نحو الخارج وتمر عبر طبقات للشمس حيث تحمل جزيئات الضوء ( الفوتون ) بالطاقة وتتسرب الى الطبقات العليا، وفي الحقيقة ان عملية تحميل الفوتون للطاقة وإندفاعه للخارج تستغرق حوالي مليون سنة وهناك وخلال العملية التي تشيه الغليان تخرج الطاقة.



الانفجارات الشمسية



وهي ظاهرة تتكرر بإستمرار خلال دورة نشاط تتكرر كل 11 سنة، وتحدث عندما تزيد الطاقة المغناطيسية وتتحرر فجأة فينبعث ضوء ابيض شديد التوهج نتيجة لذلك، وقد لوحظ اول مرة في سبتمبر عام 1859 من قبل الفلكي البريطاني ريتشارد كارنجتون عندما كان يتابع البقع الشمسية ولاحظ ظهور ضوء ابيض باهر ظهر فجأة، والانفجار الشمسي يطلق الغازات المشحونة كهربائيا بسرعة ثلاثة ملايين كيلومتر في الساعة باتجاه الأرض، وإن بعضها يخترق الغلاف المغناطيسي.، وتؤثر على إحدى طبقات الغلاف الجوي وهي طبقة (الأيونوسفير)؛ هذه الجسيمات عالية الطاقة تحدث اضطرابًا في الحالة الأيونية في طبقة الأيونوسفير التي تعمل على حفظ المجال المغناطيسي للأرض مما يؤثر على الاتصالات اللاسلكية على الأرض، خاصة وأنها تعتمد على الموجات الكهرومغناطيسية.



الرياح الشمسية



وهي من أكبر العوامل التي تؤثر في طبقة (الماجنيتوسفير) المغناطيسية للأرض في طبقات الجو العليا، بما تحمله من إلكترونات حرة سالبة، ونوى ذرات الهيدروجين والهليوم التي تحتوي على البروتونات الموجبة، وتندفع الرياح الشمسية عادة بسرعة 320 كيلومترًا في الثانية، ولكنها قد ترتفع إلى أكثر من 800 كيلومتر في الثانية عند ذروة النشاط الشمسي، وخاصة عند حدوث الانفجارات، وتقوم الشمس بهدم مجالها المغناطيسي كل ألف عام، والأرض غيرت مجالها المغناطيسي 176 مرة منذ نشأتها منذ 4550 مليون سنة وحتى الآن، ولا أحد يعرف كيف يحدث ذلك.



البقع الشمسية



هي مناطق اضطراب ومساحات قاتمة تتواجد على سطح الشمس تنجم عن تركيز مجالات مغناطيسية غير مستوية. وتكون ابرد من المناطق التي حولها مما يجعلها اقل خفوتا من المناطق المحيطة بها وتظهر على شكل بقعة ‏مستديرة او بيضاوية مركزها مظلم نسبيا وتكون مملوءة بطاقة مغناطيسية يمكن ان تنطلق ‏كبركان، وتنمو البقع وتتسع وتستغرق في ذلك من اسبوع الى اسبوعان وتستغرق حوالى اسبوعان اخرين لتتلاشى.

[AL-AUFI]

أخباركم شباب؟
أنا أريد أسوي بحث علمي عن الطاقة الشمسية وكيف ممكن نستغلها في عمان . ممكن حد يساعدني. أتكلم جد. أحيد ماحد بيقبل صوب البحث بس ويش نسوي؟ ع الأقل إنجاز ولو واحد ف حياتنا.
انا مستعد اتعاون معك واساعدك سواء بالعمليات الحسابيه او حتى عن النواحى الاقتصاديه في صناعة الخلايا الشمسيه واستغلالها بعمان بعد تاريخ 26 مايو.



وما يصير خاطرك الا طيب.