منذ العصور القديمة، كانت الشمس موضوع سحر لا مثيل له. الصور التي تلتقط سطوعه المستمر وطاقته الفائضة، مع مظهر يذكرنا بالشعلة، دفعت الكثيرين، من علماء الفلك القدماء إلى المتحمسين للعصر الرقمي، إلى التساؤل: كيف “تحترق” الشمس إذا لم يكن هناك أكسجين في الفضاء؟
وخلافا للاعتقاد السائد، فإن الشمس لا تحرق الأرض كالنار. تتطلب النار الأكسجين الجوي الحر، وهو عنصر متوافر بكثرة على كوكبنا ويشكل 21% من الغلاف الجوي. على العكس تماما، يحتوي الفضاء، المعروف بفراغه شبه المثالي، على ما يكفي من الأكسجين لأي نوع من أنواع الاحتراق التقليدي.
الاحتراق على كوكبنا
لنأخذ على سبيل المثال احتراق الورق، الذي عند إشعاله بعود ثقاب، يبدأ عملية تفاعل جزيئات الورق الغنية بالكربون والهيدروجين والأكسجين مع الأكسجين الجوي. ينتج هذا التقاطع ثاني أكسيد الكربون والماء، ويطلق الطاقة على شكل حرارة وضوء. وتسمى هذه العملية الاحتراق.
إذن ما الذي يجعل الشمس تحترق؟
تعمل الشمس وفق آلية مختلفة تمامًا تسمى الاندماج النووي، والتي تحدث دون الحاجة إلى الأكسجين. وفي قلب الشمس، حيث تصل درجة الحرارة إلى 15 مليون درجة مئوية ويكون الضغط مرتفعًا بشكل غير عادي، تندمج ذرات الهيدروجين لتشكل الهيليوم.
وفي هذه العملية المثيرة للإعجاب، تحول الشمس 700 مليون طن من الهيدروجين إلى 695 مليون طن من الهيليوم كل ثانية. تنبعث منه كميات هائلة من الطاقة على شكل أشعة جاما، والتي تتحول في النهاية إلى الضوء والحرارة التي نتلقاها.
وبعبارة أخرى، فإن الشمس تنبعث منها الضوء والحرارة ليس لأنها “تحرق” شيئا مثل النار، ولكن بسبب ذلك عن طريق التفاعلات النووية التي تحدث في ظل ظروف شديدة الحرارة والضغط.
لكن إذا لم تكن الشمس “تحترق” والفضاء فارغ عمليا، فكيف تصل حرارتها إلينا؟
الحرارة التي نعيشها على الأرض إنه ليس نقلًا مباشرًا للحرارة الشمسية الحرارية، بدلا من ذلك انتقال الإشعاع الشمسي. وينتقل هذا الإشعاع، الذي يتضمن الضوء المرئي والأطوال الموجية الأخرى من الطيف الكهرومغناطيسي، عبر فراغ الفضاء. ومن خلال التفاعل مع الجزيئات الموجودة في غلافنا الجوي، تصبح الحرارة التي نشعر بها.
على الرغم من أن الشمس قد استهلكت نصف إمداداتها من الهيدروجين خلال 4.5 مليار سنة، إلا أنها لا تزال تمتلك ما يكفي من “الوقود” لمواصلة السطوع لعدة مليارات من السنين الأخرى. إن عملية الاندماج النووي هذه ضرورية ليس فقط لإنتاج الطاقة يشرح لماذا لا تحتاج الشمس إلى الأكسجين لكي “تحترق”.
لذا، في المرة القادمة التي تشاهد فيها الشمس تحترق، تذكر: ما تشاهده في الواقع هو تفاعل نووي قوي، عرض كوني للذرات التي تنتج الضوء والحرارة التي تدعم الحياة على كوكبنا.
