איך נוצרים כתמי שמש?

השמש שלנו היא הכוכב היחיד במערכת השמש והיא מצויה במרכזה. מלבד השמש יש 8 כוכבי לכת (או 9 אם תשאלו את אלה שמתנגדים להדחתו של פלוטו ממעמדו הרם), כוכבי לכת ננסיים, אסטרואידים, שביטים, אבק, פלסמה, אבל אף אחד מהגופים האלו אינו בר תחרות לשמש בכל מה שקשור לגודלה לא כל שכן למידת חומה העצום.

לולא השמש לא היו חיים על כדור הארץ והיינו לא יותר מאשר עולם שומם, קפוא וקר. פני השמש לוהטים בטמפרטורה של 5800 מעלות קלווין וזה רק רמז למה שמצוי בתוכה; חום השמש נובע מתהליכים תרמו-גרעיניים המתרחשים בליבתה, שבהם הופכים גרעיני מימן לגרעיני הליום בתהליכים המזכירים את המנגנון של פצצת מימן, תהליכים המתרחשים בטמפרטורה של 14 מיליון מעלות קלווין.

האנרגיה העצומה המשתחררת בתהליכים אלה, היא הבלם שעוצר את קריסת מסת השמש אל תוך עצמה. הכבידה העצומה של השמש מבקשת לדחוס את מסתה פנימה, אל המרכז, והאנרגיה המשתחררת מהמרכז החוצה עוצרת את הקריסה.

כל חייה של השמש, ולמעשה חייהם של כל הכוכבים, הם תולדה של המאבק בין הכבידה, המבקשת לדחסם פנימה, לבין האנרגיה הנוצרת במרכז ומאזנת אותה. לעתים מופר האיזון לכאן ולכאן – כאשר רמת האנרגיה המשתחררת מהמרכז נחלשת, הכבידה גוברת והכוכב מתכווץ, לעתים עד לקריסתו המוחלטת. לעתים, כאשר רמת הקרינה היוצאת מהמרכז גוברת, הכוכב מתפשט.

השמש מצויה כעת באמצע השלב הראשון של חייה, שבו המימן הופך להליום במרכזה ובמהלכו של שלב זה, האורך כ-10 מיליארד שנים, כמעט ואין שינויים משמעותיים בקרינת השמש ובמידת חומה. כדי לסבר את האוזן ולהבין את ההיקף הגדול של התהליכים המתרחשים במרכז השמש ואת מסתה העצומה, יש לדעת כי במהלך התהליכים התרמו-גרעיניים, השמש מאבדת כל שנייה כ-4 מיליון טון ההופכים לאנרגיה, לפי המשוואה המפורסמת של איינשטיין לפיה אנרגיה שקולה למסה מוכפלת בריבוע מהירות האור. הכפילו את הדיאטה הרצחנית הזו במספר השניות הכלולות ב-10 מיליארדי שנים ועדיין לא נגיע לאחוז בודד ממסת השמש. ואם לא די בכך, השמש נחשבת לכוכב מהשורה, מעין ננס, שאינו משתווה לענקים הגדולים באמת.

אולם כאן מתחיל מסע התלאות של הקרינה היוצאת ממרכז השמש. לכאורה, הקרינה הנעה במהירות האור אמורה לחצות את רדיוס השמש שאורכו כ-700 אלף ק"מ בשתי שניות (מהירות האור בריק היא 300 ק"מ לשנייה). אולם השמש אינה ריק. ממש לא. הקרינה היוצאת מהשמש מתנגשת אינספור פעמים בחלקיקים המצויים בחומר העוטף את ליבת השמש ותוך כדי כך משנה את כיוונה ומאבדת את רוב האנרגיה שלה. למעשה התנגשויות אלה הן הבולמות את קריסת השמש.

כתוצאה מכך מתארך מאוד פרק הזמן שלוקח לקרינה להגיע ממרכז השמש לשפתה ובמקביל אובדת רוב אנרגיית הקרינה, שאינה נפלטת מפני השמש באנרגיה המקורית שהיתה לה בעת שהשתחררה במהלך התהליכים התרמו גרעיניים.

הקרינה הנוצרת במרכז השמש אנרגטית מאוד ולמעשה רובו המכריע של החומר המצוי בשמש הוא במצב מיונן (מצב של פלסמה), כתוצאה מהאינטראקציה שלו עם הקרינה. לכך יש השפעה על השדה המגנטי של השמש, אלא שגם פני השמש מכילים פלסמה ולכן נוצרים על פניה שדות מגנטיים מקומיים.

כתוצאה מהפעילות המגנטית של השמש וכן כתוצאה מהפעפוע המתמיד של חומר החם המגיע מתחת לפני השמש אל פניה, באופן המזכיר סיר מרק מפעפע, נוצרות הפרעות מגנטיות ואנו מקבלים שלל של צורות נוף על פני השמש – אבוקות, קשתות, "בועות" של חומר וכן כתמי שמש.