شمس

شمس

الشمس كما نراها من خلال مرشح شمسي واضح
الأسماء	صن، سول ، [1] سول ، هيليوس [2]
الصفات	الطاقة الشمسية [3]
رمز
بيانات الملاحظة
متوسط ​​المسافة من الأرض	1  وحدة فلكية 149,600,000 كم 8 دقائق و19 ثانية، سرعة الضوء [4]
السطوع البصري	−26.74 ( فولت ) [5]
المقدار المطلق	4.83 [5]
التصنيف الطيفي	جي2 في [6]
المعدنية	ز = 0.0122 [7]
الحجم الزاوي	0.527–0.545 درجة [8]
الخصائص المدارية
متوسط ​​المسافة من قلب مجرة ​​درب التبانة	24000 إلى 28000 سنة ضوئية [9]
الفترة المجرية	225-250 مليون سنة
سرعة	مدار مركز المجرة بسرعة 251 كم/ثانية 20 كم/ثانية إلى الحي النجمي 370 كم/ثانية إلى الخلفية الكونية الميكروية [10]
الانحراف	7.25 درجة ( مسار الشمس ) [5] 67.23 درجة ( المستوى المجري )
المطلع المستقيم القطب الشمالي	286.13° (286° 7′ 48″) [5]
انحراف القطب الشمالي	+63.87 درجة (63 درجة 52 دقيقة و12 دقيقة شمالاً) [5]
فترة الدوران النجمي	25.05 يوما (خط الاستواء) 34.4 يومًا (أقطاب) [5]
سرعة الدوران الاستوائي	1.997 كم/ثانية [11]
الخصائص الجسدية
نصف القطر الاستوائي	6.957 × 10 8 م [12] 109 × نصف قطر الأرض [11]
تسطيح	0.00005 [5]
مساحة السطح	6.09 × 10 12  كم 2 12000 × الأرض [11]
مقدار	1.412 × 10 18  كم 3 1,300,000 × الأرض
كتلة	1.9885 × 10 30  كجم [5] 332,950  أرضًا [5]
متوسط ​​الكثافة	1.408 جرام/سم 3 0.255 × الأرض [5] [11]
عمر	4.6 مليار سنة [13] [14]
جاذبية السطح الاستوائي	274 م/ث 2 [5] 27.9  جم 0 [11]
عامل عزم القصور الذاتي	≈0.070 [5]
سرعة الهروب السطحية	617.7 كم/ثانية 55 × الأرض [11]
درجة حرارة	15,700,000 كلفن (الوسط) [5] 5,772 كلفن ( الغلاف الضوئي ) [12] 5,000,000 كلفن ( كورونا )
السطوع	3.828 × 10 26  واط [5] 3.75 × 10 28  لومن فعالية 98 لومن/وات
اللون (BV)	0.656 [15]
متوسط ​​الاشعاع	2.009 × 10 7  واط·متر −2 ·sr −1
تكوين الغلاف الضوئي حسب الكتلة	73.46% هيدروجين 24.85% هيليوم 0.77% أكسجين 0.29% كربون 0.16% حديد 0.12% نيون 0.09% نيتروجين 0.07% سيليكون 0.05% مغنيسيوم 0.04% كبريت [16]

الشمس هي النجم الذي يقع في مركز النظام الشمسي . وهي عبارة عن كرة ضخمة شبه مثالية من البلازما الساخنة ، تسخن إلى درجة التوهج عن طريق تفاعلات الاندماج النووي في قلبها، وتشع الطاقة من سطحها بشكل أساسي على شكل ضوء مرئي وإشعاع تحت أحمر مع 10% من طاقات الأشعة فوق البنفسجية . وهي أهم مصدر للطاقة للحياة على الأرض . كانت الشمس موضوعًا للتبجيل في العديد من الثقافات. وكانت موضوعًا مركزيًا للبحث الفلكي منذ العصور القديمة .

تدور الشمس حول مركز المجرة على مسافة تتراوح بين 24000 إلى 28000 سنة ضوئية . من الأرض، تكون1  وحدة فلكية (1.496 × 10 ⁸  كم ) أو حوالي 8 دقائق ضوئية . قطرها حوالي1,391,400 كم (تبلغ كتلة الشمس حوالي 864,600 ميل مربع ، أي ما يعادل 109 أضعاف كتلة الأرض. تبلغ كتلتها حوالي 330,000 ضعف كتلة الأرض، أي ما يعادل حوالي 99.86% من الكتلة الكلية للنظام الشمسي. يتكون ما يقرب من ثلاثة أرباع كتلة الشمس من الهيدروجين ( ~ 73%)؛ والباقي عبارة عن هيليوم في الغالب ( ~ 25%)، مع كميات أصغر بكثير من العناصر الثقيلة، بما في ذلك الأكسجين والكربون والنيون والحديد .

الشمس هي نجم من النوع G من نجوم التسلسل الرئيسي (G2V)، ويطلق عليها بشكل غير رسمي اسم القزم الأصفر ، على الرغم من أن ضوءها أبيض في الواقع. تشكلت منذ حوالي 4.6 مليار ^سنة من الانهيار الجاذبي للمادة داخل منطقة سحابة جزيئية كبيرة . تجمعت معظم هذه المادة في المركز، بينما تسطح الباقي في قرص مداري أصبح النظام الشمسي . أصبحت الكتلة المركزية ساخنة وكثيفة للغاية لدرجة أنها بدأت في النهاية الاندماج النووي في قلبها . في كل ثانية، يدمج قلب الشمس حوالي 600 مليار كيلوغرام (كجم) من الهيدروجين في هيليوم ويحول 4 مليارات كيلوغرام من المادة إلى طاقة .

بعد حوالي 4 إلى 7 مليارات سنة من الآن، عندما يتضاءل اندماج الهيدروجين في قلب الشمس إلى النقطة التي لم تعد فيها الشمس في حالة توازن هيدروستاتيكي ، سيخضع قلبها لزيادة ملحوظة في الكثافة ودرجة الحرارة مما سيؤدي إلى تمدد طبقاتها الخارجية، مما يحول الشمس في النهاية إلى عملاق أحمر . ستجعل هذه العملية الشمس كبيرة بما يكفي لجعل الأرض غير صالحة للسكن بعد حوالي خمسة مليارات سنة من الوقت الحاضر. بعد مرحلة العملاق الأحمر، تشير النماذج إلى أن الشمس ستتخلص من طبقاتها الخارجية وتصبح نوعًا كثيفًا من النجوم المبردة ( قزم أبيض )، ولن تنتج الطاقة عن طريق الاندماج، لكنها ستظل تتوهج وتنبعث منها الحرارة من اندماجها السابق ربما لتريليونات السنين. بعد ذلك، من المفترض أن تصبح قزمًا أسود فائق الكثافة ، ينبعث منه طاقة لا تذكر.

تطورت الكلمة الإنجليزية sun من الكلمة الإنجليزية القديمة sunne . تظهر الكلمات ذات الصلة في اللغات الجرمانية الأخرى ، بما في ذلك sinne الفريزية الغربية ، والهولندية zon ، والألمانية المنخفضة Sünn ، والألمانية القياسية Sonne ، والبافارية Sunna ، والنورسية القديمة sunna ، والقوطية sunnō . كل هذه الكلمات تنبع من اللغة الجرمانية البدائية * sunnōn . ^{[17] [18]} يرتبط هذا في النهاية بكلمة الشمس في فروع أخرى من عائلة اللغات الهندو أوروبية ، على الرغم من أنه في معظم الحالات يوجد جذع اسمي بحرف l ، بدلاً من جذع الحالة في n ، كما هو الحال على سبيل المثال في اللاتينية sōl ، واليونانية القديمة ἥλιος ( hēlios )، والويلزية haul والتشيكية slunce ، وكذلك (مع *l > r ) السنسكريتية स्वर् ( svár ) والفارسية خور ( xvar ). في الواقع، نجا الجذع l في اللغة الجرمانية البدائية أيضًا، مثل * sōwelan ، مما أدى إلى ظهور كلمة sauil القوطية (بجانب sunnō ) وكلمة sól النثرية الإسكندنافية القديمة (بجانب sunna الشعرية )، ومن خلالها ظهرت كلمات sun في اللغات الإسكندنافية الحديثة: sol السويدية والدنماركية ، و sól الأيسلندية ، إلخ. ^[18]

الصفات الرئيسية للشمس في اللغة الإنجليزية هي مشمس لضوء الشمس، وفي السياقات الفنية، solar ( / ˈsoʊlər / )، ^[3] من اللاتينية sol . [ ^19] من اليونانية helios تأتي الصفة النادرة heliac ( / ˈhiːliiæk / ). [ ^{20] في} اللغة الإنجليزية ، تظهر الكلمات اليونانية واللاتينية في الشعر كتجسيدات للشمس، Helios (/ˈhiːliiəs /) وSol (/ˈsɒl/ ) ، [ 2 ] [ 1 ] بينما في الخيال العلمي قد تستخدم Sol لتمييز الشمس ^عن النجوم ^الأخرى . يستخدم علماء الفلك الكوكبي مصطلح sol بحرف s صغير لمدة يوم شمسي على كوكب آخر مثل المريخ . [ ^21]

الرمز الفلكي للشمس هو دائرة ذات نقطة مركزية،^[22] يتم استخدامه لوحدات مثل M _☉ ( كتلة الشمس )، و R _☉ ( نصف قطر الشمس ) و L _☉ ( سطوع الشمس ). ^{[23] [24]}

الشمس هي نجم من النوع G من النسق الرئيسي يشكل حوالي 99.86٪ من كتلة النظام الشمسي. ^[25] لها قدر مطلق يبلغ +4.83، ويقدر أنها أكثر سطوعًا من حوالي 85٪ من النجوم في مجرة ​​درب التبانة ، والتي معظمها أقزام حمراء . ^{[26] [27]} وهي أكثر ضخامة من 95٪ من النجوم ضمن 7 فرسخ فلكي (23 سنة ضوئية). ^[28] الشمس هي نجم من النوع الأول ، أو نجم غني بالعناصر الثقيلة، ^{[ب] . [29]} ربما يكون تكوينها منذ حوالي 4.6 مليار سنة قد حدث بسبب موجات الصدمة من مستعر أعظم قريب واحد أو أكثر . ^{[30] [31]} يقترح ذلك الوفرة العالية للعناصر الثقيلة في النظام الشمسي، مثل الذهب واليورانيوم ، نسبة إلى وفرة هذه العناصر في ما يسمى بالنجوم من النوع الثاني ، وهي نجوم فقيرة بالعناصر الثقيلة. من المحتمل جدًا أن تكون العناصر الثقيلة قد تم إنتاجها من خلال تفاعلات نووية ماصة للحرارة أثناء المستعر الأعظم، أو عن طريق التحول من خلال امتصاص النيوترونات داخل نجم ضخم من الجيل الثاني. ^[29]

الشمس هي ألمع جسم في سماء الأرض ، حيث يبلغ قدره الظاهري -26.74. ^{[32] [33]} وهذا أكثر سطوعًا بحوالي 13 مليار مرة من النجم الأكثر سطوعًا التالي، الشعرى اليمانية ، والذي يبلغ قدره الظاهري -1.46. ^[34]

تُعرَّف الوحدة الفلكية (حوالي 150 مليون كيلومتر؛ 93 مليون ميل) بأنها المسافة المتوسطة بين مركزي الشمس والأرض. وتختلف المسافة اللحظية بحوالي ± 2.5 مليون كيلومتر أو 1.55 مليون ميل مع تحرك الأرض من الحضيض في ~ 3 يناير إلى الأوج في ~ 4 يوليو. ^[35] وعلى مسافتها المتوسطة، يسافر الضوء من أفق الشمس إلى أفق الأرض في حوالي 8 دقائق و20 ثانية، ^[36] بينما يستغرق الضوء من أقرب نقطة للشمس والأرض حوالي ثانيتين أقل. تدعم طاقة ضوء الشمس هذا كل أشكال الحياة تقريبًا ^[ج] على الأرض عن طريق التمثيل الضوئي ، ^[37] وتحرك مناخ الأرض وطقسها. ^[38]

لا يوجد للشمس حدود محددة، لكن كثافتها تتناقص بشكل كبير مع زيادة الارتفاع فوق الغلاف الضوئي . ^[39] لغرض القياس، يُعتبر نصف قطر الشمس هو المسافة من مركزها إلى حافة الغلاف الضوئي، وهو السطح المرئي الظاهري للشمس. ^[40] وبهذا المقياس، تكون الشمس كرة شبه مثالية مع تسطيح يقدر بنحو 9 ملايين، ^{[41] [42] [43]} مما يعني أن قطرها القطبي يختلف عن قطرها الاستوائي بمقدار 10 كيلومترات فقط (6.2 ميل). ^[44] يكون تأثير المد والجزر للكواكب ضعيفًا ولا يؤثر بشكل كبير على شكل الشمس. ^[45]

تدور الشمس بسرعة أكبر عند خط استوائها من عند قطبيها . ويحدث هذا الدوران التفاضلي بسبب الحركة الحملية الناتجة عن نقل الحرارة وقوة كوريوليس الناتجة عن دوران الشمس. وفي إطار مرجعي تحدده النجوم، تبلغ فترة الدوران حوالي 25.6 يومًا عند خط الاستواء و33.5 يومًا عند القطبين. وعند النظر إليها من الأرض أثناء دورانها حول الشمس، تبلغ فترة الدوران الظاهرية للشمس عند خط استوائها حوالي 28 يومًا. ^[46] وعند النظر إليها من نقطة مراقبة أعلى من قطبها الشمالي، تدور الشمس عكس اتجاه عقارب الساعة حول محور دورانها. ^{[د] [47]}

تشير دراسة أجريت على نظائر الشمس إلى أن الشمس في بداياتها كانت تدور بسرعة أكبر بعشر مرات مما تدور به اليوم. وكان من شأن هذا أن يجعل السطح أكثر نشاطًا، مع انبعاث أكبر للأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية. وكانت البقع الشمسية لتغطي 5-30٪ من السطح. ^[48] تباطأ معدل الدوران تدريجيًا عن طريق الكبح المغناطيسي ، حيث تفاعل المجال المغناطيسي للشمس مع الرياح الشمسية المتدفقة. ^[49] لا يزال هناك أثر لهذا الدوران البدائي السريع في قلب الشمس، والذي وجد أنه يدور بمعدل مرة واحدة في الأسبوع؛ أربعة أضعاف متوسط ​​معدل دوران السطح. ^{[50] [51]}

تتكون الشمس بشكل أساسي من عنصري الهيدروجين والهيليوم . وفي هذا الوقت من حياة الشمس، يشكلان 74.9% و23.8% على التوالي من كتلة الشمس في الغلاف الضوئي. ^[52] تشكل جميع العناصر الأثقل، والتي تسمى المعادن في علم الفلك، أقل من 2% من الكتلة، حيث يعتبر الأكسجين (حوالي 1% من كتلة الشمس) والكربون (0.3%) والنيون (0.2%) والحديد (0.2%) الأكثر وفرة. ^[53]

كان التركيب الكيميائي الأصلي للشمس موروثًا من الوسط بين النجوم الذي تشكلت منه. في الأصل، كان من المفترض أن يتكون من حوالي 71.1% هيدروجين، و27.4% هيليوم، و1.5% عناصر أثقل. ^[52] كان الهيدروجين ومعظم الهيليوم في الشمس قد تم إنتاجهما من خلال التخليق النووي للانفجار العظيم في أول 20 دقيقة من عمر الكون، وتم إنتاج العناصر الأثقل بواسطة أجيال سابقة من النجوم قبل تشكل الشمس، وانتشرت في الوسط بين النجوم خلال المراحل الأخيرة من الحياة النجمية ومن خلال أحداث مثل المستعرات الأعظمية . ^[54]

منذ تشكل الشمس، تضمنت عملية الاندماج الرئيسية دمج الهيدروجين في الهيليوم. وعلى مدى 4.6 مليار سنة الماضية، تغيرت كمية الهيليوم وموقعه داخل الشمس تدريجيًا. زادت نسبة الهيليوم داخل اللب من حوالي 24٪ إلى حوالي 60٪ بسبب الاندماج، واستقر بعض الهيليوم والعناصر الثقيلة من الغلاف الضوئي باتجاه مركز الشمس بسبب الجاذبية . لم تتغير نسب العناصر الثقيلة. تنتقل الحرارة إلى الخارج من لب الشمس عن طريق الإشعاع وليس الحمل الحراري (انظر المنطقة الإشعاعية أدناه)، لذلك لا يتم رفع منتجات الاندماج إلى الخارج بواسطة الحرارة؛ فهي تظل في اللب، ^[55] وبدأ تكوين لب داخلي من الهيليوم تدريجيًا لا يمكن دمجه لأن لب الشمس حاليًا ليس ساخنًا أو كثيفًا بما يكفي لدمج الهيليوم. في الغلاف الضوئي الحالي، تقل نسبة الهيليوم، وتصبح المعدنية 84% فقط مما كانت عليه في المرحلة النجمية الأولية (قبل بدء الاندماج النووي في اللب). في المستقبل، سيستمر الهيليوم في التراكم في اللب، وفي غضون حوالي 5 مليارات سنة سيؤدي هذا التراكم التدريجي في النهاية إلى خروج الشمس من التسلسل الرئيسي وتحولها إلى عملاق أحمر . ^[56]

يعتبر التركيب الكيميائي للغلاف الضوئي عادةً ممثلاً لتركيب النظام الشمسي البدائي. ^[57] عادةً، يتم قياس وفرة العناصر الثقيلة في الشمس الموصوفة أعلاه باستخدام التحليل الطيفي للغلاف الضوئي للشمس وقياس الوفرة في النيازك التي لم يتم تسخينها أبدًا إلى درجات حرارة الانصهار. يُعتقد أن هذه النيازك تحتفظ بتركيب الشمس البدائية وبالتالي لا تتأثر بترسيب العناصر الثقيلة. تتفق الطريقتان عمومًا بشكل جيد. ^[58]

يمتد قلب الشمس من المركز إلى حوالي 20-25% من نصف قطر الشمس. ^[59] وتبلغ كثافته ما يصل إلى150 جم/سم ^{3 [60] [61]} (حوالي 150 ضعف كثافة الماء) ودرجة حرارة تقترب من 15.7 مليون كلفن (K). ^[61] وعلى النقيض من ذلك، تبلغ درجة حرارة سطح الشمس حوالي5800 كلفن . التحليل الأخير لبيانات مهمة سوهو يؤيد فكرة أن النواة تدور بشكل أسرع من المنطقة الإشعاعية خارجها. ^[59] خلال معظم عمر الشمس، تم إنتاج الطاقة عن طريق الاندماج النووي في منطقة النواة من خلال سلسلة البروتون-البروتون ؛ هذه العملية تحول الهيدروجين إلى هيليوم. ^[62] حاليًا، يأتي 0.8٪ من الطاقة المولدة في الشمس من سلسلة أخرى من تفاعلات الاندماج تسمى دورة CNO ؛ ومن المتوقع أن تزداد النسبة القادمة من دورة CNO مع تقدم عمر الشمس وزيادة إشراقها. ^{[63] [64]}

اللب هو المنطقة الوحيدة في الشمس التي تنتج كمية كبيرة من الطاقة الحرارية من خلال الاندماج؛ حيث يتم توليد 99% من طاقة الشمس في الجزء الداخلي الذي يبلغ 24% من نصف قطرها، ولا يحدث أي اندماج تقريبًا بعد 30% من نصف القطر. يتم تسخين بقية الشمس بهذه الطاقة أثناء نقلها إلى الخارج عبر العديد من الطبقات المتعاقبة، وأخيرًا إلى الغلاف الضوئي الشمسي حيث تهرب إلى الفضاء من خلال الإشعاع (الفوتونات) أو الحمل الحراري (الجسيمات الضخمة). ^{[65] [66]}

تحدث سلسلة البروتون-البروتون حول9.2 × 10 ³⁷ مرة في الثانية في النواة، مما يؤدي إلى تحويل حوالي 3.7 × 10³⁸ بروتونًا إلى جسيمات ألفا (نوى الهيليوم) كل ثانية (من إجمالي ~8.9 × 10⁵⁶ بروتونًا حرًا في الشمس)، أو حوالي6.2 × 10 ¹¹  كجم/ثانية . ومع ذلك، يستغرق كل بروتون (في المتوسط) حوالي 9 مليارات سنة للاندماج مع آخر باستخدام سلسلة PP. ^{[65] يؤدي دمج أربعة} بروتونات حرة (نوى الهيدروجين) في جسيم ألفا واحد (نواة الهيليوم) إلى إطلاق حوالي 0.7٪ من الكتلة المندمجة كطاقة، ^[67] لذلك تطلق الشمس طاقة بمعدل تحويل كتلة إلى طاقة يبلغ 4.26 مليار كجم/ثانية (وهو ما يتطلب 600 مليار كجم من الهيدروجين ^[68] )، مقابل 384.6  يوتات (3.846 × 10 ²⁶  واط )، ^[5] أو 9.192 × 10¹⁰  ميغا طن من مادة تي إن تي في الثانية. يرجع الناتج الكبير للطاقة من الشمس بشكل أساسي إلى الحجم الهائل وكثافة قلبها (مقارنة بالأرض والأجسام الموجودة على الأرض)، مع توليد كمية صغيرة إلى حد ما من الطاقة لكل متر مكعب . تشير النماذج النظرية للجزء الداخلي من الشمس إلى كثافة طاقة قصوى، أو إنتاج طاقة، تبلغ حوالي 276.5 وات لكل متر مكعب في مركز القلب، ^[69] والتي، وفقًا لكارل كروسلنسكي ، هي نفس كثافة الطاقة تقريبًا داخل كومة السماد . ^[70]

معدل الاندماج في النواة يكون في حالة توازن تصحيحي ذاتي: معدل اندماج أعلى قليلاً من شأنه أن يتسبب في تسخين النواة أكثر وتمددها قليلاً ضد وزن الطبقات الخارجية، مما يقلل الكثافة وبالتالي معدل الاندماج وتصحيح الاضطراب ؛ ومعدل أقل قليلاً من شأنه أن يتسبب في تبريد النواة وانكماشها قليلاً، مما يزيد الكثافة ويزيد معدل الاندماج ويعيدها مرة أخرى إلى معدلها الحالي. ^{[71] [72]}

المنطقة الإشعاعية هي الطبقة الأكثر سمكًا في الشمس، حيث تبلغ 0.45 نصف قطر شمسي. من اللب إلى حوالي 0.7 نصف قطر شمسي ، الإشعاع الحراري هو الوسيلة الأساسية لنقل الطاقة. ^[73] تنخفض درجة الحرارة من حوالي 7 ملايين إلى 2 مليون كلفن مع زيادة المسافة من اللب. ^[61] هذا التدرج في درجة الحرارة أقل من قيمة معدل الانحدار الأدياباتي وبالتالي لا يمكنه دفع الحمل الحراري، مما يفسر سبب انتقال الطاقة عبر هذه المنطقة بالإشعاع بدلاً من الحمل الحراري. ^{[61] تصدر} أيونات الهيدروجين والهيليوم فوتونات، والتي تقطع مسافة قصيرة فقط قبل إعادة امتصاصها بواسطة أيونات أخرى. ^[73] تنخفض الكثافة مائة ضعف (من 20000 كجم / م ³ إلى 200 كجم / م ³ ) بين 0.25 نصف قطر شمسي و 0.7 نصف قطر، أعلى المنطقة الإشعاعية. ^[73]

تفصل طبقة انتقالية المنطقة الإشعاعية عن منطقة الحمل الحراري، وهي خط التاكوكلين . وهي المنطقة التي يؤدي فيها التغير الحاد في النظام بين الدوران المنتظم للمنطقة الإشعاعية والدوران التفاضلي لمنطقة الحمل الحراري إلى حدوث قص كبير بين الاثنتين - وهي الحالة التي تنزلق فيها الطبقات الأفقية المتعاقبة فوق بعضها البعض. ^[74] في الوقت الحاضر، يُفترض أن الدينامو المغناطيسي، أو الدينامو الشمسي ، داخل هذه الطبقة يولد المجال المغناطيسي للشمس . ^[61]

تمتد منطقة الحمل الحراري للشمس من 0.7 نصف قطر شمسي (500000 كم) إلى ما يقرب من السطح. في هذه الطبقة، لا تكون البلازما الشمسية كثيفة أو ساخنة بما يكفي لنقل الطاقة الحرارية من الداخل إلى الخارج عن طريق الإشعاع. بدلاً من ذلك، تكون كثافة البلازما منخفضة بما يكفي للسماح للتيارات الحملية بالتطور وتحريك طاقة الشمس إلى الخارج نحو سطحها. تلتقط المواد التي يتم تسخينها عند خط التاكوكلين الحرارة وتتمدد، مما يقلل من كثافتها ويسمح لها بالارتفاع. ونتيجة لذلك، تتطور الحركة المنظمة للكتلة إلى خلايا حرارية تحمل معظم الحرارة إلى الخارج إلى الغلاف الضوئي للشمس أعلاه. بمجرد أن تبرد المادة انتشاريًا وإشعاعيًا أسفل سطح الغلاف الضوئي مباشرة، تزداد كثافتها، وتهبط إلى قاعدة منطقة الحمل الحراري، حيث تلتقط الحرارة مرة أخرى من أعلى المنطقة الإشعاعية وتستمر دورة الحمل الحراري. في الغلاف الضوئي، انخفضت درجة الحرارة بمقدار 350 ضعفًا إلى 5700 كلفن (9800 درجة فهرنهايت) وانخفضت الكثافة إلى 0.2 جم/م ³ فقط (حوالي 1/10000 من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر، و1 مليون من كثافة الطبقة الداخلية للمنطقة الحملية). ^[61]

تشكل الأعمدة الحرارية لمنطقة الحمل الحراري بصمة على سطح الشمس مما يعطيها مظهرًا حبيبيًا يسمى التحبيب الشمسي على أصغر مقياس والتحبيب الفائق على المقاييس الأكبر. يحافظ الحمل الحراري المضطرب في هذا الجزء الخارجي من الجزء الداخلي للشمس على عمل دينامو "صغير النطاق" على حجم السطح القريب من الشمس. ^[61] الأعمدة الحرارية للشمس عبارة عن خلايا بينارد وتتخذ شكل منشورات سداسية تقريبًا. ^[75]

السطح المرئي للشمس، الغلاف الضوئي، هو الطبقة التي تصبح الشمس تحتها معتمة للضوء المرئي. ^[76] تهرب الفوتونات المنتجة في هذه الطبقة من الشمس عبر الغلاف الجوي الشمسي الشفاف فوقها وتصبح إشعاعًا شمسيًا، ضوء الشمس. يرجع التغير في العتامة إلى تناقص كمية ^أيونات الهيدروجين ، التي تمتص الضوء المرئي بسهولة. [ ^76] وعلى العكس من ذلك، يتم إنتاج الضوء المرئي المدرك عندما تتفاعل الإلكترونات مع ذرات الهيدروجين لإنتاج أيونات الهيدروجين ^. [ ^{77] [78]}

يبلغ سمك الغلاف الضوئي عشرات إلى مئات الكيلومترات، وهو أقل تعتيمًا قليلاً من الهواء على الأرض. ولأن الجزء العلوي من الغلاف الضوئي أكثر برودة من الجزء السفلي، فإن صورة الشمس تظهر أكثر سطوعًا في المركز منها على حافة أو طرف القرص الشمسي، في ظاهرة تُعرف باسم تعتيم الطرف . ^[76] يحتوي طيف ضوء الشمس على طيف جسم أسود يشع عند 5772 كلفن (9930 درجة فهرنهايت)، ^[12] يتخلله خطوط امتصاص ذرية من الطبقات الرقيقة فوق الغلاف الضوئي. تبلغ كثافة الجسيمات في الغلاف الضوئي حوالي 10 ²³  م ^-3 (حوالي 0.37٪ من عدد الجسيمات لكل حجم من الغلاف الجوي للأرض عند مستوى سطح البحر). الغلاف الضوئي ليس متأينًا بالكامل - يبلغ مدى التأين حوالي 3٪، مما يترك كل الهيدروجين تقريبًا في شكل ذري. ^[79]

يتكون الغلاف الجوي للشمس من خمس طبقات: الغلاف الضوئي، والكروموسفير ، ومنطقة الانتقال ، والهالة ، والغلاف الشمسي .

أبرد طبقة من الشمس هي منطقة ذات أدنى درجة حرارة تمتد إلى حوالي500 كم فوق الغلاف الضوئي، ودرجة حرارته حوالي4,100  كلفن . ^[76] هذا الجزء من الشمس بارد بما يكفي للسماح بوجود جزيئات بسيطة مثل أول أكسيد الكربون والماء. ^[80] تكون طبقة الكروموسفير ومنطقة الانتقال والإكليل أكثر سخونة بكثير من سطح الشمس. ^[76] السبب غير مفهوم جيدًا، لكن الأدلة تشير إلى أن موجات ألففين قد تحتوي على طاقة كافية لتسخين الإكليل. ^[81]

فوق طبقة الحد الأدنى لدرجة الحرارة توجد طبقة حوالييبلغ سمكها 2000 كيلومتر ، ويهيمن عليها طيف من خطوط الانبعاث والامتصاص. ^[76] يطلق عليها اسم الكروموسفير من الجذر اليوناني كروما ، والذي يعني اللون، لأن الكروموسفير مرئي بوميض ملون في بداية ونهاية الكسوف الشمسي الكلي. ^[73] تزداد درجة حرارة الكروموسفير تدريجيًا مع الارتفاع، وتتراوح حتى حوالي20000 كلفن بالقرب من القمة. ^[76] في الجزء العلوي من الكروموسفير يصبح الهيليوم متأينًا جزئيًا . ^[82]

فوق الكروموسفير، في طبقة رقيقة (حوالي200 كم ) منطقة انتقالية، ترتفع درجة الحرارة بسرعة من حوالي20000 كلفن في الغلاف الكروموسفيري العلوي إلى درجات حرارة إكليلية أقرب إلى1,000,000 كلفن . ^[83] يتم تسهيل ارتفاع درجة الحرارة عن طريق التأين الكامل للهيليوم في منطقة الانتقال، مما يقلل بشكل كبير من التبريد الإشعاعي للبلازما. ^[82] لا تحدث منطقة الانتقال على ارتفاع محدد جيدًا، ولكنها تشكل نوعًا من الهالة حول السمات الكروموسفيرية مثل الشويكات والخيوط ، وهي في حركة مستمرة وفوضوية. ^[73] لا يمكن رؤية منطقة الانتقال بسهولة من سطح الأرض، ولكن يمكن ملاحظتها بسهولة من الفضاء بواسطة أدوات حساسة للأشعة فوق البنفسجية الشديدة . ^[84 ]

الإكليل هو الطبقة التالية للشمس. الإكليل المنخفض، بالقرب من سطح الشمس، له كثافة جسيمات تتراوح حول 10 ¹⁵  م ^-3 إلى 10 ¹⁶  م ^-3 . ^{[82] [هـ]} متوسط ​​درجة حرارة الإكليل والرياح الشمسية حوالي 1,000,000-2,000,000 كلفن؛ ومع ذلك، في المناطق الأكثر سخونة تكون 8,000,000-20,000,000 كلفن. ^[83] على الرغم من عدم وجود نظرية كاملة حتى الآن لتفسير درجة حرارة الإكليل، إلا أنه من المعروف أن بعض حرارته على الأقل ناتجة عن إعادة الاتصال المغناطيسي . ^{[83] [85]} الإكليل هو الغلاف الجوي الممتد للشمس، والذي له حجم أكبر بكثير من الحجم المحاط بالغلاف الضوئي للشمس. تدفق البلازما إلى الخارج من الشمس إلى الفضاء بين الكواكب هو الرياح الشمسية . ^[85]

الغلاف الشمسي، الغلاف الجوي الخارجي الرقيق للشمس، مليء ببلازما الرياح الشمسية، ويُعرَّف بأنه يبدأ عند المسافة التي يصبح فيها تدفق الرياح الشمسية أسرع من سرعة موجات ألففين، ^[86] عند حوالي 20 نصف قطر شمسي (0.1 وحدة فلكية ). لا يمكن للاضطرابات والقوى الديناميكية في الغلاف الشمسي أن تؤثر على شكل الهالة الشمسية بداخله، لأن المعلومات لا يمكنها أن تنتقل إلا بسرعة موجات ألففين. تنتقل الرياح الشمسية إلى الخارج باستمرار عبر الغلاف الشمسي، ^{[87] [88]} لتشكل المجال المغناطيسي الشمسي في شكل حلزوني ، ^[85] حتى تصطدم بالغلاف الشمسي لأكثر من50 وحدة فلكية من الشمس. في ديسمبر 2004، مر مسبار فوييجر 1 عبر جبهة صدمة يُعتقد أنها جزء من الغلاف الشمسي. ^[89] في أواخر عام 2012، سجل مسبار فوييجر 1 زيادة ملحوظة في تصادمات الأشعة الكونية وانخفاض حاد في الجسيمات ذات الطاقة المنخفضة من الرياح الشمسية، مما يشير إلى أن المسبار قد مر عبر الغلاف الشمسي ودخل الوسط بين النجوم ، ^[90] وقد فعل ذلك بالفعل في 25 أغسطس 2012، على بعد 122 وحدة فلكية تقريبًا (18 تيموثي) من الشمس. ^[91] يحتوي الغلاف الشمسي على ذيل شمسي يمتد خلفه بسبب حركة الشمس الغريبة عبر المجرة. ^[92]

في 28 أبريل 2021، واجه مسبار باركر الشمسي التابع لوكالة ناسا الظروف المغناطيسية والجسيمية المحددة عند 18.8 نصف قطر شمسي والتي أشارت إلى أنه اخترق سطح ألففين ، وهو الحد الفاصل بين الهالة والرياح الشمسية، والذي تم تعريفه على أنه حيث تكون سرعة ألففين للبلازما الإكليلية وسرعة الرياح الشمسية واسعة النطاق متساوية. ^{[93] [94]} أثناء التحليق، مر مسبار باركر الشمسي داخل وخارج الهالة عدة مرات. أثبت هذا التنبؤات بأن سطح ألففين الحرج ليس على شكل كرة ناعمة، ولكنه يحتوي على مسامير ووديان تجعّد سطحه. ^[93]

تصدر الشمس ضوءًا عبر الطيف المرئي ، لذا يكون لونها أبيض ، مع مؤشر فضاء ألوان CIE بالقرب من (0.3، 0.3)، عند النظر إليها من الفضاء أو عندما تكون الشمس عالية في السماء. يبلغ إشعاع الشمس لكل طول موجي ذروته في الجزء الأخضر من الطيف عند النظر إليه من الفضاء. ^{[95] [96]} عندما تكون الشمس منخفضة جدًا في السماء، فإن التشتت الجوي يجعل الشمس صفراء أو حمراء أو برتقالية أو أرجوانية، وفي حالات نادرة حتى خضراء أو زرقاء . تتخيل بعض الثقافات الشمس عقليًا على أنها صفراء وبعضها حتى حمراء؛ الأسباب الثقافية لذلك موضع نقاش. ^[97] تُصنف الشمس على أنها نجم G2 ، ^[65] مما يعني أنها نجم من النوع G ، حيث يشير الرقم 2 إلى أن درجة حرارة سطحها تقع في النطاق الثاني من فئة G.

الثابت الشمسي هو مقدار الطاقة التي تودعها الشمس لكل وحدة مساحة معرضة مباشرة لأشعة الشمس. الثابت الشمسي يساوي تقريبًا1,368 واط/م ² (واط لكل متر مربع) على مسافة وحدة فلكية واحدة (AU) من الشمس (أي عند أو بالقرب من مدار الأرض). ^{[98] يتم} إضعاف ضوء الشمس على سطح الأرض بواسطة الغلاف الجوي للأرض ، بحيث تصل طاقة أقل إلى السطح (أقرب إلى1000 واط/م ² ) في ظروف صافية عندما تكون الشمس بالقرب من سمت الرأس . ^[99] يتكون ضوء الشمس في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض (حسب الطاقة الكلية) من حوالي 50٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء، و40٪ من الضوء المرئي، و10٪ من الضوء فوق البنفسجي. ^[100] يقوم الغلاف الجوي بتصفية أكثر من 70٪ من الأشعة فوق البنفسجية الشمسية، وخاصة عند الأطوال الموجية الأقصر. ^{[101] تعمل} الأشعة فوق البنفسجية الشمسية على تأين الغلاف الجوي العلوي للجانب النهاري للأرض، مما يخلق الغلاف الأيوني الموصل للكهرباء . ^[102]

تتمتع الأشعة فوق البنفسجية من الشمس بخصائص مطهرة ويمكن استخدامها لتطهير الأدوات والمياه. تسبب هذه الإشعاعات حروق الشمس ، ولها تأثيرات بيولوجية أخرى مثل إنتاج فيتامين د ودباغة الشمس . وهي السبب الرئيسي لسرطان الجلد . يتم إضعاف الأشعة فوق البنفسجية بشدة بواسطة طبقة الأوزون على الأرض ، بحيث تختلف كمية الأشعة فوق البنفسجية بشكل كبير مع خطوط العرض وكانت مسؤولة جزئيًا عن العديد من التكيفات البيولوجية، بما في ذلك الاختلافات في لون بشرة الإنسان . ^[103]

تمتص بلازما الشمس في المنطقة الإشعاعية فوتونات أشعة جاما عالية الطاقة التي تم إطلاقها في البداية مع تفاعلات الاندماج في القلب على الفور تقريبًا، وعادةً ما تكون بعد قطع بضعة ملليمترات فقط. تحدث إعادة الانبعاث في اتجاه عشوائي وعادةً عند طاقة أقل قليلاً. مع هذا التسلسل من الانبعاثات والامتصاصات، يستغرق الإشعاع وقتًا طويلاً للوصول إلى سطح الشمس. تتراوح تقديرات وقت سفر الفوتون بين 10000 و170000 عام. ^[104] في المقابل، يستغرق الأمر 2.3 ثانية فقط للنيوترينوات ، والتي تمثل حوالي 2٪ من إجمالي إنتاج الطاقة في الشمس، للوصول إلى السطح. نظرًا لأن نقل الطاقة في الشمس هو عملية تنطوي على فوتونات في حالة توازن ترموديناميكي مع المادة ، فإن المقياس الزمني لنقل الطاقة في الشمس أطول، في حدود 30000000 عام. هذا هو الوقت الذي تستغرقه الشمس للعودة إلى حالة مستقرة إذا تغير معدل توليد الطاقة في قلبها فجأة. ^[105]

تنطلق نيوترينوات الإلكترون من تفاعلات الاندماج في النواة، ولكن على عكس الفوتونات، نادرًا ما تتفاعل مع المادة، لذا فإن جميعها تقريبًا قادرة على الهروب من الشمس على الفور. ومع ذلك، فإن قياسات عدد هذه النيوترينوات المنتجة في الشمس أقل من التوقعات النظرية بعامل 3. ​​في عام 2001، حل اكتشاف تذبذب النيوترينو التناقض: تصدر الشمس عدد نيوترينوات الإلكترون التي تنبأت بها النظرية، لكن أجهزة الكشف عن النيوترينو كانت تفتقد 2⁄3 منها لأن النيوترينوات تغيرت نكهتها بحلول الوقت الذي تم اكتشافها فيه. [ ^106]

تمتلك الشمس مجالًا مغناطيسيًا نجميًا يختلف عبر سطحها. مجالها القطبي هو 1-2 جاوس (0.0001-0.0002  تسلا )، بينما يكون المجال عادةً 3000 جاوس (0.3 تسلا) في السمات الموجودة على الشمس والتي تسمى البقع الشمسية و10-100 جاوس (0.001-0.01 تسلا) في النتوءات الشمسية . ^{[5] يختلف المجال المغناطيسي في الوقت والموقع.} الدورة الشمسية شبه الدورية التي تبلغ مدتها 11 عامًا هي أبرز التغيرات التي يتزايد فيها عدد وحجم البقع الشمسية ويتناقصان. ^{[107] [108] [109]}

يمتد المجال المغناطيسي الشمسي إلى ما هو أبعد من الشمس نفسها. تحمل بلازما الرياح الشمسية الموصلة للكهرباء المجال المغناطيسي للشمس إلى الفضاء، لتشكل ما يسمى بالمجال المغناطيسي بين الكواكب . ^[85] في تقريب يُعرف باسم المغناطيسية الهيدروديناميكية المثالية ، تتحرك جزيئات البلازما فقط على طول خطوط المجال المغناطيسي. ونتيجة لذلك، تعمل الرياح الشمسية المتدفقة إلى الخارج على تمديد المجال المغناطيسي بين الكواكب إلى الخارج، مما يجبره على تكوين بنية شعاعية تقريبًا. بالنسبة للحقل المغناطيسي الشمسي ثنائي القطب البسيط، مع أقطاب نصف كروية متعاكسة على جانبي خط الاستواء المغناطيسي الشمسي، تتشكل طبقة تيار رقيقة في الرياح الشمسية. على مسافات كبيرة، يؤدي دوران الشمس إلى التواء المجال المغناطيسي ثنائي القطب والطبقة الحالية المقابلة في بنية حلزونية أرخميدس تسمى حلزونية باركر . ^[85]

تظهر البقع الشمسية على شكل بقع داكنة على الغلاف الضوئي للشمس وتتوافق مع تركيزات المجال المغناطيسي حيث يتم تثبيط النقل الحراري للحرارة من داخل الشمس إلى السطح. ونتيجة لذلك، تكون البقع الشمسية أكثر برودة قليلاً من الغلاف الضوئي المحيط بها، لذلك تبدو داكنة. في أدنى مستوى للنشاط الشمسي النموذجي ، تكون البقع الشمسية قليلة مرئية، وفي بعض الأحيان لا يمكن رؤيتها على الإطلاق. أما البقع التي تظهر فهي عند خطوط العرض الشمسية العالية. ومع تقدم الدورة الشمسية نحو ذروتها ، تميل البقع الشمسية إلى التكون أقرب إلى خط الاستواء الشمسي، وهي الظاهرة المعروفة باسم قانون سبورر . يمكن أن يصل عرض أكبر البقع الشمسية إلى عشرات الآلاف من الكيلومترات. ^[110]

دورة البقع الشمسية التي تبلغ 11 عامًا هي نصف دورة دينامو بابكوك -ليتون التي تبلغ 22 عامًا ، والتي تتوافق مع تبادل تذبذبي للطاقة بين المجالات المغناطيسية الشمسية الحلقية والقطبية . في أقصى دورة شمسية، يكون المجال المغناطيسي ثنائي القطب القطبي الخارجي قريبًا من الحد الأدنى لقوة دورة الدينامو؛ لكن المجال الرباعي القطب الحلقي الداخلي، الذي يتم إنشاؤه من خلال الدوران التفاضلي داخل خط التاكوكلين، يكون قريبًا من أقصى قوته. في هذه المرحلة من دورة الدينامو، يجبر الارتفاع الطافي داخل منطقة الحمل الحراري ظهور المجال المغناطيسي الحلقي عبر الغلاف الضوئي، مما يؤدي إلى ظهور أزواج من البقع الشمسية، محاذية تقريبًا من الشرق إلى الغرب ولها بصمات ذات أقطاب مغناطيسية متعاكسة. تتناوب القطبية المغناطيسية لأزواج البقع الشمسية في كل دورة شمسية، وهي الظاهرة التي وصفها قانون هيل . ^{[111] [112]}

خلال مرحلة انحدار الدورة الشمسية، تنتقل الطاقة من المجال المغناطيسي الحلقي الداخلي إلى المجال المغناطيسي الخارجي، وتقل البقع الشمسية في العدد والحجم. وفي أدنى مستويات الدورة الشمسية، يكون المجال الحلقي، وفقًا لذلك، عند أدنى قوة، وتكون البقع الشمسية نادرة نسبيًا، ويكون المجال الشمسي في أقصى قوته. ومع ظهور دورة البقع الشمسية التالية التي تستمر 11 عامًا، يحول الدوران التفاضلي الطاقة المغناطيسية مرة أخرى من المجال الشمسي إلى المجال الحلقي، ولكن بقطبية معاكسة للدورة السابقة. تستمر العملية بشكل مستمر، وفي سيناريو مثالي مبسط، تتوافق كل دورة بقع شمسية مدتها 11 عامًا مع تغيير، إذن، في القطبية الكلية للمجال المغناطيسي واسع النطاق للشمس. ^{[113] [114]}

يؤدي المجال المغناطيسي للشمس إلى العديد من التأثيرات التي يطلق عليها بشكل جماعي النشاط الشمسي . تميل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية إلى الحدوث في مجموعات البقع الشمسية. تنبعث تيارات عالية السرعة متغيرة ببطء من الرياح الشمسية من الثقوب الإكليلية على سطح الغلاف الضوئي. تحمل كل من الانبعاثات الكتلية الإكليلية والتيارات عالية السرعة من الرياح الشمسية البلازما والمجال المغناطيسي بين الكواكب إلى الخارج في النظام الشمسي. ^[115] تشمل تأثيرات النشاط الشمسي على الأرض الشفق القطبي عند خطوط العرض المتوسطة إلى العالية وانقطاع الاتصالات اللاسلكية والطاقة الكهربائية . يُعتقد أن النشاط الشمسي لعب دورًا كبيرًا في تكوين وتطور النظام الشمسي . ^[116]

يعتقد بعض العلماء أن التغير العلماني طويل الأمد في عدد البقع الشمسية يرتبط بالتغير طويل الأمد في الإشعاع الشمسي، ^[117] والذي بدوره قد يؤثر على مناخ الأرض على المدى الطويل. ^[118] تؤثر الدورة الشمسية على ظروف الطقس الفضائي ، بما في ذلك تلك المحيطة بالأرض. على سبيل المثال، في القرن السابع عشر، بدا أن الدورة الشمسية قد توقفت تمامًا لعدة عقود؛ لوحظ عدد قليل من البقع الشمسية خلال فترة تُعرف باسم الحد الأدنى لماوندر . تزامن هذا في الوقت المناسب مع عصر العصر الجليدي الصغير ، عندما شهدت أوروبا درجات حرارة باردة بشكل غير عادي. ^[119] تم اكتشاف حدود دنيا ممتدة سابقة من خلال تحليل حلقات الأشجار ويبدو أنها تزامنت مع درجات حرارة عالمية أقل من المتوسط. ^[120]

تبلغ درجة حرارة الغلاف الضوئي حوالي 6000 كلفن، في حين تصل درجة حرارة الهالة إلى1,000,000–2,000,000 كلفن . ^[83] تُظهر درجة الحرارة المرتفعة للهالة أنها تُسخن بواسطة شيء آخر غير التوصيل الحراري المباشر من الغلاف الضوئي. ^[85]

يُعتقد أن الطاقة اللازمة لتسخين الهالة يتم توفيرها من خلال الحركة المضطربة في منطقة الحمل الحراري أسفل الغلاف الضوئي، وقد تم اقتراح آليتين رئيسيتين لشرح التسخين التاجي. ^[83] الأولى هي التسخين الموجي، حيث يتم إنتاج موجات صوتية أو جاذبية أو مغناطيسية هيدروديناميكية من خلال الاضطرابات في منطقة الحمل الحراري. ^[83] تنتقل هذه الموجات إلى الأعلى وتتبدد في الهالة، وتودع طاقتها في المادة المحيطة في شكل حرارة. ^[121] والآلية الأخرى هي التسخين المغناطيسي، حيث يتم بناء الطاقة المغناطيسية باستمرار من خلال حركة الغلاف الضوئي وإطلاقها من خلال إعادة الاتصال المغناطيسي في شكل توهجات شمسية كبيرة وعدد لا يحصى من الأحداث المماثلة ولكن الأصغر حجمًا - التوهجات النانوية . ^[122]

حاليًا، ليس من الواضح ما إذا كانت الموجات آلية تسخين فعّالة. فقد وجد أن جميع الموجات باستثناء موجات ألففين تتبدد أو تنكسر قبل الوصول إلى الهالة. ^[123] بالإضافة إلى ذلك، لا تتبدد موجات ألففين بسهولة في الهالة. وبالتالي تحول تركيز البحث الحالي نحو آليات تسخين الوهج. ^[83]

إن الشمس اليوم في منتصف مرحلة التسلسل الرئيسي من حياتها تقريباً. ولم تتغير بشكل كبير منذ أكثر من أربعة مليارات ^سنة ، وستظل مستقرة إلى حد ما لنحو خمسة مليارات أخرى. ومع ذلك، بعد توقف اندماج الهيدروجين في قلبها، ستخضع الشمس لتغييرات دراماتيكية، سواء داخلياً أو خارجياً.

تشكلت الشمس منذ حوالي 4.6 مليار سنة من انهيار جزء من سحابة جزيئية عملاقة تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم والتي ربما أنجبت العديد من النجوم الأخرى. ^[124] يتم تقدير هذا العمر باستخدام نماذج كمبيوترية لتطور النجوم ومن خلال علم التأريخ النووي الكوني . ^[13] تتوافق النتيجة مع التاريخ الإشعاعي لأقدم مادة في النظام الشمسي، منذ 4.567 مليار سنة. ^{[125] [126]} تكشف دراسات النيازك القديمة عن آثار نوى ابنة مستقرة لنظائر قصيرة العمر، مثل الحديد 60 ، والتي تتشكل فقط في النجوم المتفجرة قصيرة العمر. يشير هذا إلى أنه يجب أن يكون قد حدث مستعر أعظم واحد أو أكثر بالقرب من الموقع الذي تشكلت فيه الشمس. كانت موجة الصدمة من مستعر أعظم قريب ستؤدي إلى تكوين الشمس عن طريق ضغط المادة داخل السحابة الجزيئية والتسبب في انهيار مناطق معينة تحت جاذبيتها الخاصة. ^[127] عندما انهار جزء من السحابة، بدأ أيضًا في الدوران بسبب الحفاظ على الزخم الزاوي والسخونة مع زيادة الضغط. ^[128] أصبح جزء كبير من الكتلة مركزًا في المركز، بينما تسطح الباقي في قرص سيصبح الكواكب والأجسام الأخرى في النظام الشمسي. ^{[129] [130]} تولدت الجاذبية والضغط داخل قلب السحابة الكثير من الحرارة مع تراكم المزيد من المادة من القرص المحيط، مما أدى في النهاية إلى حدوث الاندماج النووي . ^[131]

تتشابه النجوم HD 162826 و HD 186302 مع الشمس، وبالتالي يُفترض أنها شقيقاتها النجميات، والتي تشكلت في نفس السحابة الجزيئية. ^{[132] [133]}

وصلت الشمس إلى منتصف مرحلة التسلسل الرئيسي تقريبًا، والتي تدمج خلالها تفاعلات الاندماج النووي في قلبها الهيدروجين في الهيليوم. في كل ثانية، يتم تحويل أكثر من أربعة مليارات كيلوغرام من المادة إلى طاقة داخل قلب الشمس، مما ينتج عنه النيوترينوات والإشعاع الشمسي . بهذا المعدل، حولت الشمس حتى الآن حوالي 100 ضعف كتلة الأرض إلى طاقة، أي حوالي 0.03٪ من الكتلة الكلية للشمس. ستقضي الشمس ما مجموعه حوالي 10 إلى 11 مليار سنة كنجم في التسلسل الرئيسي قبل مرحلة العملاق الأحمر للشمس. ^[134] عند علامة 8 مليارات سنة، ستكون الشمس في أشد نقاطها سخونة وفقًا لمهمة مرصد جايا الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في عام 2022. ^[135]

تزداد حرارة الشمس تدريجيًا في قلبها، وحرارتها على السطح، وكبر نصف قطرها، وإشراقها أثناء وجودها في التسلسل الرئيسي: فمنذ بداية حياتها في التسلسل الرئيسي، توسع نصف قطرها بنسبة 15% وزادت درجة حرارة سطحها من 5620 كلفن (9660 درجة فهرنهايت) إلى 5772 كلفن (9930 درجة فهرنهايت)، مما أدى إلى زيادة بنسبة 48% في الإشراق من 0.677 من إشراق الشمس إلى إشراقها الحالي الذي يبلغ 1.0 من إشراق الشمس. ويحدث هذا لأن ذرات الهيليوم في القلب لها وزن جزيئي متوسط ​​أعلى من ذرات الهيدروجين التي اندمجت، مما يؤدي إلى ضغط حراري أقل. وبالتالي يتقلص القلب، مما يسمح للطبقات الخارجية للشمس بالتحرك أقرب إلى المركز، وإطلاق طاقة كامنة جاذبية . وفقًا لنظرية فيريال ، فإن نصف طاقة الجاذبية المنطلقة هذه تذهب إلى التسخين، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في معدل حدوث الاندماج وبالتالي زيادة في السطوع. تتسارع هذه العملية مع زيادة كثافة اللب تدريجيًا. ^[136] في الوقت الحاضر، يزداد سطوعه بنحو 1٪ كل 100 مليون عام. سيستغرق الأمر ما لا يقل عن مليار عام من الآن لاستنزاف المياه السائلة من الأرض بسبب هذه الزيادة. ^[137] بعد ذلك، ستتوقف الأرض عن القدرة على دعم الحياة المعقدة متعددة الخلايا وستعاني آخر الكائنات متعددة الخلايا المتبقية على الكوكب من انقراض جماعي نهائي كامل . ^[138]

لا تمتلك الشمس كتلة كافية للانفجار كمستعر أعظم . وبدلاً من ذلك، عندما ينفد الهيدروجين من اللب في غضون 5 مليارات سنة تقريبًا، سيتوقف اندماج الهيدروجين في اللب، ولن يكون هناك ما يمنع اللب من الانكماش. سيؤدي إطلاق طاقة الوضع الجاذبية إلى زيادة سطوع الشمس، مما ينهي مرحلة التسلسل الرئيسي ويؤدي إلى تمدد الشمس على مدى المليار سنة القادمة: أولاً إلى نجم دون عملاق ، ثم إلى عملاق أحمر . ^{[136] [139] [140]} سيؤدي التسخين الناتج عن الانكماش الجاذبي أيضًا إلى تمدد الشمس واندماج الهيدروجين في غلاف خارج اللب مباشرةً، حيث يبقى الهيدروجين غير المندمج، مما يساهم في زيادة السطوع، والذي سيصل في النهاية إلى أكثر من 1000 ضعف سطوعه الحالي. ^[136] عندما تدخل الشمس مرحلة فرع العملاق الأحمر ( RGB)، فإنها ستبتلع (ومن المرجح جدًا أن تدمر) عطارد والزهرة . وفقًا لورقة بحثية نُشرت عام 2008، سيتوسع مدار الأرض في البداية إلى 1.5 وحدة فلكية (220 مليون كيلومتر؛ 140 مليون ميل) على الأكثر بسبب فقدان الشمس للكتلة. ومع ذلك، سيبدأ مدار الأرض في الانكماش بعد ذلك بسبب قوى المد والجزر (وفي النهاية، السحب من الغلاف اللوني السفلي) بحيث يبتلعه الشمس أثناء طرف فرع العملاق الأحمر بعد 7.59 مليار سنة من الآن، أي بعد 3.8 و1 مليون سنة من تعرض عطارد والزهرة لنفس المصير على التوالي. ^[140]

بحلول الوقت الذي تصل فيه الشمس إلى طرف فرع العملاق الأحمر، ستكون أكبر بحوالي 256 مرة مما هي عليه اليوم، بنصف قطر 1.19 وحدة فلكية (178 مليون كيلومتر؛ 111 مليون ميل). ^{[140] [141]} ستقضي الشمس حوالي مليار سنة في فرع العملاق الأحمر وستفقد حوالي ثلث كتلتها. ^[140]

بعد فرع العملاق الأحمر، تبقى للشمس حوالي 120 مليون سنة من الحياة النشطة، ولكن يحدث الكثير. أولاً، يشتعل اللب (المليء بالهيليوم المتحلل ) بعنف في وميض الهيليوم ؛ ويقدر أن 6٪ من اللب -الذي يشكل 40٪ من كتلة الشمس- سيتحول إلى كربون في غضون دقائق من خلال عملية ألفا الثلاثية . ^[142] ثم تنكمش الشمس إلى حوالي 10 أضعاف حجمها الحالي و50 ضعف لمعانها، مع درجة حرارة أقل قليلاً من اليوم. ستكون قد وصلت بعد ذلك إلى الكتلة الحمراء أو الفرع الأفقي ، لكن نجمًا معدنيًا مثل الشمس لا يتطور نحو الأزرق على طول الفرع الأفقي. بدلاً من ذلك، يصبح أكبر حجمًا وأكثر لمعانًا بشكل معتدل على مدار حوالي 100 مليون عام مع استمراره في تفاعل الهيليوم في اللب. ^[140]

عندما ينضب الهيليوم، ستكرر الشمس التوسع الذي أعقبه عندما استنفد الهيدروجين في اللب. ومع ذلك، يحدث كل شيء هذه المرة بشكل أسرع، وتصبح الشمس أكبر وأكثر إشراقًا. هذه هي مرحلة فرع العملاق المقارب ، وتتفاعل الشمس بالتناوب مع الهيدروجين في غلاف أو الهيليوم في غلاف أعمق. بعد حوالي 20 مليون سنة على فرع العملاق المقارب المبكر، تصبح الشمس غير مستقرة بشكل متزايد، مع فقدان سريع للكتلة ونبضات حرارية تزيد من الحجم والإضاءة لبضع مئات من السنين كل 100000 سنة أو نحو ذلك. تصبح النبضات الحرارية أكبر في كل مرة، مع دفع النبضات اللاحقة للإضاءة إلى ما يصل إلى 5000 ضعف المستوى الحالي. على الرغم من ذلك، لن يكون نصف قطر AGB الأقصى للشمس كبيرًا مثل أقصى نصف قطر RGB في طرفه: 179 R _☉ ، أو حوالي 0.832 وحدة فلكية (124.5 مليون كيلومتر؛ 77.3 مليون ميل). ^{[140] [143]}

تختلف النماذج اعتمادًا على معدل وتوقيت فقدان الكتلة. تنتج النماذج التي يكون فيها فقدان الكتلة أعلى على فرع العملاق الأحمر نجومًا أصغر وأقل إضاءة عند طرف فرع العملاق المقارب، ربما 2000 ضعف الإضاءة وأقل من 200 ضعف نصف القطر. ^[140] بالنسبة للشمس، من المتوقع حدوث أربع نبضات حرارية قبل أن تفقد غلافها الخارجي تمامًا وتبدأ في تكوين سديم كوكبي . ^[144]

إن تطور الفرع العملاق بعد التقارب أسرع حتى. يظل السطوع ثابتًا تقريبًا مع زيادة درجة الحرارة، حيث يتحول نصف كتلة الشمس المقذوفة إلى سديم كوكبي عندما تصل درجة حرارة اللب المكشوف إلى 30000 كلفن (53500 درجة فهرنهايت)، كما لو كان في نوع من الحلقة الزرقاء . ستبلغ درجة حرارة اللب العاري الأخير، وهو قزم أبيض ، أكثر من 100000 كلفن (180000 درجة فهرنهايت) ويحتوي على ما يقدر بنحو 54.05٪ من كتلة الشمس الحالية. ^[140] (تشير المحاكاة إلى أن الشمس قد تكون من بين أقل النجوم كتلةً وقادرةً على تكوين سديم كوكبي. ^{[145] ) سوف يتشتت السديم الكوكبي في حوالي 10000 عام، لكن القزم الأبيض سوف يبقى على قيد الحياة لتريليونات السنين قبل أن يتلاشى إلى} قزم أسود فائق الكثافة افتراضيًا . ^{[146] [147] [148]} وعلى هذا النحو، فإنه لن يصدر المزيد من الطاقة. ^[149]

تدور حول الشمس ثمانية كواكب معروفة. ويشمل ذلك أربعة كواكب أرضية ( عطارد والزهرة والأرض والمريخ )، وكوكبين غازيين عملاقين ( المشتري وزحل )، وكوكبين جليديين عملاقين ( أورانوس ونبتون ). كما يحتوي النظام الشمسي على تسعة أجسام تعتبر عمومًا كواكب قزمة وبعض المرشحين الآخرين ، وحزام كويكبات ، والعديد من المذنبات ، وعدد كبير من الأجسام الجليدية التي تقع خارج مدار نبتون . كما أن ستة من الكواكب والعديد من الأجسام الأصغر لها أقمارها الطبيعية الخاصة : على وجه الخصوص، فإن أنظمة الأقمار الصناعية للمشتري وزحل وأورانوس تشبه إلى حد ما الإصدارات المصغرة لنظام الشمس. ^[150]

تتحرك الشمس بفعل الجاذبية التي تمارسها الكواكب. يتحرك مركز الشمس حول مركز ثقل النظام الشمسي، ضمن نطاق يتراوح بين 0.1 إلى 2.2 نصف قطر شمسي. تتكرر حركة الشمس حول مركز ثقل النظام الشمسي كل 179 عامًا تقريبًا، وتدور حول نفسها بمقدار 30 درجة بسبب الفترة الاقترانية للمشتري وزحل في المقام الأول . ^[151]

يُقدر أن المجال الجاذبي للشمس يهيمن على قوى الجاذبية للنجوم المحيطة على مسافة تصل إلى حوالي سنتين ضوئيتين (125000 وحدة فلكية ). وعلى النقيض من ذلك، فإن التقديرات المنخفضة لنصف قطر سحابة أورت لا تضعها أبعد من50000 وحدة فلكية . ^[152] تدور معظم الكتلة في المنطقة بين 3000 و100000 وحدة فلكية . ^[153] أبعد الأجسام المعروفة، مثل المذنب ويست ، لها مدار حول70000 وحدة فلكية من الشمس. ^{[154] يُعتقد أن} مجال هيل الشمسي فيما يتعلق بالنواة المجرية، وهو النطاق الفعال لتأثيره الجاذبي، يمتد إلى ما يصل إلى ألف مرة أبعد ويشمل سحابة أورت الافتراضية. ^[155] وقد حسب جيه إيه تشيبوتاريف أنه 230000 وحدة فلكية. ^[156]

تدور الشمس، التي ترافق النظام الشمسي بأكمله، حول مركز كتلة المجرة بسرعة متوسطة تبلغ 230 كم/ثانية (828000 كم/ساعة) أو 143 ميل/ثانية (514000 ميل/ساعة)، ^[167] وتستغرق حوالي 220-250 مليون سنة أرضية لإكمال دورة حول نفسها ( سنة مجرية )، ^[168] بعد أن فعلت ذلك حوالي 20 مرة منذ تشكل الشمس. ^{[169] [170]} اتجاه حركة الشمس، قمة الشمس ، هو تقريبًا في اتجاه النجم فيجا . ^[171]

تتحرك مجرة ​​درب التبانة بالنسبة لإشعاع الخلفية الكونية الميكرويفي (CMB) في اتجاه كوكبة الهيدرا بسرعة 550 كم/ثانية. وبما أن الشمس تتحرك بالنسبة لمركز المجرة في اتجاه كوكبة الدجاجة (خط طول المجرة 90 درجة؛ خط العرض 0 درجة) بسرعة تزيد عن 200  كم/ثانية، فإن السرعة الناتجة بالنسبة لإشعاع الخلفية الكونية الميكرويفي تبلغ حوالي 370 كم/ثانية في اتجاه كوكبة كريتر أو الأسد (خط عرض المجرة 264 درجة، خط العرض 48 درجة). ^[172]

في العديد من الثقافات القديمة وما قبل التاريخ، كان يُعتقد أن الشمس إله شمسي أو كيان خارق للطبيعة آخر. ^{[173] [174]} في أوائل الألفية الأولى قبل الميلاد، لاحظ علماء الفلك البابليون أن حركة الشمس على طول مسار الشمس ليست موحدة، على الرغم من أنهم لم يعرفوا السبب؛ ومن المعروف اليوم أن هذا يرجع إلى حركة الأرض في مدار إهليلجي ، حيث تتحرك بشكل أسرع عندما تكون أقرب إلى الشمس في الحضيض وتتحرك بشكل أبطأ عندما تكون أبعد في الأوج. ^[175]

كان الفيلسوف اليوناني أنكساغوراس من أوائل الأشخاص الذين قدموا تفسيرًا علميًا أو فلسفيًا للشمس . لقد استنتج أنها كرة معدنية ملتهبة عملاقة أكبر من أرض البيلوبونيز وأن القمر يعكس ضوء الشمس. ^{[176] قدر} إراتوستينس المسافة بين الأرض والشمس في القرن الثالث قبل الميلاد بأنها " بآلاف الاستادات 400 و 80000"، وترجمتها غامضة، مما يعني إما 4،080،000 استاديا (755،000 كم) أو 804،000،000 استاديا (148 إلى 153 مليون كيلومتر أو 0.99 إلى 1.02 وحدة فلكية)؛ القيمة الأخيرة صحيحة في غضون بضعة في المائة. في القرن الأول الميلادي، قدر بطليموس المسافة بـ 1210 أضعاف نصف قطر الأرض ، أي ما يقرب من 7.71 مليون كيلومتر (0.0515 وحدة فلكية). ^[177]

تم اقتراح النظرية القائلة بأن الشمس هي المركز الذي تدور حوله الكواكب لأول مرة من قبل اليوناني القديم أريستارخوس الساموسي في القرن الثالث قبل الميلاد، ^[178] وتبناها لاحقًا سلوقس السلوقي (انظر مركزية الشمس ). ^[179] تم تطوير هذا الرأي في نموذج رياضي أكثر تفصيلاً لنظام مركزية الشمس في القرن السادس عشر بواسطة نيكولاس كوبرنيكوس . ^[180]

تم تسجيل ملاحظات البقع الشمسية خلال عهد أسرة هان (206 ق.م-220 م) من قبل علماء الفلك الصينيين ، الذين احتفظوا بسجلات لهذه الملاحظات لعدة قرون. كما قدم ابن رشد وصفًا للبقع الشمسية في القرن الثاني عشر. ^[181] سمح اختراع التلسكوب في أوائل القرن السابع عشر بملاحظات تفصيلية للبقع الشمسية من قبل توماس هاريوت وجاليليو جاليلي وعلماء فلك آخرين. افترض جاليليو أن البقع الشمسية كانت على سطح الشمس وليست أجسامًا صغيرة تمر بين الأرض والشمس. ^[182]

تشمل المساهمات الفلكية العربية اكتشاف البتاني أن اتجاه أوج الشمس (المكان في مدار الشمس مقابل النجوم الثابتة حيث يبدو أنها تتحرك بشكل أبطأ) يتغير. ^[183] ​​(بمصطلحات مركزية الشمس الحديثة، يحدث هذا بسبب الحركة التدريجية لأوج مدار الأرض ). لاحظ ابن يونس أكثر من 10000 إدخال لموضع الشمس لسنوات عديدة باستخدام إسطرلاب كبير . ^[184]

من ملاحظة عبور كوكب الزهرة في عام 1032، استنتج عالم الفلك الفارسي والموسوعي ابن سينا ​​أن كوكب الزهرة أقرب إلى الأرض من الشمس. ^[185] في عام 1677، لاحظ إدموند هالي عبور عطارد عبر الشمس، مما دفعه إلى إدراك أن ملاحظات المنظر الشمسي لكوكب (بشكل مثالي باستخدام عبور الزهرة) يمكن استخدامها لتحديد المسافات بين الأرض والزهرة والشمس مثلثيًا. ^[186] سمحت الملاحظات الدقيقة لعبور الزهرة عام 1769 لعلماء الفلك بحساب متوسط ​​مسافة الأرض والشمس على أنها 93،726،900 ميل (150،838،800 كم)، أي أكبر بنسبة 0.8٪ فقط من القيمة الحديثة. ^[187]

في عام 1666، لاحظ إسحاق نيوتن ضوء الشمس باستخدام منشور ، وأظهر أنه يتكون من ضوء متعدد الألوان. ^[188] في عام 1800، اكتشف ويليام هيرشل الأشعة تحت الحمراء التي تتجاوز الجزء الأحمر من الطيف الشمسي. ^[189] شهد القرن التاسع عشر تقدمًا في الدراسات الطيفية للشمس؛ سجل جوزيف فون فراونهوفر أكثر من 600 خط امتصاص في الطيف، ولا يزال أقوىها يُشار إليه غالبًا باسم خطوط فراونهوفر . جلب القرن العشرين العديد من الأنظمة المتخصصة لمراقبة الشمس، وخاصة عند أطوال موجية ضيقة النطاق مختلفة، مثل تلك التي تستخدم ترشيح الكالسيوم H (396.9 نانومتر) والبوتاسيوم (393.37 نانومتر) والهيدروجين ألفا (656.46 نانومتر) . ^[190]

خلال الدراسات المبكرة للطيف الضوئي للغلاف الضوئي، تم العثور على بعض خطوط الامتصاص التي لم تتوافق مع أي عناصر كيميائية معروفة آنذاك على الأرض. في عام 1868، افترض نورمان لوكير أن خطوط الامتصاص هذه كانت ناجمة عن عنصر جديد أطلق عليه اسم الهيليوم ، على اسم إله الشمس اليوناني هيليوس . بعد خمسة وعشرين عامًا، تم عزل الهيليوم على الأرض. ^[191]

في السنوات الأولى من العصر العلمي الحديث، كان مصدر طاقة الشمس لغزًا كبيرًا. اقترح اللورد كلفن أن الشمس عبارة عن جسم سائل يبرد تدريجيًا ويشع مخزونًا داخليًا من الحرارة. ^[192] ثم اقترح كلفن وهيرمان فون هيلمهولتز آلية انكماش الجاذبية لتفسير ناتج الطاقة، لكن تقدير العمر الناتج كان 20 مليون سنة فقط، وهو أقل بكثير من الفترة الزمنية التي لا تقل عن 300 مليون سنة التي اقترحتها بعض الاكتشافات الجيولوجية في ذلك الوقت. ^{[192] [193]} في عام 1890، اقترح لوكير فرضية نيزكية لتكوين وتطور الشمس. ^[194]

لم يتم تقديم حل موثق حتى عام 1904. اقترح إرنست رذرفورد أنه يمكن الحفاظ على ناتج الشمس من خلال مصدر داخلي للحرارة، واقترح الاضمحلال الإشعاعي كمصدر. ^[195] ومع ذلك ، كان ألبرت أينشتاين هو من قدم الدليل الأساسي لمصدر ناتج طاقة الشمس من خلال علاقة تكافؤ الكتلة والطاقة E = mc ^{2. [196]} في عام 1920، اقترح السير آرثر إدينجتون أن الضغوط ودرجات الحرارة في قلب الشمس يمكن أن تنتج تفاعل اندماج نووي يدمج الهيدروجين (البروتونات) في نوى الهيليوم، مما يؤدي إلى إنتاج الطاقة من التغير الصافي في الكتلة. ^[197] تم تأكيد غلبة الهيدروجين في الشمس في عام 1925 من قبل سيسيليا باين باستخدام نظرية التأين التي طورها ميغناد ساها . تم تطوير المفهوم النظري للاندماج في ثلاثينيات القرن العشرين من قبل علماء الفيزياء الفلكية سوبرامانيان شاندراسيخار وهانز بيث . حسب هانز بيث تفاصيل التفاعلين النوويين الرئيسيين المنتجين للطاقة اللذين يغذيان الشمس. ^{[198] [199]} في عام 1957، أظهرت مارغريت بوربيدج وجيفري بوربيدج وويليام فاولر وفريد ​​هويل أن معظم العناصر في الكون تم تصنيعها من خلال تفاعلات نووية داخل النجوم، بعضها مثل الشمس. ^[200]

كانت الأقمار الصناعية الأولى المصممة لمراقبة الشمس على المدى الطويل من الفضاء بين الكواكب هي أقمار بايونير 6 و7 و8 و9 التابعة لوكالة ناسا، والتي تم إطلاقها بين عامي 1959 و1968. دارت هذه المجسات حول الشمس على مسافة مماثلة لبعد الأرض، وأجرت أول قياسات مفصلة للرياح الشمسية والحقل المغناطيسي الشمسي. عمل بايونير 9 لفترة طويلة بشكل خاص، ونقل البيانات حتى مايو 1983. ^{[201] [202]}

في سبعينيات القرن العشرين، زودت مركبتا هيليوس وتلسكوب سكاي لاب أبولو العلماء ببيانات جديدة مهمة عن الرياح الشمسية والهالة الشمسية. كان مسبارا هيليوس 1 و2 عبارة عن تعاون أمريكي ألماني درس الرياح الشمسية من مدار يحمل المركبة الفضائية داخل مدار عطارد في الحضيض. ^[203] تضمنت محطة سكاي لاب الفضائية، التي أطلقتها وكالة ناسا في عام 1973، وحدة مرصد شمسي تسمى جبل تلسكوب أبولو والتي كان يديرها رواد الفضاء المقيمون في المحطة. ^[84] أجرى سكاي لاب أول ملاحظات محددة زمنياً لمنطقة انتقال الشمس والانبعاثات فوق البنفسجية من الهالة الشمسية. ^[84] تضمنت الاكتشافات الملاحظات الأولى للقذف الكتلي التاجي، والذي كان يسمى آنذاك "العابرات التاجية"، والثقوب التاجية ، والتي يُعرف الآن أنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالرياح الشمسية. ^[203]

في عام 1980، أطلقت وكالة ناسا مسباري Solar Maximum Mission . صُممت هذه المركبة الفضائية لمراقبة أشعة جاما والأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية من التوهجات الشمسية خلال فترة النشاط الشمسي العالي والإضاءة الشمسية. ومع ذلك، بعد بضعة أشهر فقط من الإطلاق، تسبب فشل إلكتروني في دخول المسبار في وضع الاستعداد، وقضى السنوات الثلاث التالية في هذه الحالة غير النشطة. في عام 1984، استعادت مهمة مكوك الفضاء تشالنجر STS-41C القمر الصناعي وأصلحت إلكترونياته قبل إعادة إطلاقه في المدار. التقطت مهمة Solar Maximum بعد ذلك آلاف الصور للهالة الشمسية قبل إعادة دخول الغلاف الجوي للأرض في يونيو 1989. ^[204]

أطلق القمر الصناعي الياباني يوكوه ( Sunbeam ) في عام 1991، لمراقبة التوهجات الشمسية عند أطوال موجية للأشعة السينية. سمحت بيانات المهمة للعلماء بتحديد عدة أنواع مختلفة من التوهجات وأظهرت أن الهالة البعيدة عن مناطق ذروة النشاط كانت أكثر ديناميكية ونشاطًا مما كان يُفترض سابقًا. رصد يوكوه دورة شمسية كاملة ولكنه دخل في وضع الاستعداد عندما تسبب كسوف حلقي في عام 2001 في فقدانه لقفله على الشمس. تم تدميره بواسطة إعادة دخول الغلاف الجوي في عام 2005. ^[205]

تم إطلاق المرصد الشمسي والهيليوسفيري ، الذي تم بناؤه بشكل مشترك من قبل وكالة الفضاء الأوروبية وناسا، في 2 ديسمبر 1995. ^[84] كان من المقصود في الأصل أن يخدم مهمة مدتها عامين، ^[206] لا يزال سوهو قيد التشغيل اعتبارًا من عام 2024. ^[207] يقع سوهو عند نقطة لاغرانج بين الأرض والشمس (حيث تكون قوة الجاذبية من كليهما متساوية)، وقد قدم رؤية ثابتة للشمس عند العديد من الأطوال الموجية منذ إطلاقه. ^[84] بالإضافة إلى مراقبته المباشرة للشمس، مكّن سوهو من اكتشاف عدد كبير من المذنبات ، معظمها مذنبات صغيرة تلامس الشمس وتحترق أثناء مرورها بالشمس. ^[208]

لقد رصدت كل هذه الأقمار الصناعية الشمس من مستوى مسار الشمس، وبالتالي لم ترصد سوى مناطقها الاستوائية بالتفصيل. تم إطلاق مسبار أوليسيس في عام 1990 لدراسة المناطق القطبية للشمس. سافر أولاً إلى كوكب المشتري، لينطلق إلى مدار يأخذه بعيدًا فوق مستوى مسار الشمس. بمجرد أن وصل أوليسيس إلى مداره المقرر، بدأ في مراقبة الرياح الشمسية وقوة المجال المغناطيسي عند خطوط العرض الشمسية العالية، ووجد أن الرياح الشمسية من خطوط العرض العالية كانت تتحرك بسرعة حوالي 750 كم / ثانية، وهو أبطأ من المتوقع، وأن هناك موجات مغناطيسية كبيرة تنشأ من خطوط العرض العالية التي تبعثر الأشعة الكونية المجرية. ^[209]

إن الوفرة العنصرية في الغلاف الضوئي معروفة جيدًا من الدراسات الطيفية ، ولكن تكوين الجزء الداخلي من الشمس غير مفهوم بشكل جيد. تم تصميم مهمة إرجاع عينات الرياح الشمسية، Genesis ، للسماح لعلماء الفلك بقياس تكوين المواد الشمسية بشكل مباشر. ^[210]

يمكن أن يسبب سطوع الشمس ألمًا عند النظر إليها بالعين المجردة ؛ ومع ذلك، فإن القيام بذلك لفترات وجيزة ليس خطيرًا على العيون الطبيعية غير المتوسعة . ^{[211] [212]} يؤدي النظر مباشرة إلى الشمس ( تحديق الشمس ) إلى حدوث آثار بصرية ناتجة عن الفوسفين والعمى الجزئي المؤقت. كما أنها تنقل حوالي 4 ميلي واط من ضوء الشمس إلى شبكية العين، مما يؤدي إلى تسخينها قليلاً وقد يتسبب في تلف العيون التي لا تستطيع الاستجابة بشكل صحيح للسطوع. ^{[213] [214]} يمكن أن يؤدي النظر المباشر إلى الشمس بالعين المجردة إلى حدوث آفات تشبه حروق الشمس الناجمة عن الأشعة فوق البنفسجية على شبكية العين تبدأ بعد حوالي 100 ثانية، خاصة في ظل الظروف التي يكون فيها ضوء الأشعة فوق البنفسجية من الشمس شديدًا ومركّزًا جيدًا. ^{[215] [216]}

إن مشاهدة الشمس من خلال بصريات تركيز الضوء مثل المنظار قد تؤدي إلى تلف دائم في شبكية العين دون وجود مرشح مناسب يحجب الأشعة فوق البنفسجية ويخفف من ضوء الشمس بشكل كبير. عند استخدام مرشح مخفف لمشاهدة الشمس، يُحذر المشاهد من استخدام مرشح مصمم خصيصًا لهذا الاستخدام. يمكن لبعض المرشحات المرتجلة التي تمرر الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء أن تلحق الضرر بالعين عند مستويات سطوع عالية. ^[217] يمكن أن تتسبب النظرات الخاطفة إلى شمس منتصف النهار من خلال تلسكوب غير مفلتر في حدوث ضرر دائم. ^[218]

أثناء شروق الشمس وغروبها، يضعف ضوء الشمس بسبب تشتت رايلي وتشتت مي من مرور طويل بشكل خاص عبر الغلاف الجوي للأرض، ^[219] وأحيانًا تكون الشمس خافتة بما يكفي لرؤيتها بشكل مريح بالعين المجردة أو بأمان باستخدام البصريات (بشرط عدم وجود خطر ظهور ضوء الشمس الساطع فجأة من خلال فاصل بين السحب). تساهم الظروف الضبابية والغبار الجوي والرطوبة العالية في هذا الضعف الجوي. ^[220]

يمكن أحيانًا رؤية ظاهرة بصرية تُعرف بالوميض الأخضر بعد غروب الشمس أو قبل شروقها بفترة وجيزة. يحدث الوميض بسبب انحناء الضوء القادم من الشمس أسفل الأفق مباشرةً (عادةً من خلال انعكاس درجة الحرارة ) تجاه الراصد. ينحني الضوء ذو الأطوال الموجية الأقصر (البنفسجي والأزرق والأخضر) أكثر من الضوء ذو الأطوال الموجية الأطول (الأصفر والبرتقالي والأحمر) ولكن الضوء البنفسجي والأزرق يتشتت أكثر، مما يترك ضوءًا يُدرك باللون الأخضر. ^[221]

تلعب الآلهة الشمسية دورًا رئيسيًا في العديد من الديانات والأساطير العالمية. ^{[222] كانت} عبادة الشمس محورية للحضارات مثل المصريين القدماء ، والإنكا في أمريكا الجنوبية والأزتيك في ما يُعرف الآن بالمكسيك. في الديانات مثل الهندوسية ، لا تزال الشمس تعتبر إلهًا، والمعروفة باسم سوريا . تم بناء العديد من المعالم الأثرية القديمة مع وضع الظواهر الشمسية في الاعتبار؛ على سبيل المثال، تشير الصخور الضخمة بدقة إلى الانقلاب الصيفي أو الشتوي (على سبيل المثال في نابتا بلايا ، مصر؛ ومناجدرا ، مالطا؛ وستونهنج ، إنجلترا)؛ تم تصميم نيوجرانج ، وهو جبل بناه الإنسان في عصور ما قبل التاريخ في أيرلندا، للكشف عن الانقلاب الشتوي؛ تم تصميم هرم إل كاستيلو في تشيتشن إيتزا في المكسيك لإلقاء ظلال على شكل ثعابين تتسلق الهرم عند الاعتدالين الربيعي والخريفي . ^[223]

اعتقد السومريون القدماء أن الشمس كانت أوتو ، ^{[224] [225]} إله العدل والأخ التوأم لإنانا ، ملكة السماء ، ^[224] التي تم تحديدها على أنها كوكب الزهرة. ^[225] وفي وقت لاحق، تم تحديد أوتو مع الإله السامي الشرقي شمش . ^{[224] [225]} كان يُنظر إلى أوتو على أنه إله مساعد، يساعد أولئك الذين في محنة. ^[224]

منذ الأسرة الرابعة على الأقل في مصر القديمة، كانت الشمس تُعبد باعتبارها الإله رع ، الذي يُصوَّر على أنه إله برأس صقر يعلوه قرص الشمس، ويحيط به ثعبان. في فترة الإمبراطورية الجديدة ، أصبحت الشمس مرتبطة بخنفساء الروث . في شكل قرص الشمس أتون ، شهدت الشمس انتعاشًا قصيرًا خلال فترة تل العمارنة عندما أصبحت مرة أخرى الإله الأبرز، إن لم يكن الوحيد، للفرعون أخناتون . ^{[226] [227]} صور المصريون الإله رع على أنه محمول عبر السماء في مركب شراعي شمسي، برفقة آلهة أقل شأناً، وبالنسبة لليونانيين، كان هيليوس، محمولًا على عربة تجرها خيول نارية. منذ عهد إيل جبل في أواخر الإمبراطورية الرومانية، كان عيد ميلاد الشمس عطلة يتم الاحتفال بها باسم Sol Invictus (حرفيًا "الشمس التي لا تُقهر") بعد الانقلاب الشتوي بفترة وجيزة، والذي ربما كان سابقًا لعيد الميلاد . فيما يتعلق بالنجوم الثابتة ، تظهر الشمس من الأرض لتدور مرة واحدة في السنة على طول مسار الشمس عبر دائرة البروج ، ولذلك صنفها علماء الفلك اليونانيون على أنها أحد الكواكب السبعة (اليونانية planetes ، "المتجول")؛ يعود تسمية أيام الأسابيع بعد الكواكب السبعة إلى العصر الروماني . ^{[228] [229] [230]}

في الديانة الهندو أوروبية البدائية ، تم تجسيد الشمس على أنها الإلهة *Seh ₂ ul . ^{[231] [232]} تشمل مشتقات هذه الإلهة في اللغات الهندو أوروبية اللغة الإسكندنافية القديمة Sól ، والسنسكريتية Surya ، والغالية Sulis ، والليتوانية Saulė ، والسلافية Solntse . ^[232] في الديانة اليونانية القديمة ، كان إله الشمس هو الإله الذكر هيليوس، ^{[233] الذي تم} دمجه في العصور اللاحقة مع أبولو . ^[234]

في الكتاب المقدس ، يذكر ملاخي 4: 2 "شمس البر" (تُرجمت أحيانًا باسم "شمس العدل")، ^{[235] [236]} والتي فسرها بعض المسيحيين على أنها إشارة إلى المسيح ( المسيح ). ^[237] في الثقافة الرومانية القديمة، كان يوم الأحد هو يوم إله الشمس. في الوثنية، كانت الشمس مصدرًا للحياة، وتمنح الدفء والإضاءة. كانت مركزًا لعبادة شعبية بين الرومان، الذين كانوا يقفون عند الفجر لالتقاط أول أشعة الشمس وهم يصلون. كان الاحتفال بالانقلاب الشتوي (الذي أثر على عيد الميلاد) جزءًا من عبادة الرومان للشمس التي لا تُقهر ( Sol Invictus ). وقد تبناه المسيحيون باعتباره يوم السبت . كان رمز الضوء جهازًا وثنيًا تبناه المسيحيون، وربما كان أهم جهاز لم يأت من التقاليد اليهودية. تم بناء الكنائس المسيحية بحيث يواجه المصلون شروق الشمس. ^[238]

كان توناتيو ، إله الشمس الأزتكي، ^[239] مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بممارسة التضحية البشرية . ^[239] إلهة الشمس أماتيراسو هي الإلهة الأكثر أهمية في الديانة الشنتوية ، ^{[240] [241]} ويُعتقد أنها السلف المباشر لجميع الأباطرة اليابانيين . ^[240]

• كوهين، ريتشارد (2010). مطاردة الشمس: القصة الملحمية للنجم الذي يمنحنا الحياة. نيويورك: دار راندوم هاوس. رقم الكتاب المعياري الدولي 978-1-4000-6875-3.
• هدسون، هيو (2008). "النشاط الشمسي". سكولاربيديا . المجلد 3. ص 3967. رمز المرجع : 2008SchpJ...3.3967H. doi : 10.4249/scholarpedia.3967 . ISSN  1941-6016.
• تومسون، مايكل جيه (أغسطس 2004). "علم الزلازل الشمسي وداخل الشمس". علم الفلك والجيوفيزياء . 45 (4): 4.21–4.25. رمز المرجع : 2004A&G....45d..21T. doi : 10.1046/j.1468-4004.2003.45421.x . ISSN  1366-8781.

• علم الفلك فريق العمل: الشمس
• ملاحظات الأقمار الصناعية عن سطوع الشمس أرشيف 11 يونيو 2017 على موقع واي باك مشين
• الرسوم المتحركة – مستقبل الشمس
• "الفن النووي الحراري – الشمس بتقنية Ultra HD" | مركز جودارد لرحلات الفضاء
• "عقد من الشمس" | مركز جودارد لرحلات الفضاء