استحوذت الطاقة الشمسية على عقل الإنسان منذ القدم، فمنذ أن عاش الإنسان على سطح الأرض، وهو مبهور بهذه الطاقة والحرارة القوية والمستمرة في نشاطها دون أن تنقص أو تتغير، وهي المسؤولة عن استمرار الحياة على الأرض، ولو زادت الطاقة الشمسية عن معدلها لأصبحت الكرة الأرضية جحيما لا يطاق ولتبخرت مياه المحيطات والبحار، ولو انخفضت الطاقة الشمسية عن معدلها لتجمدت بحار ومحيطات العالم ولأندثرت جميع أشكال الحياة على الأرض.

كان أول من حاول تفسير مصدر الطاقة الشمسية هو الفيزيائي الألماني جولس مایر (G.Mayer) سنة 1848م حيث افترض أن الشمس عبارة عن كتلة ضخمة من الغاز الساخن دون أن يوضح المصدر الذي يعمل على تسخين الغاز في الشمس، ولو أن الشمس كتلة من الغاز الساخن فقط دون أن يكون هناك مصدر للطاقة يسخن الغاز فيها لانطفأت بعد (5000) عام من نشؤها علما ان عمر الشمس هو (5) ألاف مليون عام.

ثم عاد ماير وافترض أن الشمس عبارة عن كتلة ضخمة من الفحم المحترق، ولو كان هذا الافتراض صحيحا لانطفأت الشمس بعد خمسة أيام من اشتعالها فقط على اعتبار أن الشمس مكونة بكاملها من الفحم بشرط وجود الطاقة الحالية الصادرة منها، وثمة تساؤلات وضعت أمام هذه النظرية، مثل كمية الأوكسجين التي يجب توفرها لاحتراق الفحم، وهذه الكمية المطلوبة يستحيل وجودها فيما بين نجوم المجرة، ناهيك عن الرماد الناتج عن عملية الاحتراق الذي سيزيد من صعوبة الاحتراق.

وعاد ماير ليضع تفسيراً آخر حول مصدر الطاقة الشمسية، حيث تصور أن عددا هائلا من النيازك تصطدم بشكل متواصل بالغلاف الغازي الخارجي للشمس مولدة طاقة حرارية كبيرة هي الطاقة الشمسية المعروفة، لكن سرعان ما واجه ماير الانتقادات على هذه التصورات الغريبة، حيث يستحيل وجود هذا الكم الهائل من النيازك في المجموعة الشمسية، كما يفترض بان هذه النيازك - أن صحت النظرية – تضرب الشمس بنفس العدد وبنفس القوة بانتظام وهذا مستحيل تماما ولا يمكن تصوره، كما أن كمية النيازك المتساقطة يعني زيادة كتلة الشمس بشكل كبير فتزيد تبعا لذلك قوة الجذب التثاقلي للشمس على الكواكب السيارة.

بعد ست سنوات من نظرية ماير، أي في عام 1854م، وضع الفيزيائي الألماني هیرمان هلمهولتز نظرية جديدة حول مصدر الطاقة الشمسية بين فيها أن الطاقة الشمسية ناتجة من الضغط الهائل في باطن الشمس يؤدي إلى زيادة حرارة غاز الباطن لدرجة كبيرة فتنتج الطاقة الشمسية المعروفة.

لكن لو افترضنا صحة نظرية هلمهولتز فسوف تنضب الطاقة الشمسية بعد حوالي 15 مليون عام، كما إن هلمهولتز لم يفسر بالضبط ما الذي يحدث في باطن الشمس، فلو إن الشمس تنكمش على نفسها بقوة ليزداد الضغط على مركزها (نواتها) فان هذا الانكماش لن يتوقف عند حد معين، بل سيزداد حتى إن نواة المركز لن تستطيع تحمل الضغط الهائل ومن ثم لانفجرت الشمس من قبل فترة طويلة، لذلك لم تؤخذ نظرية هلمهولتز على محمل الجد، مع أنها اقتربت كثيرا من بداية الخيط الذي قادنا للتعرف على حقيقة مصدر الطاقة الشمسية.

لم نتمكن من حل لغز مصدر الطاقة الشمسية سوى في عصر آينشتاين عندما بين في نظريته النسبية الخاصة بان أي كتلة في الكون يمكن تحويلها إلى طاقة، وهذا ساعد الفيزيائي النووي (هانسي بيث) سنة 1938م في دراسة الشمس وطاقتها بناءا على معادلات النسبية الخاصة.

توصل بيث إلى ان الغاز في باطن الشمس مؤلف من الهيدروجين الموجود تحت ضغط هائل جدا يصل إلى حوالي مليون طن على كل سنتمتر مكعب، هذا الضغط يؤدي إلى توليد حرارة هائلة تصل إلى حوالي مليون درجة مئوية وهي كافية لاتحاد (4) ذرات هيدروجين مع بعضها البعض لتشكل نواة الهيليوم والذي يسمى أيضا رماد الهيدروجين وبما أن كتلة نواة الهيليوم اصغر من كتلة أنوية الهيدروجين بحوالي (0.007) مرة، فان فرق الكتلة الزائد في ذرات الهيدروجين الأربعة يتحول إلى طاقة، وهي الطاقة التي تتولد في باطن النجوم الأكثر شيوعا في الكون.

وفي كل ثانية يتحول (674) مليون طن من الهيدروجين إلى (670) مليون طن هليوم، أي أن الشمس تفقد في الثانية الواحدة 4 ملايين طن هيدروجين على شكل طاقة وحرارة. ونصيب الأرض والكواكب السيارة من هذه الطاقة ضئيل جدا قياسا لمقـدار الطاقة الصادرة من الشمس.

وتشير الدراسات الفيزيائية إلى أن الشمس أخذت تشع طاقتها النووية منذ (5) ألاف مليون عام، وأنها ستبقى تشع الطاقة بنفس القوة حتى (5) ألاف مليون سنة قادمة، لذلك فالشمس تمر الآن في طور الشباب بالنسبة لتطور عمر النجوم.

مواضيع ذات صلة

الخلايا الشمسية الخلايا الضوئية (Solar Cells):

طيف الاشعة الشمسية وطبيعتها

تولد الطاقة الشمسية

أهمية الطاقة الشمسية الإشعاعية الحرارية

مقدمة في الطاقة الشمسية

لمحة عن الخلايا الكهروضوئية الشمسية

تحضير الهيدروجين بتأثير الأشعة الشمسية مباشرة

مميزات تقنية البرك الشمسية

النظرية العلمية للبرك الملحية الشمسية

البرك الملحية الشمسية

تصنيف البرك الشمسية

طرق اختزان الطاقة الشمسية: الإختزان على شكل طاقة وضع مائية