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Il Sole

Il Sole

Il diametro del Sole è circa 109 volte più grande di quello della Terra. Il Sole è costituito principalmente da idrogeno.

Geografia

Etichette

Sole, struttura del Sole, Sistema solare, Via Lattea, idrogeno, elio, fusione, eruzione solare, macchia solare, fotosfera, cromosfera, corona solare, vento solare, granulazione, protuberanze, sonda spaziale, astronomia, fisica nucleare, fisica delle particelle, geografia, fisica

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Scene

La Via Lattea

Il Sole è la stella centrale del Sistema Solare. Si trova a 25-28 mila anni luce dal centro della Via Lattea. Il Sole è ora a metà della sua vita, che si protrae da circa 12 miliardi di anni. Quando il suo rifornimento di idrogeno sarà esaurito, diventerà una gigante rossa. La Terra è a circa 150 milioni di chilometri dal Sole (1 unità astronomica), la luce solare necessita di 8,3 minuti per percorrere questa distanza.

Il suo diametro è di 109 volte quello della Terra. Tre quarti della massa solare sono costituiti da idrogeno, che viene convertito in elio per fusione del nucleo, emettendo così energia. La pressione interna del sole è di 150 milioni di tonnellate per centimetro quadrato. Tutta la materia nel Sole è in forma di plasma, che ruota più velocemente all'equatore (circa 25 giorni) di quanto non faccia a latitudini più alte (circa 32 giorni ai poli). Questo porta alla distorsione delle linee del suo campo magnetico, formando così macchie e protuberanze solari. L'atmosfera è stratificata in fotosfera, cromosfera e corona e si fonde gradualmente nel mezzo interplanetario. Il Sole necessita di circa 225-250.000.000 di anni per completare un'orbita attorno al centro della Galassia, con una velocità di 220 km/s.

Definizione dei termini:

Stella: Una sfera gigante e calda, molto luminosa a causa dei suoi gas, tenuti insieme dalla forza di gravità. Si irradia una grande quantità di energia, liberata dalla fusione dei nuclei atomici nel centro della stella. La sua temperatura superficiale è di diverse migliaia di gradi Celsius, la sua atmosfera è costituita principalmente da idrogeno. La materia ha una struttura interna sferica.

Unità astronomica: Unità di distanza utilizzata in astronomia, pari alla distanza media Terra-Sole, o la lunghezza del semiasse maggiore dell'orbita della Terra intorno al Sole (149,6 milioni km).

Eruzione solare: Un breve e improvviso aumento di luminosità di cromosfera e fotosfera del Sole, di solito intorno alle macchie solari. Di solito dura per 10-45 minuti, 9-10 volte al giorno.

Protuberanza solare​: Una protuberanza solare è un enorme e luminoso getto di plasma solare che, partendo dalla cromosfera, si estende nella zona della corona solare. La sua dimensione può essere simile a quella del Sole. È composta da particelle elettricamente caricate che si muovono lungo linee di forze che indicano il campo magnetico.

Vento solare: Un flusso di particelle cariche espulse dalla corona solare, composto quasi esclusivamente di elettroni e protoni.

Macchia solare: Una macchia della superficie del Sole, dove il campo magnetico è molto più forte nelle zone circostanti. Le macchie solari possono arrivare fino a 200.000 km di diametro, possono durare per poche ore o diversi mesi.

Aurora polare: Un fenomeno di luce temporanea nel cielo nelle regioni artiche e antartiche, causato da particelle cariche che entrano nell'atmosfera terrestre. Viene generato dall'eccitazione degli atomi di ossigeno e di azoto, la sua frequenza è legata all'attività sulla superficie solare (macchie solari).

Il Sole

  • cromosfera
  • granulazione
  • macchia solare
  • protuberanza
  • eruzione solare
  • corona solare

Sezione

  • cromosfera
  • zona convettiva
  • 2 milioni di gradi Kelvin
  • zona radiativa
  • nucleo 14,5 milioni di gradi Kelvin
  • fotosfera 6000 gradi Kelvin
  • corona solare

Dati:

- diametro: 1.392.000 km (109 volte quello della Terra)

- massa: 1,989 · 10³⁰ kg (333 volte quella della Terra)

- densità media: 1,4 g/cm³

- temperatura superficiale: 5.780 K

- periodo di rotazione: 25,4 giorni

- luminosità: 3,85 · 10²⁶ W (6300 W/cm²)

Processo di fusione

Animazione

  • cromosfera
  • zona convettiva
  • zona radiativa
  • nucleo 14,5 milioni di gradi Kelvin
  • fotosfera 6000 gradi Kelvin

Sistema Solare

Immagini

  • Macchia solare
  • Macchia solare
  • Eruzione solare
  • Eruzione solare
  • Protuberanza
  • Protuberanza
  • Corona solare
  • Corona solare

Narrazione

In molte culture antiche il Sole era concepito come un fenomeno soprannaturale, oppure veniva venerato come divinità. In Egitto lo chiamavano Amon, in Mesopotamia Samas, in Grecia portava il nome di Apollo. Il primo a dare una spiegazione scientifica del Sole fu il filosofo greco Anassagora, nel V secolo a.C., che lo immaginava come una grande sfera di metallo ardente. Per aver insegnato questa eresia venne imprigionato dalle autorità. Galileo Galilei fu il primo ad osservare il Sole con il telescopio e scoprì le macchie solari. Più tardi Isaac Newton attraverso un prisma scompose la luce bianca nei suoi colori. Basandosi su risultati precedenti, nel 1800 William Herschel scoprì le radiazioni infrarosse.

Nel corso di esperimenti condotti durante il XIX secolo, Joseph von Fraunhofer fu il primo a fare ricerca sulle linee di assorbimento dello spettro solare, analizzandone così la composizione chimica dell'atmosfera. Nel 1939 Hans Bethe sviluppò la teoria della fusione nucleare, spiegando in questo modo la produzione di energia del Sole. I primi satelliti progettati per osservare il Sole furono le sonde Pioneer della NASA, lanciate tra il 1959 e il 1968. Le sonde orbitarono intorno al Sole ad una distanza simile a quella dell'orbita terrestre ed effettuarono le prime misure dettagliate del vento e del campo magnetico solare.

Il satellite Helios 1, lanciato nel 1974, era una joint-venture tra gli Stati Uniti e la Germania Ovest per studiare il vento solare attraverso un'orbita passante all'interno del perielio di Mercurio. I raggi X solari sono stati studiati anche dalla stazione spaziale Skylab attraverso un telescopio speciale.

La sonda Ulysses, percorrendo un'orbita unica al di fuori del piano dell'ellittica, ha aggiunto preziose informazioni sulle conoscenze dei poli solari. Una delle sonde più importanti che orbitano intorno al Sole, situata costantemente tra la stella e la Terra, è la sonda SOHO. Dal 1995 la sonda ha il compito di fotografare continuamente il Sole, catturandone sia lo spettro di luce visibile che le onde nell'ultravioletto. Negli ultimi anni sono state lanciate numerose nuove sonde spaziali per studiare la nostra stella, con l’obiettivo di capire quanto l'attività solare influenzi il clima della Terra. L'energia prodotta dalla luce solare viene utilizzata sempre di più: pannelli solari termici e centrali solari la trasformano in energia elettrica o termica.

Il Sole è una nana gialla, stella di medie dimensioni. Avendo 4,6 miliardi di anni, si trova a metà del suo ciclo di vita che durerà circa 12 miliardi di anni. Quasi tre quarti della massa del Sole sono costituiti da idrogeno. L'idrogeno viene trasformato in elio durante la fusione nucleare, producendo una grande quantità di energia, emessa sotto forma di fotoni. Quando tutto l'idrogeno sarà esaurito, si svilupperà un nuovo tipo di fusione, trasformando l'elio in ossigeno e in carbonio. Questo processo sarà accompagnato da una maggiore produzione di energia, e la stella diventerà molto più grande, arrivando probabilmente a inghiottire la Terra. Sarà meno calda in superficie e diventerà una gigante rossa. Questa fase durerà per un periodo relativamente breve.

Al termine della fusione, la pressione interna diminuirà notevolmente e la stella collasserà su se stessa, con un improvviso collasso gravitazionale. Diventerà una nana bianca, densa e piccola come la Terra, destinata a raffreddarsi sempre di più nel corso di milioni di anni.

Il Sole non è un corpo solido, ma è costituito da plasma: per questo motivo la rotazione del Sole su se stesso si compie in maniera diversa a seconda della latitudine solare: in 25 giorni all'equatore ed in 32 presso i poli. La sua atmosfera è divisa in strati: la fotosfera, la cromosfera e la corona, che si fonde gradualmente con lo spazio interplanetario. Dalla Terra è possibile vedere la corona solare durante un'eclissi di Sole.

Il 99,87% della massa del Sistema Solare è concentrata nel Sole. Questa massa enorme genera un campo gravitazionale fortissimo che tiene unito l'intero Sistema Solare e dirige i movimenti di tutti i pianeti, incluse le stelle più piccole. L'energia solare è emessa prevalentemente sotto forma di radiazioni ultraviolette, radiazioni visibili e infrarosse, ma il Sole emette anche altre radiazioni, in quantità minore: raggi gamma, raggi X o onde radio.

Il Sole emette un intenso flusso di particelle elementari (protoni ed elettroni), che costituiscono il cosiddetto vento solare. Nel nucleo del Sole la temperatura raggiunge i 14-15 milioni di gradi kelvin, la pressione è di 3×10¹¹ atmosfere e la densità del materiale del nucleo è di circa 155 gr/cm³.

Il nucleo solare, pari a un quarto del raggio solare, funziona come un reattore a fusione nucleare. Durante il processo di fusione di elementi leggeri in altri più pesanti l'energia liberata dalla fusione nucleare si manifesta sotto forma di fotoni gamma e X. Nel corso del processo di fusione i nuclei di deuterio e di trizio (due isotopi dell'idrogeno) si fondono. Il nucleo di deuterio è formato da un protone e da un neutrone, mentre il nucleo di trizio da un protone e da due neutroni. Nella reazione di fusione viene prodotto un nucleo di elio, composto da due protoni e da due neutroni, rilasciando un neutrone libero e energia sotto forma di fotoni. Per superare la repulsione elettrostatica dei protoni la nucleosintesi richiede collisioni ad alta velocità, che possono avvenire soltanto ad una temperatura molto alta.

Il nostro Sole continuerà ad emettere radiazioni per 6 o 7 miliardi di anni. Intorno al nucleo solare si trova una zona radiativa che è pari al 70% del suo raggio. In questa zona i fotoni entrano spesso in collisione, venendo quindi continuamente assorbiti e riemessi. Un fotone prodotto nel nucleo impiegherà circa un milione di anni per raggiungere la superficie. Nella zona vicino alla superficie del Sole, cioè nello strato esterno che occupa circa il 25-30% del raggio solare, avviene il trasporto di energia tramite convezione, chiamata perciò zona convettiva. Il flusso di calore raggiunge quindi la fotosfera, da dove poi viene irradiato nello spazio.

L'atmosfera è composta da elementi chimici per lo più leggeri, come idrogeno per il 71% e elio per il 27%, mentre il 2% è costituito da elementi più pesanti. Il nucleo solare contiene solo il 35% di idrogeno.

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