Torna alla pagina di AndromedaLa luminosità del Sole.
Con il termine luminosità del Sole si intende la quantità di energia che l'astro irradia con continuità nello spazio sotto forma di radiazione elettromagnetica, prevalentemente nella parte visibile ma anche in quella ultravioletta ed in quella infrarossa, dello spettro, ed è in quantità veramente enorme. La Terra ne riceve solo una piccola parte, a livello del mare ulteriormente filtrata dall'atmosfera che ne assorbe una frazione non trascurabile. Ciononostante è pur sempre una quantità che sarebbe sufficiente a soddisfare le nostre esigenze energetiche, se fossimo in grado di sfruttarla in modo efficiente.
La costante solare.
La quantità di energia a tutte le lunghezze d'onda che ad ogni secondo colpisce perpendicolarmente un metro quadrato di superficie esposta alla luce solare prende il nome di costante solare. Il valore della costante solare viene determinato con il bolometro, una sorta di termometro elettronico che misura appunto il flusso totale di energia proveniente da un oggetto. Le misure effettuate nello spazio grazie a satelliti orbitanti come il Solar Maximum Mission (SMM) ed il Nimbus-7 forniscono un valore di 1,36 KW/m2, mentre le misure a Terra sono dell'ordine di 1 KW/m2 ed evidenziano perciò che più del 25% dell'energia pervenuta viene assorbito dall'atmosfera. Dalla costante solare possiamo risalire alla luminosità del Sole, cioè al flusso totale di energia irradiato. Tale energia viene emessa in tutte le direzioni dello spazio e si distribuisce quindi sulla superficie di una ipotetica sfera che ha il centro nel Sole e il cui raggio aumenta sempre più man mano che ci si allontana da esso. Per un raggio pari alla distanza media Terra-Sole (149,6x106 km) la superficie interessata è
s= 2,81x1023 m2. Moltiplicando tale valore per la costante solare, si ricava immediatamente la luminosità solare che vale Ls =3,82x1026 Watt. Dunque ad ogni secondo il Sole emette nello spazio una quantità di energia sufficiente ad accendere circa 4 milioni di miliardi dì lampadine da 100 W, equivalente a quella prodotta da circa 13 miliardi di miliardi di centrali elettriche convenzionali da 30 MW. Dividendo la luminosità solare Ls per la superficie solare (6,09x1018 m2), si ricava il potere emissivo (p.e.) del Sole (p.e.= 62.726 KW/m2) che rappresenta il flusso di energia emesso da 1 metro quadrato di superficie solare. Il potere emissivo dipende solo dalla temperatura a cui si trovano gli strati superficiali della nostra stella.Costante solare?
Misure da satellite a lungo termine hanno messo in luce variazioni dell'ordine dell'1 per mille della costante solare, apparentemente casuali, cioè senza alcuna periodicità evidente. Confrontando però i dati dei satelliti SMM e Nimbus-7, disponibili per SMM fino alla data in cui precipitato nell'Oceano Indiano (dicembre 1989), si evidenzia un accenno di periodicità in fase con quella del ciclo di attività solare e precisamente una lieve diminuzione quando il numero di macchie solari era minimo (1986, minimo del ciclo XXI) seguita da un lieve aumento man mano che esso aumentava fino alla fine del 1989 presumibile massimo del ciclo XXI). Ciò è dovuto probabilmente al fatto che il flusso solare globale aumenta in presenza dei fenomeni di attività connessi con le macchie, come ad esempio i brillamenti; questi sono caratterizzati da un rilascio impulsivo di energia, immagazzinata nei campi magnetici associati alle macchie, parte della quale viene emessa sotto forma di radiazione ultravioletta. In precedenza si credeva invece che la presenza di macchie - zone più scure del disco solare ove il trasporto di energia è meno efficiente - provocasse una diminuzione della costante solare; evidentemente questo effetto è compensato da una maggior emissione di energia da parte di fenomeni concomitanti, che addirittura sono predominanti. Le misure dei satelliti sono comunque molto delicate, al limite della sensibilità degli attuali strumenti e sono limitate nel tempo: sono perciò inadeguate, almeno per il momento, per fornire una risposta definitiva alla domanda se il Sole possa essere considerato una stella variabile e se tali variazioni possano influenzare il clima sulla Terra.
Arriva la bolletta.
Un emisfero terrestre illuminato offre alla radiazione solare una sezione di area pari a 1,28 x 1014 m2, perciò riceve al suolo quasi 130 mila miliardi di chilowatt. Tale energia, per quanto enorme, corrisponde ad una piccolissima frazione di quella totale emessa dal Sole, e precisamente meno di un miliardesimo. Considerato che in un anno vi sono 8760 ore, la Terra riceve dal Sole 2,24 miliardi di miliardi di kWh. Se assumiamo un costo medio di 220 lire per chilowattora (prezzo 1991), una fornitura equivalente di energia elettrica avrebbe un costo bimestrale di 41 miliardi di miliardi di lire. È facile capire quindi il risparmio in termini economici e di risorse che si potrebbe realizzare sfruttando anche solo parzialmente questa enorme quantità di energia, fornita dalla Natura a costo zero.
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