«SOLE» |
Il Sole
É la Stella che da il nome al sistema planetario a cui appartiene la nosta Terra e per la quale costituisce in pratica la sola fonte di energia. Ogni fattore che influisca sulle caratteristiche del Sole si riflette inevitabilmente su quelle dei Pianeti e dei loro satelliti: ad esempio, tralasciando l'ovvio influsso esercitato dal Sole sulle condizioni atmosferiche attraverso le radiazioni elettromagnetiche, si conoscono altri fenomeni (che, per la verità, attendono ancora un'esauriente spiegazione), quali le cosiddette tempeste magnetiche. Queste, che causano le aurore boreali, intensi disturbi radio e violente perturbazioni atmosferiche, sono strettamente legate all'andamento delle macchie e dei brillamenti solari, cioè, in ultima analisi, all'improvvisa emissione di radiazioni e di flussi di particelle elettricamente cariche in seguito a violente eruzioni (o modificazioni) nella cromosfera. Malgrado l'importanza fondamentale che il Sole
riveste per le forme di vita terrestri, in termini cosmologici, è soltanto
una tipica stella nana di classe G0, con diametro di 1.390.180 chilometri
(110 volte il diametro della Terra), volume pari a circa 1,3 e 106 volte
quello del nostro pianeta, massa uguale a 330.000 masse terrestri, densità
corrispondente a solo 1/4 di quella della Terra (1,4 volte la densità standard
dell'acqua), forza di gravità alla superficie superiore di 28 volte circa
a quella tipica del nostro pianeta (si calcola che un oggetto
pesante 45 chilogrammi sulla Terra peserebbe circa 1,26 tonnellate sul
Sole) e distanza media dalla Terra di 1.494.760 chilometri.
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Fotosfera
É la superficie del Sole visibile ad occhio nudo in luce normale. In realtà è lo strato (non più spesso di qualche centinaia di chilometri) che separa la parte interna (densa) della stella dai gas (relativamente più rarefatti e freddi) che costituiscono l'atmosfera solare. La fotosfera irraggia uno spettro continuo e, grazie all'applicazione delle leggi sulla radiazione, si è trovato che la sua temperatura è di circa 5750 cK. All'apparenza si presenta di un bianco brillante, più intenso al centro che al bordo (fenomeno questo chiamato oscuramento al lembo), ed ha carattere distintamente granulare. Tali granuli sono molto grandi (raggiungono spesso un diametro di qualche centinaio di chilometri) ed hanno vita relativamente breve; fotografie ottenute ad intervalli inferiori al minuto hanno però evidenziato sensibili variazioni nelle loro caratteristiche. Si possono notare inoltre aree abbastanza grandi, irregolari e molto luminose, dette facole: all'analisi spettroscopica si rivelano essere masse formate da gas molto caldi, i quali salgono verso l'atmosfera attraversando la fotosfera. Studi spettroeliografici condotti su quest'ultima hanno infine rivelato la presenza di zone caratterizzate da vapori di idrogeno e calcio (dette flocculi) un po' più piccole delle facole ma indubbiamente superiori ai granuli. Le macchie solari sono aree relativamente scure che appaiono sulla fotosfera. |
Cromosfera
E quella regione dell'atmosfera solare compresa fra la fotosfera e la corona; ha uno spessore variabile dai 10.000 ai 14.000 chilometri. La sua parte inferiore è probabilmente formata per la maggior parte da idrogeno neutro, ad una temperatura di circa 5000 K; la parte superiore è composta da idrogeno, elio e metalli e in apparenza manca di equilibrio termodinamico. E caratterizzata dalla presenza di caratteristici granuli, detti flocculi, visibili negli spettroeliogrammi sia nelle zone quiete sia vicino alle facole. |
Strato invertente
E la parte inferiore dell'atmosfera solare. Strato gassoso più freddo della fotosfera, spesso solo poche centinaia di chilometri, si confonde gradualmente con la cromosfera. |
Corona
É la regione luminosa più esterna dell'atmosfera solare; con densità estremamente rarefatta, si estende per tutto il nostro pianeta. Si compone di tre parti: 1) la corona K o continua, il cui spettro è dovuto a dispersione provocata da elettroni liberi; 2) la corona E o di Fraunhofer, dove vengono generate linee di grande energia; 3) la corona F o esterna, che si confonde gradualmente con la luce zodiacale. La corona solare è altamente ionizzata ed ha una temperatura di circa 106 ?K; èsorgente di emissioni radio e può quindi essere studiata sia con metodi radioastronomici sia con metodi ottici. |
Spettro flash
Negli istanti del secondo e del terzo Errore. L'origine riferimento non è stata trovata. durante un'eclisse solare totale, la superficie della Luna è tangente alla fotosfera. Essendo questa oscurata, sono facilmente visibili lo strato invertente e la cromosfera, lo spettro continuo del Sole viene soppresso, mentre si osserva quello a righe irraggiato dall'atmosfera: allora, se si eseguono fotografie con l'aiuto di prismi, si ottiene una serie di immagini curve dell'atmosfera solare, ciascuna causata da una particolare frequenza di radiazione. Quelle emesse da elementi che si trovano negli strati superiori dell'atmosfera solare danno curve più lunghe di quelle dovute alle radiazioni liberate dagli elementi presenti negli strati inferiori: è questo il cosiddetto spettro flash, visibile solo per pochi secondi, quanto dura cioè il lunghe sono associate alle cosiddette righe H e K del calcio e la loro notevole lunghezza indica che questo elemento si trova fin negli strati più alti della cromosfera. Le Errore. L'origine riferimento non è stata trovata. tra le curve sono causate da protuberanze solari, mentre le interruzioni sono dovute ad irregolarità sulla superficie della Luna altre linee, di lunghezza minore, sono generate da elementi; presenti negli strati inferiori dell'atmosfera della stella. |
Protuberanze
Sono enormi fiammate della cromosfera che s'innalzano per migliaia di chilometri e ricadono a formare enormi ponti, i quali talvolta raggiungono in altezza anche il mezzo milione di chilometri; come la cromosfera, appaiono in genere di un brillante colore rosso. Le protuberanze contengono notevoli quantità di idrogeno, calcio ad altissima temperatura e di elementi caratterizzati da linee isolate ed intense, che risaltano nettamente sullo spettro continuo disperso dalla luce solare, i due scienziati disposero la fenditura di uno spettroscopio ad alta dispersione prima in posizione tangente al bordo del Sole e successivamente la allargarono fino ad osservare l'intera protuberanza. Le protuberanze sono divisibili in sei classi principali: attive, eruttive, macchie solari, coronali, a vortice ed a riposo; queste ultime, in particolare, hanno una qualche rassomiglianza con le nuvole presenti nell'atmosfera terrestre, ma sono molto grandi e spesso si estendono fino a 80.000 chilometri di distanza dal Sole. Le protuberanze eruttive, più piccole, raggiungono però distanze ben più notevoli (spesso superiori agli 800.000 chilometri) e si pensa abbiano enormi velocità, fino a 320 chilometri al secondo. Entrambi i tipi contengono idrogeno, calcio ed elio; in quelle eruttive si ritrovano anche ferro e magnesio ed altri elementi che in apparenza provengono dagli strati inferiori dell'atmosfera solare. Non si conoscono ancora appieno i meccanismi che foniscono le enormi energie necessarie per vincere l'intensa attrazione gravitazionale e lanciare verso l'esterno la materia solare con velocità così elevate; si sa solo che il numero delle protuberanze è legato a quello delle macchie solari. Le protuberanze a riposo possono manifestarsi in qualunque regione del disco solare, le eruttive solo nelle zone in cui sono presenti anche le macchie (spesso, anzi, hanno origine proprio a causa della vicinanza di queste). |
Macchie solari
Perturbazioni che interessano zone molto ampie della superficie solare e che si presentano in forma di macchie scure: la regione centrale, più scura è detta ombra, quella circostante penombra. Interpretabili come regioni di gas più freddi - sono causate da alterazioni del campo magnetico solare: queste si manifestano tra i 5 ed i 40 gradi di latitudine Nord (o Sud) e vengono seguite da raggruppamenti di macchie solari, variabili per dimensioni da meno di 150 chilometri (la minima misura osservabile) ad oltre 100.000 chilometri di diametro. Le macchie solari seguono un ciclo ben definito che copre circa 11,2 anni e presenta un cambio di polarità, cosicché un ciclo completo dura all'incirca 22,5 anni. Le macchie solari hanno una vita media dell'Ordine di 4 giorni; tuttavia, ne sono state osservate alcune la cui durata ha toccato i 18 mesi. Il numero di macchie per ogni ciclo è estremamente
variabile. Il periodo necessario per passare dal minimo al massimo è alquanto
più breve di quello inverso (sotto questo profilo il ciclo delle macchie
solari ricorda la variazione d'intensità di una stella variabile a lungo
periodo).
La teoria oggi più accreditata afferma che un
aumento del debole campo magnetico solare fornisce una spinta di galleggiamento
al plasma solare: ciò crea un'instabilità che forza il materiale solare
ad innalzarsi, ad espandersi e, conseguentemente, a raffreddarsi, generando
così le zone più fredde osservate.
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Spettro
L'esame dello spettro di assorbimento della stella ha indotto a ritenere che essa sia formata per l'80% da idrogeno e per il 19% da elio, con tracce di altri elementi. |
Radiazione solare
La radiazione proveniente dal Sole comprende un vasto intervallo di frequenze, dall'infrarosso lontano all'ultravioletto prossimo, con un'intensità massima nel verde, a circa 5000 angstrom. Tuttavia, poiché l'aria assorbe notevolmente le radiazioni vicine ai bordi dello spettro visibile, la radiazione solare che raggiunge la Terra è in larga parte contenuta nella regione visibile e nell'infrarosso vicino, con una piccola percentuale di raggi ultravioletti; l'uomo e molti altri organismi non potrebbero sopravvivere se fossero esposti all'intero spettro di radiazione solare. L'assorbimento di raggi ultravioletti ha luogo
principalmente nella stratosfera, dove probabilmente contribuisce alla
ionizzazione dell'atmosfera; il lontano infrarosso è assorbito per lo più
dal pulviscolo e dal vapor acqueo negli strati inferiori (ciò spiega le
basse temperature dell'aria alle grandi altitudini).
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Vento solare
Da molto tempo si teorizza l'esistenza di un vento solare per trovare una spiegazione alla coda delle comete, alle aurore boreali e ad altri fenomeni: dev'essere un gas ionizzato (plasma), composto da particelle provenienti dal Sole e tali da diffondersi nello spazio in tutte le direzioni quando si trova in prossimità della Terra, tocca una velocità di circa 400 chilometri al secondo, la sua densità elettronica e di 3 o 4 elettroni per centimetro cubo, e la temperatura di circa 200.000 cK (condizioni di Sole calmo). Nell'impatto contro il vento solare, il campo magnetico terrestre viene compresso e raggiunge un'estensione molto minore (circa 60.000 chilometri) in direzione del Sole rispetto al senso opposto; il fronte d'urto, dovuto al fatto che il vento solare si muove più rapidamente dell'onda magnetoidrodinamica che l'accompagna causa le tempeste magnetiche che disturbano le trasmissioni radio; molte particelle cariche del vento solare rimangono intrappolate nel campo magnetico terrestre e contribuiscono a produrre le aurore boreali, come risulta evidente dalla parziale correlazione tra aurore ed attività solare. |
Moto del Sole
Il periodo di rotazione del Sole, che varia dai 24,65 giorni all'equatore ai 34 giorni in corrispondenza dei poli, è calcolabile o sulla base della velocità radiale del suo bordo o mediante lo studio relativo alla deriva delle macchie solari in funzione della loro latitudine solare. E noto da tempo che le cosiddette Errore. L'origine riferimento non è stata trovata; in realtà si muovono nello spazio e, in molti casi, è stato persino possibile determinarne la velocità. Nel 1783 si conoscevano gia con sufficiente precisione i moti propri di tredici stelle e W. Herschel si era accorto che essi sembravano manifestare un carattere preferenziale: si aveva l'impressione che gli astri si stessero allontanando fra loro, muovendosi contemporaneamente verso la costellazione di Ercole. Con l'applicazione del principio di Doppler\Fizeau al calcolo delle velocità radiali delle stelle, si rese disponibile un metodo per determinare il moto solare indipendentemente dai moti propri. Il punto della sfera celeste verso il quale il Sole sembra muoversi è detto apice solare; il punto opposto è l'antiapice. I risultati dell'analisi statistica dei moti propri danno per l'apice un'Ascensione Retta di 18h 3,1m ed una declinazione di + 27°; altri calcoli eseguiti a partire dalle velocità radiali, hanno fornito valori di 18,1h 2,4m per l'ascensione retta e di 29°,2 per la declinazione: ciò è un'ulteriore conferma che i risultati ottenuti, pur dipendendo ciascuno dal metodo di ricerca adottato, si accordano sufficientemente bene l'uno all'altro. La velocità con cui il Sole si muove verso la costellazione di Ercole è di circa 20,0 + 0,5 chilometri al secondo recentemente, tuttavia, si è visto che la nostra stella segue una traiettoria rettilinea che la conduce verso un punto situato in prossimità di Vega, nella costellazione della Lyra. |
Fonti dell'energia solare
Identificato agli inizi degli anni Trenta, si ritiene che il meccanismo mediante il quale si genera l'energia solare prenda il via quando, attraverso diverse catene di reazioni, quattro atomi d'idrogeno si combinano a formare un atomo di elio. La differenza di massa fra i primi ed il prodotto della reazione si libera come energia (circa 5 x 10,26 grammi, corrispondenti a 26,740 MeV), per la maggior parte sotto forma di raggi gamma (circa 96%), parzialmente in forma di neutrini (circa 4%): a differenza dei raggi gamma, che si convertono in calore, i neutrini sfuggono immediatamente e risultano persi per quanto concerne il riscaldamento operato dalla stella. Si suppone che migliaia di milioni di anni fa
una massa di gas, dalla quale avrebbe tratto origine il nostro Sole, si
sia distaccata da una nebulosa primitiva ed abbia iniziato a collassare
sotto l'effetto della sua stessa massa.
Le catene di reazioni cui si attribuisce la produzione di energia nel Sole, sono illustrate nella tabella allegata: si ritiene che oggi il 40% dell'energia solare sia dovuto alla reazione PP I (protone\protone) ed il 56% alla PP II; si stima inoltre che la densità al centro del Sole sia di 180 grammi per centimetro cubo (si prenda come base di paragone quella dell'acqua, che è di 1 grammo per centimetro cubo). Il processo di conversione dell'idrogeno in elio ebbe forse inizio tantissimi miliardi di anni fa; si ritiene che il numero di atomi di elio al centro della stella sia passato dal 10% iniziale a poco più del 30% odierno: dal momento che, quanto più questa percentuale aumenta, tanto maggiore è la frazione di energia solare prodotta attraverso la catena del carbonio, è lecito supporre che tra qualche miliardo di anni, allorché il nucleo della stella non conterrà quasi più idrogeno, il Sole entrerà in una fase caratterizzata dal rialzo della temperatura. Il sottile strato d'idrogeno attorno al nucleo di elio diventerà abbastanza caldo da generare energia (questa volta quasi completamente attraverso la catena del carbonio); gli strati più esterni cominceranno ad espandersi piuttosto rapidamente; il Sole diventerà una gigante rossa. La sua superficie, un po' più fredda di quanto sia attualmente ma comunque sempre a temperatura superiore a quelle necessarie per la fusione e la vaporizzazione di qualunque materiale in essa contenuto, inghiottirà gradualmente Mercurio, Venere, Terra e forse anche Marte e Giove; la temperatura del nucleo raggiungerà ben presto i cento milioni di gradi ed inizierà la combustione dell'elio. La collisione di due atomi di 4He porterà alla formazione di un atomo di 8Be, che si frantumerà rapidamente nei suoi componenti originali: il rapido susseguirsi di simili combinazioni e dissociazioni (secondo procedure analoghe ai processi che si verificano nei gas atomici e molecolari) permetterà l'instaurarsi di una concentrazione di equilibrio del berillio. Potrà di conseguenza accadere che uno di questi atomi entri in collisione con un altro atomo di 4He così da formarne uno di carbonio: la reazione 34He \ l2C sarà allora in grado di fornire energia al Sole per qualche decina di milioni di anni. |
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