Sole

Figura 1. Un’immagine del Sole.

Il Sole è la stella al centro del nostro sistema solare. È composto principalmente da idrogeno – circa tre quarti della sua massa totale – ed elio – circa un quarto della sua massa totale. Il resto della sua massa è costituito da altri elementi che si trovano in quantità molto più piccole, fino a poco meno del due per cento della massa del Sole. Questi elementi includono carbonio, azoto, ossigeno, neon, magnesio, silicio, zolfo e ferro. Più di 50 altri elementi si trovano in tracce. La temperatura della superficie del Sole è di 5778 K (5505°C).

Energia dal Sole

L’energia del Sole è vitale per la vita sulla Terra. Non solo permette alla vita di esistere, ma è anche la fonte della maggior parte dell’energia che gli esseri umani usano. La biomassa, i combustibili fossili e alcune energie rinnovabili come l’energia eolica e solare provengono dal sole. I combustibili fossili sono semplicemente energia solare immagazzinata in una forma secondaria. L’energia originale del sole viene catturata attraverso la fotosintesi e immagazzinata in legami chimici mentre le piante crescono. Questa energia viene poi rilasciata milioni di anni dopo, dopo che queste piante si sono trasformate in combustibili fossili. Tutti i combustibili fossili sono in definitiva energia proveniente dalla luce del sole. L’energia solare alla Terra è significativa, anche dopo aver attraversato centinaia di chilometri di atmosfera terrestre. La radiazione solare che raggiunge la Terra ha una quantità significativa di energia. A piena intensità, l’energia solare alla Terra alla superficie dell’atmosfera superiore è di circa 1367 W/m2. Tenendo conto del fatto che solo metà della Terra è rivolta verso il Sole, e tenendo conto delle diverse quantità di luce solare che colpiscono le diverse latitudini e della quantità di atmosfera che la luce solare deve attraversare, la potenza media ammonta a circa 340 W/m2.

Oltre a fornire energia, l’energia del Sole riscalda la Terra fino a renderla abitabile (la struttura dell’atmosfera aiuta anche a garantire che il bilancio energetico della Terra mantenga una temperatura costante e vivibile). Il Sole crea anche modelli meteorologici, correnti oceaniche e correnti d’aria.

Gli strati del Sole

Sono stati lanciati satelliti per studiare continuamente il Sole. Questi satelliti osservano il Sole in una varietà di lunghezze d’onda che aiutano a creare un quadro che descrive il funzionamento interno del Sole. Si ritiene che il Sole sia composto da 6 diverse regioni:

• Nucleo: L’interno di 1/5 del raggio del Sole è conosciuto come il suo nucleo. All’interno del nucleo avviene la fusione nucleare e quindi è il luogo in cui ha origine l’energia del Sole. Il nucleo ha un’alta concentrazione di atomi di idrogeno che vengono spinti verso il centro del Sole per effetto della gravità. Quando un gran numero di atomi di idrogeno sono costretti in una piccola regione, si riscaldano – una temperatura di circa 13,6 milioni di gradi all’interno del nucleo. Quando l’idrogeno è riscaldato a queste temperature, si muove sempre più velocemente, scontrandosi tra loro con maggiore frequenza. Quando gli atomi di idrogeno in rapido movimento si scontrano, a volte iniziano una reazione di fusione nucleare attraverso l’uso del tunneling quantistico.
• Zona radiativa: Questo strato è la zona che circonda il nucleo. L’energia generata dal processo di fusione nucleare nel nucleo è sotto forma di fotoni ad alta energia. Questi fotoni si muovono verso l’esterno attraverso un processo radiativo. Questi fotoni si muovono rapidamente – alla velocità della luce – ma la loro frequente collisione con altre particelle provoca un movimento molto lento fuori dalla zona radiativa perché non prendono un percorso diritto verso l’esterno.
• Zona di convezione: Questa zona forma il guscio esterno del Sole. L’energia viene trasferita molto velocemente in questa zona attraverso la convezione. Il gas più caldo della zona radiativa si espande e sale attraverso la zona di convezione. Può fare questo perché la zona convettiva è più fredda della zona radiativa, e quindi meno densa. Mentre il gas sale, si raffredda anche, sprofondando di nuovo verso il basso. Quando si avvicina alla zona radiativa si riscalda di nuovo e sale. Questo processo si ripete, creando correnti di convezione.
• Fotosfera: Questa porzione del Sole è uno strato sottile, ed è lo strato dove viene emessa la luce. Così la fotosfera è lo strato del Sole che vediamo dalla Terra.
• Cromosfera: Questo è uno strato di gas di colore rosso-arancione. Generalmente non può essere visto ad occhio nudo perché la luce della fotosfera lo sovrasta. Tuttavia, durante un’eclissi solare può essere visto. Può anche essere visto nelle prominenze.
• Corona: Questo è un debole strato di plasma che circonda la superficie del Sole. Può essere visto ad occhio nudo solo durante un’eclissi solare. Le temperature nella corona possono avvicinarsi a due milioni di gradi.

Figura 2. Questo è un modello tridimensionale del Sole fornito dalla NASA. Trascina l’immagine per guardare il Sole da diverse angolazioni.

Per ulteriori letture

Per maggiori informazioni sull’energia che proviene dal Sole, vedi:

• Fusione nucleare nel Sole
• Radiazione solare
• Insolazione

Per maggiori informazioni su come questa energia è importante sulla Terra, vedi:

• Energia solare alla Terra
• Temperatura della Terra
• Energia solare