II Sole: stella del Sistema Solare

Informazioni sul Sole, sui pianeti del Sistema  Solare e le stelle. I pianeti e l'Universo

IL SOLE: LA NOSTRA GRANDE STELLA


Il Sole è la nostra grande stella che mantiene la vita sul nostro pianeta Terra e mantiene l'ordine di tutti i pianeti del nostro Sistema Solare.

Le caratteristiche del Sole

Il sole: la nostra stellaIl Sole è la stella attorno alla quale ruotano il pianeta Terra e gli altri pianeti; a differenza delle altre stelle, la luce del Sole è abbagliante perché ci è vicino.
Alla velocità di 300.000 km/s, la luce del Sole arriva a noi in soli 8 minuti e mezzo, mentre impiega almeno mille anni per giungere dalle stelle che vediamo a occhio nudo di notte (solo per poche il tempo impiegato è minore di cent'anni).

A causa della vicinanza, è anche la sola stella della quale vediamo la sfera che domina il centro del sistema dei pianeti con il suo diametro di 1.392.900 km e il suo volume che è 1.306.000 volte maggiore di quello del pianeta Terra e mille volte maggiore anche del piu grande dei pianeti, il pianeta Giove.

Se, rispetto ai pianeti, il Sole è una stella gigante, rispetto alle altre stelle, il Sole può essere un gigante oppure un nano; infatti vi sono stelle ben luminose, ma anche stelle piu piccole del nostro pianeta Terra e stelle cosl grandi che, piazzate al posto del Sole, racchiuderebbero quasi tutte le orbite dei pianeti, fino al lontano pianeta Urano.

Nonostante questa gran varietà di dimensioni stellari (e anche le luminosità variano entro limiti assai ampi), le masse delle stelle variano di poco: è raro trovare stelle con massa piu che dieci volte maggiore o meno che dieci volte minore di quella del Sole.

Anche da questo punto di vista, il Sole è dunque una stella di tipo medio.
Un'altra caratteristica importante del Sole è la temperatura della sua superficie che per le stelle si misura in gradi assoluti, cioè in gradi centigradi al disopra dello zero assoluto: questa temperatura è di 5.770°C. E, così caldo, il gas dell'atmosfera solare splende di luce perfettamente bianca.
Stelle piu fredde, come, per esempio, la stella Arturo nella costellazione di B00te, che, hanno solo 4.500°C appaiono come stelle gialle, a 3.000°C stelle rosse e a temperature ancora minori il colore della stelle è di un bel rosso intenso.
Stelle come la stella Rigel, invece, sono azzurre perché la temperatura della loro superficie arriva ai 15.000°C. Vi sono stelle ancora piu calde e il loro colore è blu intenso.

Anche nella scala delle temperature superficiali il Sole è, dunque, una stella di tipo medio: Da ogni metro quadrato dell'atmosfera del Sole esce un'energia, che sarebbe sufficiente a far correre alla massima velocità le maggiori portaerei oggi in servizio. Per esprimere con un numero il potere luminoso del Sole usando come unità le candele occorre un numero con venti sette zeri.
L'attrazione gravitazionale del Sole è in grado di trattenere tutti i pianeti nelle loro orbite ed è tanto maggiore di quella che i pianeti esercitano tra loro che il loro movimento si può stabilire con grande precisione solo tenendo conto dell'attrazione solare; quella tra pianeti comporta delle correzioni assai piccole che si fanno sentire solo in tempi di previsione assai lunghi.

La forza di attrazione del Sole è ancora grandissima alla distanza dei pianeti, piu lontani, circa sei ore-luce; a un anno-luce è assai piu debole, ma è ancora in grado di trattenere l'enorme numero di comete congelate in attesa di cadere, un giorno o l'altro, verso il centro del sistema planetario. L'attrazione del Sole si estende anche a distanze maggiori, per esempio quelle delle stelle più vicine, il cui moto è influenzato dalla presenza del Sole.
A distanze ancora maggiori l'attrazione del Sole è sempre presente, ma talmente attenuata che non è piu distinguibile da quella di tutte le altre stelle che si trovassero in mezzo.

Quando il Sole è nato, la Galassia esisteva già da almeno 10 o 15 miliardi di anni. La materia componeva la Galassia non era piu la materia primitiva nata con l'Universo.
Questa materia primordiale era composta esclusivamente di idrogeno e di elio (circa il 9%). Invece, quando si formò il Sole, nella materia da cui esso si condensò esisteva già un 2% di elementi piu pesanti dell'idrogeno e dell' elio.
Questo vuol dire che il Sole si è condensato a partire da una nebulosa composta di materia che aveva già fatto parte di qualche stella che, in seguito, dopo avere sintetizzato nel suo interno con le reazioni termonucleari elementi pesanti, li aveva diffusi nello spazio soffiandoli col vento stellare, l'analogo del "vento solare" che emana dall'astro del giorno.
Oppure, alcune di queste stelle sono finite prematuramente con gigantesche esplosioni nelle quali la loro materia si è talmente riscaldata che in pochi giorni, mentre cominciava a espandersi, è riuscita a sintetizzare, anche in questo caso con reazioni termonucleari a sviluppo rapido, gli elementi più pesanti.

Così Sole e pianeti si sono formati a partire da materia già riciclata dalla vita stellare: il Sole è stato il blocco di materia piu grande, i pianeti quelli, piu piccoli.
Ma non tutti i pianeti erano uguali: i pianeti più grossi, mentre si condensavano a partire dalla materia della nebulosa, disponevano di un'attrazione gravitazionale sufficiente a trattenere presso di sé tutti gli atomi, anche i piu leggeri, per esempio quelli, dell'idrogeno e dell'elio.

Invece i, pianeti piccoli non avevano e non hanno nemmeno ora la possibilità di trattenere gli elementi leggeri che così sono andati perduti. Per questo i pianeti piccoli, il pianeta Mercurio, il pianeta Venere, il pianeta Terra, il pianeta Marte, il pianeta Plutone, i satelliti e gli asteroidi sono dotati di densità elevata, sempre maggiore di tre volte quella dell' acqua, mentre i quattro pianeti grandi sono riusciti a trattenere l'idrogeno e l'elio che, essendo gli elementi più abbondanti nella nebulosa primordiale, sono anche i più abbondanti nel Sole e nel pianeta Giove, nel pianeta Saturno, nel pianeta Urano e nel pianeta Nettuno.

Il Sole è assai piu esteso di quanto non sembri all'osservazione. Un'atmosfera dotata di una certa densità si spinge molto al disopra della superficie luminosa, la "fotosfera", che ci sembra la vera superficie del Sole.
Invece, se si scendesse con un paracadute (esperimento impossibile se non con l'aiuto dell'immaginazione), si continuerebbe a rilevare anche un aumento progressivo della densità della materia del Sole e, giunti alla fotosfera, la si attraverserebhe senza rilevare nemmeno qui una variazione brusca di densità.

Continuando verso l'interno del Sole, la temperatura dai 5.770° della fotosfera, salirebbe a 14 milioni nel centro. Ben prima di raggiungere il centro del Sole, la temperatura oltrepassa i 10 milioni di gradi e a questa temperatura l'idrogeno "fonde" in elio, vale a dire, i nuclei dell'atomo di idrogeno urtano contro altri nuclei e, si uniscono loro formando quelli di elio.
In realtà la formazione dell'elio avviene attraverso una catena di reazioni cui partecipano anche altri elementi come il carbonio.

Il nucleo del Sole è dotato di proprietà che è quasi impossibile sperimentare in laboratorio. A 14 milioni di gradi il filamento della lampadina che normalmente illumina la nostra scrivania da un metro di distanza, la illuminerebbe allo stesso modo, anche se fosse portato alla distanza della Luna.
La luce preme contro i corpi che illumina, ma pochissimo se si tratta della luce che emana dalle normali sorgenti che abbiamo a disposizione tutti i giorni. Alla temperatura del centro del Sole, la luce preme verso l'esterno con una spinta di milioni di tonnellate per ogni centimetro quadrato, sufficiente per mantenere gonfio il Sole.

L'energia prodotta nel centro del Sole dalle reazioni termonucleari si propaga verso l'esterno e in pochi minuti arriva a metà strada verso la superficie, poi si propaga più facilmente col rimescolamento della materia, cioè con la convezione che la fa salire calda verso la superficie e poi ridiscendere fredda.
Da questo punto occorrono circa 10 milioni di anni per arrivare alla fotosfera.
Se fosse soltanto per la luce, il Sole potrebbe essersi spento già 5 milioni di anni fa e noi saremmo illuminati solamente dall'energia prodotta prima. Il Sole un giorno morirà e non sarà una morte tranquilla.

UNO SCUDO CONTRO IL VENTO SOLARE

Lo scudo del pianeta Terra contro il vento del Sole Il pianeta Terra ruota entro la sottile atmosfera esterna del Sole, protetta da un guscio magnetico chiamato "magnetosfera".
La magnetosfera è deformata dal vento solare, una corrente di elettroni e protoni, irradiata dalla superficie incandescente del Sole, che fluisce verso l'estemo attraverso il Sistema Solare. Il vento solare appiattisce il lato della magnetosfera verso il Sole, mentre l'altro lato si disperde nello spazio.
Il confine tra il vento solare e la magnetosfera si chiama "magnetopausa". Le particelle elettriche espulse dal Sole sono catturate da due anelli a forma dì ciambella situati all'infemo della magnetosfera, detti "fasce di Van Allen".
Di quando in quando il campo magnetico del pianeta Terra fa confluire verso i poli le particelle solari ad alta energia, provocando l'interruzione delle comunicazioni radio e quei fenomeni di fluorescenza chìamati "aurore polari". I satelliti spaziali stanno tuttora studiando le interazioni tra il vento solare e il campo magnetico terrestre.

I Sole morirà?

Come tutte le stelle, la morte del Sole avverrà per esaurimento dell'idrogeno nel nucleo. Quando giungerà questo momento, il Sole comincerà a espandersi, fino a diventare una gigante rossa ed emetterà per breve tempo assai piu energia che oggi, facendo dapprima evaporare gli oceani, poi disperdendo l'atmosfera e, infine, vaporizzando le rocce dei pianeti.
La vita sarà stata la prima a sparire dallo scenario. Del resto questi fenomeni avverranno tra almeno 5 miliardi di anni o piu e non è facile prevedere che forme di vita potranno essere presenti allora sul pianeta.

È difficile prevedere adesso se, in seguito, l'evoluzione porterà il Sole, che per tanto tempo è stato il motore della vita sul pianeta Terra, a riassestarsi per qualche miliardo di anni come una stella tranquilla o a esplodere per poi finire come un astro piccolo e poco luminoso, cioè come una nana bianca.
Ma, alla fine, anche il Sole sarà ridotto a un fioco lumicino, insignificante in mezzo a tante stelle tra le quali era vissuto alla pari con le più splendide.

Il Sole: le macchie e le tempeste solari

Pretuberanze di gas espulse dal SoleLe aree bianche del Sole sono le più caldeIl Sole è l'unica stella vicina di cui si possono studiare una grande quantità di fenomeni per mezzo dei telescopi e di molti altri strumenti di fisica, eppure la maggior parte delle sue leggi fondamentali ci sfugge. Per esempio, la superficie del Sole è sempre coperta da qualche macchia scura, grande o piccola.

Queste macchie sono zone della superficie luminosa del Sole in cui la temperatura invece che ai normali 5.770°C scende a soli 4.500°C. Per contrasto queste zone del Sole appaiono scure.
Le macchie del Sole sono alternativamente abbondanti e rare con un periodo di circa 11,5 anni.

Quando le macchie sono abbondanti nel Sole, il legno delle piante di tutto il pianeta Terra cresce a velocità anche doppia che negli anni in cui sono rare, ma ancora nòn esiste una spiegazione del perché.
Quando le macchie sono abbondanti, sono frequenti, alla superficie del Sole, anche altri fenomeni come le "eruzioni cromosferiche" in cui ampie zone della superficie dell'astro, un poco al disopra della superficie luminosa, la fotosfera, nel giro di qualche ora si scaldano fino a una temperatura di ben 10 milioni di gradi ed emettono sciami di particelle ionizzanti che giungono sino al nostro pianeta Terra.

In queste occasioni l'emissione di particelle è così intensa che, anche attenuata dal tragitto fino al pianeta Terra, costituisce un pericolo per i piloti degli aerei che volano ad altissima quota. Sopra i 15.000 m l'atmosfera del pianeta Terra non costituisce piu uno schermo valido per queste radiazioni del Sole.
Anche in periodi normali dalle macchie del Sole può uscire un fascio di radiazione particellare molto intensa che, se giunge fino al pianeta Terra, scende verso l'atmosfera guidata dal campo magnetico che la indirizza ad alte latitudini in prossimità dei poli dove, nell'urto contro le molecole d'aria, genera la luce delle aurore polari.

Il passaggio di sciami di particelle vicine al pianeta Terra genera correnti elettriche e campi magnetici capaci di influenzare il campo magnetico terrestre.
Dalla superficie del Sole si levano anche getti di materia che si innalzano ad altezze enormi, in questo caso fino a 800.000 km o piu ancora. Talvolta, invece, queste colossali "protuberanze" non hanno materia in movimento, ma è solo il gas dell'alta atmosfera del Sole, la "corona" che si accende disegnando le linee di forza del campo magnetico, migliaia di volte piu intenso del campo magnetico terrestre, che sovrasta macchie e brillamenti.

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