Di cosa è fatto il sole?

Il sole è una grande palla di gas e plasma, ma di cosa è fatto esattamente? La maggior parte del gas intorno al 92% è idrogeno, secondo la NASA (si apre in una nuova scheda). Viene convertito in energia nel nucleo del sole. L'energia si muove verso l'esterno attraverso gli strati interni, nell'atmosfera solare, e viene rilasciata nel sistema solare sotto forma di calore e luce.

Fusione nucleare

Nel nucleo del sole, le forze gravitazionali creano pressioni e temperature enormi. La temperatura del sole in questo strato è di circa 27 milioni di gradi Fahrenheit (15 milioni di gradi Celsius). Gli atomi di idrogeno vengono compressi e si fondono insieme, creando elio. Questo processo è chiamato fusione nucleare. Quando i gas si riscaldano, gli atomi si rompono in particelle cariche, trasformando il gas in plasma.

L'energia, principalmente sotto forma di fotoni di raggi gamma e neutrini, viene trasportata nella zona radiativa. I fotoni possono rimbalzare a caso in questa zona da qualche migliaio a circa un milione di anni prima di raggiungere la superficie, secondo Sten Odenwald sulla pagina Ask the Web Scientist della NASA (si apre in una nuova scheda).

Perché non sappiamo quanto tempo impiega un fotone a viaggiare verso l'esterno dal centro del sole? Per prima cosa, gli scienziati non possono vedere nel nucleo per tracciare un fotone dalla sua nascita. Devono invece affidarsi a modelli che seguono il famigerato problema della "passeggiata dell'ubriacone (si apre in una nuova scheda)".

Secondo questo scenario, la distanza percorsa da una persona ubriaca mentre effettua svolte casuali a sinistra e a destra è la dimensione tipica del passo moltiplicata per la radice quadrata del numero di passi compiuti. Per un fotone che viaggia in modo casuale nel centro solare, questo dipende da ciò che viene utilizzato per il percorso libero medio (o percorrenza media) della radiazione. Questi numeri vanno da 4.000 a milioni di anni, anche se la maggior parte degli scienziati solari tende a fare affidamento su 170.000 anni, secondo il libro Welcome to the Universe: An Astrophysical Tour (si apre in una nuova scheda).

Quattro nuclei di idrogeno si combinano per rilasciare un nucleo di elio. (Credito immagine: Getty Images)

"I fotoni fanno una passeggiata casuale all'interno del sole", ha detto a This Web.com la scienziata del Web Lucie Green, professoressa all'Università della California, a Los Angeles. "Direi 170.000 anni per la fuga del fotone."

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"La maggior parte degli astronomi non è troppo interessata a questo numero e rinuncia a cercare di definirlo esattamente perché non ha alcun impatto su nessun fenomeno che misuriamo ad eccezione delle proprietà della regione centrale in questo momento", ha detto Odenwald (si apre in una nuova scheda).

Gli scienziati pensano che il campo magnetico del sole sia generato da una dinamo magnetica nella zona radiativa.

La zona di convezione (nota anche come regione convettiva) è lo strato più esterno dell'interno del sole. Si estende da circa 125.000 miglia (200.000 km) di profondità fino alla superficie visibile o all'atmosfera del sole, secondo la NASA (si apre in una nuova scheda). La temperatura scende al di sotto di 3,5 milioni di gradi F (2 milioni di gradi C) nella zona convettiva, dove il plasma caldo bolle verso la superficie.

Questa immagine mostra le tre zone principali del sole (zona convettiva, zona radiativa e nucleo). (Credito immagine: ESA&NASA/SOHO)

I moti convettivi trasportano il calore abbastanza rapidamente in superficie, che è lo strato inferiore dell'atmosfera solare, o fotosfera. Questo è lo strato in cui l'energia viene rilasciata sotto forma di luce solare. La luce passa attraverso gli strati esterni dell'atmosfera solare, la cromosfera e la corona.

Di solito non possiamo vedere questi strati, ma durante un'eclissi solare totale, la cromosfera appare come un bordo rosso attorno al sole e la corona forma una corona bianca con stelle filanti di plasma che si espandono verso l'esterno. La cromosfera ottiene il suo colore rosso dall'abbondanza di idrogeno, secondo il National Solar Observatory (si apre in una nuova scheda).

Abbondanza di elementi

Gli astronomi che hanno studiato la composizione del sole hanno catalogato 67 elementi chimici nel sole. Potrebbero essercene di più, ma in quantità troppo piccole per essere rilevate dagli strumenti. Ecco una tabella dei 10 elementi più comuni nel sole, secondo la NASA Goddard This Web Flight Center (si apre in una nuova scheda):

Elemento Abbondanza (pcc.
del numero totale
di atomi)
Abbondanza
(pz. di massa totale)
Idrogeno 91.2 71.0
Elio 8.7 27.1
Ossigeno 0,078 0,97
Carbonio 0,043 0,40
Azoto 0,0088 0,096
Silicio 0,0045 0.099
Magnesio 0,0038 0,076
Neon 0,0035 0,058
Ferro da stiro 0,030 0,014
Zolfo 0,015 0,040

Risorse addizionali

Per ulteriori informazioni sul sole, leggi la pagina Esplorazione del sistema solare della NASA Science (si apre in una nuova scheda). Inoltre, puoi trovare le risposte ad altre domande sul sole sul sito web del Natural History Museum UK (si apre in una nuova scheda).

Bibliografia

"Sulla scala dei tempi di diffusione dei fotoni per il sole". Giornale astrofisico, parte 1 (1992). https://adsabs.harvard.edu/full/1992ApJ…401..759M (si apre in una nuova scheda)

"Sulla scala temporale del trasporto di energia nel sole". Fisica solare (2003). https://www.researchgate.net/publication/226250698_On_the_time_scale_of_energy_transport_in_the_Sun (si apre in una nuova scheda)

"La passeggiata casuale della radiazione dal sole". Walker, LM (2006). https://www.researchgate.net/publication/238080819_The_random_walk_of_radiation_from_the_sun (si apre in una nuova scheda)

"Benvenuti nell'universo: un tour astrofisico". Tyson, ND, Strauss, MA e Gott, JR (2016). Stampa dell'Università di Princeton. https://books.google.co.uk/books (si apre in una nuova scheda)

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