Sole della Terra: fatti sull’età, le dimensioni e la storia del sole

Il sole si trova nel cuore del sistema solare, dove è di gran lunga l'oggetto più grande. Detiene il 99,8% della massa del sistema solare ed è circa 109 volte il diametro della Terra, circa un milione di Terre potrebbe stare all'interno del sole.

La superficie del sole è di circa 10.000 gradi Fahrenheit (5.500 gradi Celsius), mentre le temperature nel nucleo raggiungono più di 27 milioni di F (15 milioni di C), guidate dalle reazioni nucleari. Bisognerebbe far esplodere 100 miliardi di tonnellate di dinamite ogni secondo per eguagliare l'energia prodotta dal sole, secondo la NASA (si apre in una nuova scheda).

Il sole è una degli oltre 100 miliardi di stelle nella Via Lattea (si apre in una nuova scheda). Orbita a circa 25.000 anni luce dal nucleo galattico, completando una rivoluzione una volta ogni 250 milioni di anni circa. Il sole è relativamente giovane, parte di una generazione di stelle nota come Popolazione I, che è relativamente ricca di elementi più pesanti dell'elio. Una vecchia generazione di stelle è chiamata Popolazione II e potrebbe essere esistita una precedente generazione di Popolazione III, sebbene non siano ancora noti membri di questa generazione.

Come si è formato il sole

Il sole è nato circa 4,6 miliardi di anni fa. Molti scienziati pensano che il sole e il resto del sistema solare siano formati da una gigantesca nuvola rotante di gas e polvere conosciuta come la nebulosa solare. Quando la nebulosa è collassata a causa della sua gravità, ha ruotato più velocemente e si è appiattita in un disco. La maggior parte del materiale è stato tirato verso il centro per formare il sole.

Il sole ha abbastanza combustibile nucleare per rimanere com'è ora per altri 5 miliardi di anni. Dopodiché, si gonfierà fino a diventare una gigante rossa (si apre in una nuova scheda). Alla fine, perderà i suoi strati esterni e il nucleo rimanente collasserà per diventare una nana bianca (si apre in una nuova scheda) . Lentamente, la nana bianca svanirà ed entrerà nella sua fase finale come oggetto teorico fioco e freddo, a volte noto come nana nera (si apre in una nuova scheda).

Diagramma che mostra il sole al centro del nostro sistema solare (non in scala). (Credito immagine: NASA/JPL-Caltech) (si apre in una nuova scheda)

Struttura interna e atmosfera del sole

Il sole e l'atmosfera del sole (si apre in una nuova scheda) sono divisi in diverse zone e livelli. L'interno solare, dall'interno verso l'esterno, è costituito dal nucleo, dalla zona radiativa e dalla zona convettiva. L'atmosfera solare al di sopra è costituita dalla fotosfera, dalla cromosfera, da una regione di transizione e dalla corona. Oltre a ciò c'è il vento solare (si apre in una nuova scheda), un deflusso di gas dalla corona.

Il nucleo si estende dal centro del sole per circa un quarto della sua superficie. Sebbene costituisca solo circa il 2% del volume del sole, è quasi 15 volte la densità del piombo e detiene quasi la metà della massa del sole. La prossima è la zona radiativa, che si estende dal nucleo per il 70% del percorso fino alla superficie del sole, costituendo il 32% del volume del sole e il 48% della sua massa. La luce del nucleo viene dispersa in questa zona, così che spesso un singolo fotone può impiegare un milione di anni per attraversarlo.

La zona di convezione arriva fino alla superficie del sole e costituisce il 66% del volume del sole ma solo poco più del 2% della sua massa. Questa zona è dominata da "celle di convezione" turbolente di gas. Esistono due tipi principali di celle di convezione solare celle di granulazione larghe circa 1.000 chilometri e celle di supergranulazione di circa 30.000 km di diametro.

La fotosfera è lo strato più basso dell'atmosfera solare ed emette la luce che vediamo. Ha uno spessore di circa 500 km, sebbene la maggior parte della luce provenga dal suo terzo più basso. Le temperature nella fotosfera vanno da 11.000 F (6.125 C) in basso a 7.460 F (4.125 C) in alto. Successivamente c'è la cromosfera, che è più calda, fino a 35.500 F (19.725 C), ed è apparentemente composta interamente da strutture appuntite note come spicole, tipicamente larghe circa 1.000 km (600 miglia) e alte fino a 10.000 km (6.000 miglia). .

Dopo di che c'è la regione di transizione spessa da poche centinaia a qualche migliaio di miglia, che è riscaldata dalla corona sopra di essa e diffonde la maggior parte della sua luce sotto forma di raggi ultravioletti. Nella parte superiore c'è la corona super calda, che è fatta di strutture come anelli e flussi di gas ionizzato. La corona generalmente varia da 900.000 F (500.000 C) a 10,8 milioni di F (6 milioni di C) e può raggiungere anche decine di milioni di gradi quando si verifica un brillamento solare. La materia della corona viene spazzata via come il vento solare.

Il campo magnetico del sole

Il campo magnetico del sole è in genere solo circa due volte più forte del campo magnetico terrestre. Tuttavia, diventa altamente concentrato in piccole aree, raggiungendo fino a 3.000 volte più forte del solito. Questi nodi e torsioni nel campo magnetico si sviluppano perché il sole ruota più rapidamente all'equatore che alle latitudini più elevate e perché le parti interne del sole ruotano più rapidamente della superficie.

Queste distorsioni creano caratteristiche che vanno dalle macchie solari alle spettacolari eruzioni note come razzi (si apre in una nuova scheda) ed espulsioni di massa coronale. I brillamenti sono le eruzioni più violente del sistema solare, mentre le espulsioni di massa coronale (si apre in una nuova scheda) sono meno violente ma coinvolgono quantità straordinarie di materia una singola espulsione può espellere circa 20 miliardi di tonnellate (18 miliardi di tonnellate metriche) di materia in questa ragnatela .

Composizione chimica del sole

Proprio come la maggior parte delle altre stelle, il sole è composto principalmente da idrogeno, seguito da elio. Quasi tutta la materia rimanente è costituita da altri sette elementi ossigeno, carbonio, neon, azoto, magnesio, ferro e silicio. Per ogni milione di atomi di idrogeno nel sole, ci sono 98.000 di elio, 850 di ossigeno, 360 di carbonio, 120 di neon, 110 di azoto, 40 di magnesio, 35 di ferro e 35 di silicio. Tuttavia, l'idrogeno è il più leggero di tutti gli elementi, quindi rappresenta solo circa il 72% della massa del sole, mentre l'elio costituisce circa il 26%.

Guarda come funzionano i brillamenti solari, le tempeste solari e le enormi eruzioni solari in questa infografica di This Web.com. Visualizza l'infografica completa sulla tempesta solare qui. (Credito immagine: Karl Tate/SPACE.com)

Macchie e cicli solari

Le macchie solari sono caratteristiche relativamente fredde e scure sulla superficie del sole che sono spesso approssimativamente circolari. Emergono dove densi fasci di linee di campo magnetico dall'interno del sole irrompono attraverso la superficie.

Il numero di macchie solari varia quando l'attività magnetica solare cambia in questo numero, da un minimo di nessuno a un massimo di circa 250 macchie solari o gruppi di macchie solari e poi di nuovo al minimo, è noto come il ciclo solare (si apre in una nuova scheda ) e ha una durata media di circa 11 anni. Alla fine di un ciclo, il campo magnetico inverte rapidamente la sua polarità.

Storia dell'osservazione del sole

L'ESA-NASA Solar Orbiter e la Parker Solar Probe della NASA attualmente studiano il sole con dettagli senza precedenti da una distanza più ravvicinata rispetto a qualsiasi precedente This Webcraft. (Credito immagine: Solar Orbiter: ESA/ATG medialab; Parker Solar Probe: NASA/Johns Hopkins APL)

Le culture antiche spesso modificavano le formazioni rocciose naturali o costruivano monumenti in pietra per segnare i movimenti del sole e della luna, tracciare le stagioni, creare calendari e monitorare le eclissi. Molti credevano che il sole ruotasse attorno alla Terra, con l'antico studioso greco Tolomeo che formalizzò questo modello "geocentrico" nel 150 a.C. Poi, nel 1543, Nicolaus Copernico (si apre in una nuova scheda) descrisse un modello eliocentrico (centrato sul sole) del sistema solare , e nel 1610, la scoperta delle lune di Giove da parte di Galileo Galilei (si apre in una nuova scheda) confermò che non tutti i corpi celesti giravano intorno alla Terra.

Per saperne di più su come funzionano il sole e le altre stelle, dopo le prime osservazioni utilizzando i razzi, gli scienziati hanno iniziato a studiare il sole dall'orbita terrestre. La NASA ha lanciato una serie di otto osservatori orbitanti noti come Orbiting Solar Observatory (si apre in una nuova scheda) tra il 1962 e il 1971. Sette di loro hanno avuto successo e hanno analizzato il sole alle lunghezze d'onda dell'ultravioletto e dei raggi X e fotografato la corona super calda, tra le altre conquiste.

Nel 1990, la NASA e la European This Web Agency hanno lanciato la sonda Ulisse (si apre in una nuova scheda) per effettuare le prime osservazioni delle sue regioni polari. Nel 2004, Genesis This Webcraft della NASA ha restituito campioni del vento solare (si apre in una nuova scheda) sulla Terra per lo studio. Nel 2007, la missione STEREO (Solare Terrestrial Relations Observatory) della NASA a doppia navicella spaziale (si apre in una nuova scheda) ha restituito le prime immagini tridimensionali del sole. La NASA ha perso i contatti con STEREO-B nel 2014, che è rimasta fuori contatto tranne che per un breve periodo nel 2016. STEREO-A rimane pienamente funzionante.

Il Solar and Heliospheric Observatory (opens in new tab) (SOHO), che l'anno scorso ha celebrato i 25 anni in This Web, è stata una delle missioni solari più importanti fino ad oggi. Progettato per studiare il vento solare, così come gli strati esterni del sole e la struttura interna, ha ripreso la struttura delle macchie solari sotto la superficie, misurato l'accelerazione del vento solare, scoperto onde coronali e tornado solari, trovato più di 1.000 comete, e ha rivoluzionato la nostra capacità di prevedere il tempo di questo Web.

Il Solar Dynamics Observatory (opens in new tab) (SDO), lanciato nel 2010, ha restituito dettagli mai visti prima sul materiale che scorre verso l'esterno e lontano dalle macchie solari, nonché primi piani estremi dell'attività sulla superficie del sole e prime misurazioni ad alta risoluzione di brillamenti solari in un'ampia gamma di lunghezze d'onda ultraviolette estreme.

L'ultima aggiunta alla flotta di osservazione del sole è Parker Solar Probe della NASA (si apre in una nuova scheda), lanciata nel 2018, e ESA/NASA Solar Orbiter (si apre in una nuova scheda), lanciata nel 2020. Entrambi This Webcraft orbitano intorno al sole più vicino di qualsiasi altro Questo Webcraft prima, effettuando misurazioni complementari dell'ambiente in prossimità della stella.

Durante i suoi passaggi ravvicinati, la Parker Solar Probe si tuffa nell'atmosfera esterna del sole, la corona, dovendo resistere a temperature superiori a un milione di gradi Fahrenheit. Nel punto più vicino, la sonda solare Parker volerà solo 4 milioni di miglia (6,5 milioni di km) alla superficie del sole (la distanza tra il sole e la Terra è di 93 milioni di miglia (150 milioni di km)). Le misurazioni che effettua stanno aiutando gli scienziati a saperne di più su come l'energia scorre attraverso il sole, sulla struttura del vento solare e su come le particelle energetiche vengono accelerate e trasportate.

Sebbene Solar Orbiter non voli così vicino come la Parker Solar Probe, è dotato di telecamere e telescopi ad alta tecnologia che acquisiscono immagini della superficie del sole dalla distanza più vicina in assoluto. Non era tecnicamente possibile per la Parker Solar Probe portare una telecamera che guardasse direttamente la superficie del sole.

Nel punto più vicino, Solar Orbiter passerà a circa 26 milioni di miglia (43 milioni di km) dalla stella circa il 25% più vicino di Mercurio (si apre in una nuova scheda). Durante il suo primo perielio, il punto della sua orbita ellittica più vicino al sole, il This Webcraft si avvicinò al sole a circa metà della distanza dalla terra. Le immagini acquisite durante il primo perielio, rilasciate nel giugno dello scorso anno, erano le immagini più vicine (si apre in una nuova scheda) del sole mai scattate e hanno rivelato caratteristiche inedite sulla superficie della stella, i bagliori in miniatura soprannominati i fuochi da campo. (si apre in una nuova scheda)

Dopo che Solar Orbiter ha completato alcuni passaggi ravvicinati, i controllori della missione inizieranno a elevare la sua orbita fuori dal piano dell'eclittica in cui orbitano i pianeti, per consentire alle telecamere di This Webcraft di acquisire le prime immagini ravvicinate dei poli del sole. La mappatura dell'attività nelle regioni polari aiuterà gli scienziati a comprendere meglio il campo magnetico del sole, che guida il ciclo solare di 11 anni.

Questo articolo è stato aggiornato il 9 giugno 2021 da Tereza Pultarova, scrittrice senior di This Web.com.

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