Il sole è la stella al centro del nostro sistema solare. Emette calore e luce, che riscaldano la Terra e altri pianeti. Ma come lo fa?
In questo post parleremo di:
- 1 Radiazione solare
- 2 Trasmissione di energia attraverso il vuoto e mezzi fisici
- 3 Assorbimento della radiazione solare da parte della Terra
- 4 Calore irradiante
- 5 Che temperatura raggiunge il sole?
- 6 Il calore e l'energia del sole
- 7 La temperatura tosta del sole
- 8 La fonte di energia del sole: la catena protone-protone
- 9 I raggi splendenti del sole
- 10 Il Sole è una stella di tipo G
- 11 Conclusione
Radiazione solare
Cos'è la radiazione solare?
La radiazione solare è l'energia che proviene dal sole e riscalda la Terra. È creato dalle reazioni di fusione nucleare nel nucleo del sole, che gli fa emettere una grande quantità di radiazione elettromagnetica, principalmente sotto forma di luce visibile.
Quanta radiazione solare raggiunge la Terra?
La superficie del sole emette circa 63 milioni di watt di energia per metro quadrato, ma quando ci raggiunge, dopo aver percorso 93 milioni di miglia, sono solo 1,370 watt per metro quadrato nella parte superiore dell'atmosfera. È un sacco di energia, ma non è ancora abbastanza per farci sudare tutti!
Curiosità sulla radiazione solare
- La radiazione solare è l'unico modo per abbronzarsi senza dover andare in spiaggia!
- La radiazione solare è un ottimo modo per alimentare i tuoi gadget e aggeggi senza doverli collegare.
- La radiazione solare può essere utilizzata per preparare deliziosi s'mores senza dover accendere un falò.
Trasmissione di energia attraverso il vuoto e mezzi fisici
Radiazioni elettromagnetiche
- Le radiazioni elettromagnetiche, come la luce visibile, la radiazione infrarossa, la luce ultravioletta e i raggi X, possono viaggiare attraverso il vuoto dello spazio come un fantasma.
- Altre forme di energia hanno bisogno di un mezzo fisico per muoversi, come l'energia sonora ha bisogno dell'aria o di un'altra sostanza per essere trasmessa, e l'energia delle onde degli oceani ha bisogno dell'acqua.
- Ma l'energia solare è speciale, può viaggiare dal sole alla Terra senza bisogno di una sostanza fisica per trasmettere l'energia. Questa caratteristica dell'energia elettromagnetica consente alla Terra di ottenere tutta l'energia solare, incluso il calore, di cui ha bisogno.
Energia sonora
- L'energia sonora ha bisogno dell'aria o di un'altra sostanza per essere trasmessa, come un sussurro nel vento.
- L'energia delle onde degli oceani ha bisogno dell'acqua per muoversi, come un'increspatura in uno stagno.
- Ma l'energia solare è diversa, può viaggiare dal sole alla Terra senza bisogno di una sostanza fisica per trasmettere l'energia. Questa caratteristica dell'energia elettromagnetica consente alla Terra di ottenere tutta l'energia solare, incluso il calore, di cui ha bisogno.
Assorbimento della radiazione solare da parte della Terra
Il dono del sole
Quindi il sole dice: "Ehi Terra, ho qualcosa per te!" e la Terra dice: "Cosa c'è, Sole?" e il Sole dice: “È un mucchio di energia! Sarà fantastico! Quindi il sole invia tutta questa energia sotto forma di calore, luce e raggi UV, e la Terra dice "Oh wow, grazie Sole!"
Dove va?
Quindi l'energia è ovunque, ed è come, “Dove vado? Cosa faccio?" e la Terra dice "Non preoccuparti, ho capito!" Quindi l'energia viene assorbita dall'aria, dall'acqua, dalle rocce, dagli edifici, dal marciapiede e dagli esseri viventi, ed è come "Oh fantastico, ora faccio parte di qualcosa!"
Riscaldamento irregolare
Quindi alcune parti della Terra ricevono più energia di altre, ed è come "Ehi, perché?" e la Terra dice: "È proprio così, amico!" Quindi le differenze di energia fanno sì che i venti e le correnti oceaniche si muovano in tutto il pianeta, ed è come "Woah, è davvero fantastico!"
Calore irradiante
Cosa succederebbe senza di essa?
- Se il sole continuasse a splendere su di noi senza alcun modo per sbarazzarsi del calore, saremmo abbrustoliti!
- Fortunatamente, la Terra ha un modo per raffreddarsi: irradia nuovamente il calore nello spazio.
- La quantità di calore che viene irradiata dipende dai tipi di gas presenti nell'atmosfera. Alcuni gas assorbono il calore meglio di altri e possono interferire con il processo di irradiazione.
- Uno di questi gas è l'anidride carbonica, che può causare l'effetto serra. Quando la quantità di anidride carbonica nell'atmosfera aumenta, più calore viene immagazzinato nell'atmosfera e meno calore viene irradiato nuovamente.
Cosa significa questo per noi?
- Se non teniamo d'occhio la quantità di anidride carbonica nell'atmosfera, la Terra diventerà molto più calda!
- Dobbiamo assicurarci di mantenere fresca la Terra gestendo la quantità di anidride carbonica nell'atmosfera.
- Ciò significa ridurre il nostro uso di combustibili fossili, piantare più alberi e in generale essere più consapevoli del nostro impatto sull'ambiente.
Che temperatura raggiunge il sole?
Temperatura superficiale
Quindi, ti stai chiedendo quanto è caldo il sole? Beh, lascia che te lo dica, fa caldo! Più caldo di una giornata in spiaggia, più caldo di un'escursione in estate e persino più caldo di casa tua nel giorno più caldo dell'anno quando l'aria condizionata è rotta. Stiamo parlando di temperature da 90°F a 100°F (da 32°C a 38°C). Ma non è niente in confronto alla temperatura più calda mai registrata sulla Terra: 134 °C nella Death Valley, in California, il 56.7 luglio 10.
Il nucleo del sole
Il sole, la stella al centro del nostro sistema solare, è molto più caldo di qualsiasi cosa possiamo immaginare. La superficie del sole è rovente, ma il nucleo? Bene, questo è un altro livello di calore! Ecco alcune cose che puoi aspettarti di trovare nel nucleo del sole:
- Temperature che raggiungono fino a 27 milioni di gradi Fahrenheit (15 milioni di gradi Celsius)
- Una pressione così intensa da essere 250 miliardi di volte maggiore della pressione a livello del mare
- Reazioni di fusione nucleare che producono energia e luce
Conclusione
Così il gioco è fatto. Il Sole è caldo. Piace, davvero caldo. Più caldo di qualsiasi cosa tu possa immaginare. Quindi, la prossima volta che esci al sole, ricorda: fa più caldo di quanto pensi!
Il calore e l'energia del sole
Temperatura
- Nello spazio, le molecole lontane dal Sole vengono riscaldate esclusivamente dalla luce rimasta dal Big Bang. Lo zero assoluto è -273.15°C, -459.67°F o 0K.
- Il gas tra le stelle può raggiungere una temperatura di soli 3K circa.
- La superficie del Sole, o fotosfera, ha una temperatura media di circa 6000K.
- Le macchie solari sono più fredde, a circa 4500K.
- L'acqua congela a 273K (0°C o 32°F) e bolle a 373K (100°C o 212°F).
Fonte d'energia
- Nelle profondità del Sole, dove la temperatura è di 15 milioni di kelvin, gli atomi di idrogeno sfrecciano e spesso si scontrano.
- Le loro energie sono così elevate che una collisione strappa via gli elettroni dell'atomo.
- L'idrogeno, che è semplicemente un protone, si combina con altri protoni per formare l'elio.
- Questo processo, chiamato catena protone-protone, rilascia energia sotto forma di raggi gamma.
- I raggi gamma vengono convertiti in calore e luce mentre escono dal Sole.
Light
- Speciali telescopi sulla Terra e nello spazio possono mostrarci la superficie del Sole con dettagli eccezionali.
- La cromosfera quasi invisibile, appena sopra la fotosfera, è un po' più calda della superficie con una temperatura che raggiunge una temperatura di circa 20,000 K.
- Sopra la cromosfera, la corona diventa un vento di gas sottile che fluisce verso l'esterno attraverso il sistema solare.
- La corona è notevolmente più calda della superficie del Sole, con temperature che raggiungono i 2,000,000 K.
- Durante un'eclissi solare, quando la Luna blocca la luce della fotosfera, il bagliore bianco della corona è visibile all'occhio.
Spettro
- Il Sole è una stella di tipo G, il che significa che emette uno spettro di luce dominato dalla luce giallo-verde.
- Lo spettro solare rivela la composizione del Sole, con elementi come idrogeno, elio e ossigeno che sono i più abbondanti.
- L'energia solare gratuita è a nostra disposizione sotto forma di luce solare, che può essere utilizzata per alimentare case e aziende.
- È possibile navigare nello spazio con la luce solare, poiché i veicoli spaziali possono utilizzare l'energia del Sole per spingersi.
- Il vento solare è un flusso di particelle cariche che viene emesso dal Sole e può influenzare il clima terrestre.
La temperatura tosta del sole
Le nozioni di base
- Lo zero assoluto è un freddo -273.15°C, -459.67°F o 0K.
- La Terra è mantenuta calda dall'energia residua dalla sua formazione, dall'energia rilasciata dal decadimento radioattivo e dall'energia che riceve dal Sole.
- La superficie del Sole, o fotosfera, ha una temperatura media di circa 6000K.
- Le macchie solari sono più fredde, a circa 4500 K, a causa di un forte campo magnetico locale che blocca il flusso di energia.
- L'acqua congela a 273K (0°C o 32°F) e bolle a 373K (100°C o 212°F).
Le parti invisibili
- La cromosfera quasi invisibile, appena sopra la fotosfera, è un po' più calda della superficie con una temperatura che raggiunge i 20,000 K.
- Sopra la cromosfera, la corona è un vento di gas sottile che fluisce verso l'esterno attraverso il sistema solare.
- La corona è molto più calda della superficie del Sole, con temperature che raggiungono i 2,000,000 K.
Lo scoop interno
- La densità media del Sole è di circa 1.4 grammi per centimetro cubo.
- Il centro del Sole è di 15,000,000 K e ha una densità di 150 grammi per centimetro cubo.
- L'energia dal centro del Sole raggiunge la superficie in circa 1,000,000 di anni e impiega 8 minuti per raggiungere la Terra.
La fonte di energia del sole: la catena protone-protone
Cosa sta succedendo?
- All'interno del Sole, fa così caldo (15 milioni di kelvin!) che gli atomi di idrogeno rimbalzano e spesso si schiantano l'uno contro l'altro.
- Questa collisione strappa via gli elettroni, lasciando solo protoni ed elettroni.
- I protoni hanno abbastanza energia per superare la loro repulsione e fondersi insieme, formando il deuterio, poi l'elio leggero e infine l'elio che troviamo sulla Terra.
- Ogni volta che si verifica questo processo, 4 atomi di idrogeno diventano 1 atomo di elio.
Qual è il problema?
- Quando l'elio è prodotto, parte della massa è scomparsa.
- Quella massa mancante è stata trasformata in energia, sotto forma di raggi gamma (100,000 volte più energetici della luce visibile!).
- Quindi, il Sole sta convertendo l'idrogeno in elio ed energia!
I raggi splendenti del sole
Cosa sono i raggi gamma?
I raggi gamma sono come minuscoli animali da festa, vengono assorbiti dagli atomi, poi si eccitano e iniziano a danzare, cambiando la loro lunghezza d'onda in base ai livelli di energia degli elettroni negli atomi e alla temperatura degli atomi.
Qual è il risultato finale?
Quando questi piccoli animali da festa raggiungono la superficie del Sole, si sono per lo più trasformati in:
- Luce visibile (stella di tipo G)
- Luce ultravioletta
- Luce infrarossa
- Piccole quantità di raggi X
- Microonde
- Onde radio
Tutte queste sono forme di radiazione elettromagnetica, che è fondamentalmente solo luce, che è composta da fotoni.
Il Sole è una stella di tipo G
Cos'è una stella di tipo G?
- Le stelle di tipo G sono stelle di medie dimensioni che emettono principalmente luce visibile, con un po' di raggi X, ultravioletti, infrarossi, microonde e onde radio per buona misura.
- Sono come i riccioli d'oro delle stelle: non troppo caldi, non troppo freddi, ma giusti!
- Queste stelle sono classificate in base alla luce che emettono, e quelle simili al Sole sono etichettate come di tipo “G”.
Cosa significa questo per noi?
- Siamo fortunati che il Sole sia una stella di tipo G, perché la sua radiazione elettromagnetica è per lo più luce visibile, che è sicura per noi umani.
- L'atmosfera terrestre assorbe i raggi X più pericolosi e lo strato di ozono blocca la luce ultravioletta.
- La luce infrarossa viene percepita come calore e le microonde e le onde radio trasportano la musica nello spazio.
Perchè il cielo è blu?
- Il Sole è una stella G2, il che significa che ha una temperatura superficiale media di 5,780 K, che gli conferisce un colore biancastro.
- L'atmosfera terrestre disperde la luce viola e blu di lunghezza d'onda più corta, facendo apparire il cielo blu.
- La luce rimanente fa sembrare il Sole giallo.
Altri tipi di stelle
- Le stelle di tipo O sono le stelle più grandi e più calde ed emettono principalmente luce ultravioletta.
- Le stelle di tipo M sono le stelle più piccole e più fredde e irradiano principalmente luce infrarossa.
- Proxima Centauri è una stella di tipo M e la stella più vicina al Sole, situata a 4 anni luce di distanza.
- Analizzando la luce emessa da una stella, possiamo imparare molto su di essa.
Conclusione
In conclusione, il sole è un'incredibile fonte di energia che ci riscalda e ci fornisce luce. È incredibile pensare che la stessa energia che riscalda la Death Valley fino a 134 °C possa anche fornirci un dolce calore di cui possiamo godere. Per sfruttare al massimo l'energia del sole, ricordati di indossare la protezione solare, rimanere idratato e goderti la vita all'aria aperta! E non dimenticare la regola più importante di tutte: mai guardare direttamente il sole, o vedrai le stelle!
