sabato 21 dicembre 2013

Un Sole a spicchi

Il Sole è la stella più vicina a noi.
Più o meno tutti, da bambini, hanno avuto l'arduo compito di disegnare il Sole. Davvero arduo ma tuttavia non impossibile visto che il Sole, appunto, è lì in cielo tutti i giorni. E dunque via con il disegnare una palla gialla, magari con delle linee simboleggianti i raggi che arrivano sino a noi sulla Terra per scaldarci.
Ma il Sole è davvero una palla gialla?
L'immagine astronomica del giorno della NASA (che potete vedere ogni giorno su questo sito http://apod.nasa.gov o su questa pagina +Astronomy Picture of the Day (APoD) ) è dedicata al Sole. Vediamola e poi proviamo a spiegare di che si tratta:


A prima vista sembra il segnapunti del famoso gioco di società Trivial Pursuit, ma in realtà è una foto del Sole. Beh, una serie di foto sovrapposte del Sole, a dire il vero. Lo spicchio più grande giallo-rosso è il Sole osservato nello stesso intervallo di lunghezze d'onda alla quali il nostro occhio è sensibile.
Per quanto riguarda i piccoli spicchi invece abbiamo il Sole visto a diverse lunghezze d'onda nell'ultravioletto (lunghezze d'onda più piccole di quelle della luce visibile).
Partendo da sinistra abbiamo onde elettromagnetiche dell'ordine di un centinaio di miliardesimi di metro (spicchio rosa) a una decina di miliardesimi di metro (spicchio verde).

Bene, ora alcune domande sorgono spontanee.
Domanda Uno: ma dunque il Sole non è giallo?
Domanda Due: perché ci sono differenze nelle diverse lunghezze d'onda?
Proviamo a rispondere.
Quando gli astrofisici misurano quanta radiazione elettromagnetica proviene dal Sole per uno specifico intervallo di lunghezza d'onde ottengono una curva chiamata curva di corpo nero. Brevemente, un corpo nero è un corpo ideale che è in grado di assorbire tutta la radiazione incidente (cioè in pratica non riflette nulla) e che si trova in equilibrio termico. Il classico esempio di corpo nero è una scatola con un forellino. Dunque, dall'esterno, la radiazione entra nella scatola; se assumiamo che la radiazione, una volta entrata può uscire solo di nuovo attraverso il forellino. Supponiamo che all'interno della scatola ci sia una certa temperatura e quindi di essere in una situazione di equilibrio termico. La radiazione che fuoriesce dal forellino è trascurabile e quindi non pregiudica l'equilibrio termico. Ecco, questo sarebbe un corpo nero (ci torneremo in futuro su questo blog, tranquilli).
In termini generali, ogni cosa che ha una temperatura maggiore dello zero assoluto (-273.15 °C) emette questo tipo di radiazione. A quale lunghezza d'onda viene emessa questa radiazione? Ecco, la lunghezza d'onda corrispondente al picco di emissione dipende dalla temperatura del corpo.
Le stelle non sono prettamente dei corpi neri tuttavia la radiazione emessa può essere approssimata con quella di corpo nero. Ecco qualche esempio:


Nella figura qui sopra abbiamo tre curve di emissione di tre stelle differenti. Ricordiamo che piccole lunghezze d'onda vuol dire colore blu-violetto, grandi lunghezze d'onda corrispondono ad un colore rosso. Come potete vedere il Sole si trova nel mezzo di questo "arcobaleno" che è appunto il famoso giallo che usavamo da bambini!
Inoltre potete anche vedere che le stelle più calde sono blu, mentre quelle più fredde sono rosse; un fatto, questo, che spesso abbiamo ripetuto in questo blog usando l'esempio del fabbro e del metallo. Ora avete una spiegazione diciamo più seria.

Comunque, provando a rispondere alla Domanda Uno e Due contemporaneamente e guardando ancora la curva corrispondente al Sole, notiamo che sì, il picco corrisponde al giallo ma c'è emissione di radiazione anche ad altre lunghezze d'onda seppur in minor quantità. Studiare la radiazione emessa a queste lunghezze d'onda è essenziale.

Infatti la superficie del Sole è "gialla" e ha una temperatura di circa 5700 °C ma le cosiddette eruzioni solari possono raggiungere temperature anche molto (ma molto) più elevate: tipo 6 milioni °C! In questo caso dunque avrete ormai capito che non possiamo osservare questi fenomeni nello stesso intervallo di lunghezze d'onda della luce visibile; questo perché un oggetto che emette nella luce visibile ha una temperatura più bassa.
Per la temperatura delle eruzioni solari vanno bene circa 10 miliardesimi di metro.
Inoltre, studiando il Sole a diverse lunghezze d'onda si possono studiare meglio anche i fenomeni che coinvolgono il campo magnetico solare.
Ma ora basta, ho parlato troppo. E' giunto il momento di goderci il video che mostra gli spicchi solari ruotare:




Comunque ragazzi tranquilli, non era mia intenzione rimproverarvi o spaventarvi: nei vostri splendidi disegni, il Sole giallo va benissimo!