IL SOLE. LauraCondorelli2014 Pagina 1

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1 IL SOLE Il Sole è nato circa 4,6 miliardi di anni fa e resisterà per altri 5 miliardi di anni circa. E una stella relativamente fredda, piccola rispetto alle altre ed è interamente gassoso. La temperatura superficiale,che si trova cioè nella superficie,è intorno ai C ed è per questo motivo che è possibile spiegare il colore del Sole: giallo. A seconda della temperatura dipende il colore delle stelle: 3000 C colore Rosso; 4000 C colore Arancione; dai C colore Bianco Azzurro. La temperatura è misurabile in C o K, ma la differenza (di 273 gradi), non è significativa a queste temperature. Il Sole è suddiviso in strati all interno, la parte da noi visibile si chiama fotosfera (sfera luminosa). Uno dei più grandi gruppi di macchie solari degli ultimi trent'anni: il 9393, apparso dal marzo al maggio 2001, e composto da centinaia di macchie e zone di penombra. La fotosfera è granulare e può essere osservata mediante i filtri. I granuli hanno una parte interna luminosa perché è quella più calda, e una parte esterna scura che è quella più fredda. A ridosso dell equatore sono presenti macchie solari che sono state scoperte da Galileo (cieco per averle osservate senza filtro). Le macchie solari sono zone fredde associate ad un campo magnetico locale. I getti di materia che ricadono sul sole sono chiamati protuberanze. Pagina 1

2 L ultimo fenomeno della fotosfera sono i brillamenti, improvvise vampate di luce spesso associate alle macchie solari, interpretabili come correnti elettriche indotte ( una corrente elettrica può essere indotta ad esempio avvicinando e allontanando un magnete a un filo di rame), simili ai corto circuiti che si generano quando si interrompe bruscamente un filo percorso da corrente. Spesso aumentano l attività del Sole e arrivano fino a noi provocando una ionizzazione dell atmosfera terrestre sopra i poli, nota come aurora polare (zone luminose del cielo). IL NUCLEO Il nucleo è la fornace nucleare del Sole, ovvero il luogo dove viene prodotta l energia che è di tipo nucleare. [l atomo è stato introdotto da Democrito che parlava di unità della materia. Inizialmente era considerato indivisibile, successivamente sono state scoperte le particelle subatomiche, che sono protoni, neutroni ed elettroni. Si distinguono per 2 caratteristiche: la massa ( quantità di materia) e la carica elettrica. I protoni e i neutroni hanno massa 1 mentre gli elettroni hanno massa circa 0; tutti i corpi che hanno massa si attraggono, un corpo che abbia massa 0 non viene attratto da altri corpi tramite la forza di gravità. Per quanto riguarda la carica elettrica i protoni hanno carica + 1, i neutroni hanno carica neutro: 0, e gli elettroni hanno carica 1. Le cariche di segno opposto si attraggono mentre le cariche di segno uguale si respingono. Nell atomo queste particelle si dispongono in 2 zone: il nucleo, e lo spazio vuoto. I protoni e i neutroni risiedono nel nucleo (e vengono anche chiamati nucleoni), gli elettroni nello spazio vuoto. L atomo è formato in gran parte da spazio vuoto. Esistono anche atomi che si formano dall energia quando si trasforma in materia; è del tutto uguale alla materia, ma le cariche hanno segno opposto (la cosi detta antimateria). Pagina 2

3 Le reazioni in generale possono essere chimiche e nucleari. Le reazioni chimiche coinvolgono gli elettroni; le reazioni nucleari coinvolgono il nucleo e si possono a loro volta suddividere in reazioni di fissione e di fusione. Le reazioni di fissione coinvolgono grossi nuclei, come l uranio 238 (numero di massa, ovvero la somma di protoni e neutroni) e a volte plutonio. Se viene mandata una particella contro l uranio, il nucleo si spacca e si formano 2 nuclei più piccoli che sono radioattivi [le scorie radioattive sono nocive per l uomo e andrebbero isolate sotto terra in sarcofagi. In Italia il referendum del 1987 ha bloccato qualsiasi attività delle centrali nucleari, permangono però ancora le scorie precedenti, poiché in più di 30 anni non si è riusciti a trovare un accordo sul luogo di stoccaggio delle scorie] La reazione di fusione è considerata più sicura perché non si producono particelle radioattive. Si prendono due nuclei piccoli e si schiacciano fino a farli unire formando un nucleo più grande. L atomo più piccolo che esiste è l idrogeno che è formato da un solo protone. Pagina 3

4 Nelle stelle 4 nuclei d idrogeno ( 4 protoni) diventano 1 nucleo di elio ( 2 protoni e 2 neutroni). Se si calcola la massa d idrogeno pari a 1,008 e la si moltiplica per 4 (nuclei) si ottiene 4,032; l elio ha massa 4,004 quindi c è un difetto di massa pari a 0,0028 unità. 4 nuclei di Idrogeno hanno 4 protoni; ma l Elio ha solo 2 protoni e 2 neutroni. 2 protoni si sono trasformati in neutroni portando fuori 2 positroni o antielettroni (antimateria) La massa mancante si trasforma in energia, secondo l equazione di Einstein E= mc 2 Dove E= energia M=difetto di massa C= velocità della luce ( km/s) Pagina 4

5 ZONE ESTERNE AL NUCLEO Esternamente al nucleo il calore prodotto con le reazioni nucleari viene trasmesso con modalità diverse a seconda delle zone. Zona radiativa: il calore viene propagato per radiazione, modalità che non prevede il trasporto di materia, viene propagata soltanto energia; gli atomi si passano l'energia l'un l'altro senza muoversi, con salti di elettroni dai livelli interni verso quelli esterni e viceversa, passando continuamente da uno stato di eccitazione a uno stato di bassa energia. Lo scambio di energia tra gli atomi prevede due processi: assorbimento ed emissione (perdita) di energia: A temperatura ambiente gli atomi si trovano nello stato fondamentale (minima energia). Quando vengono sollecitati da una opportuna quantità di energia, passano in uno stato eccitato a maggiore energia, assorbendo l energia a disposizione per compiere un salto verso un livello esterno Pagina 5

6 Lo stato eccitato non è stabile e dura per tempi brevissimi perchè gli atomi tendono a tornare quasi sempre nello stato di partenza restituendo l'energia assorbita, si ha quindi l'emissione. ESEMPIO: quattro atomi in fila assorbono e perdono energia: l'atomo A assorbe energia, la perde subito e la passa all'atomo B, anch'esso la perde subito e la passa all'atomo C, e così via. A B C D Zona convettiva: il calore viene trasmesso insieme ad un trasporto di materia, che si muove in seguito a variazioni di temperatura ed intensità. Il fenomeno è simile a quello che si osserva nella pentola con acqua in ebollizione 1 Fase 1: la materia è più calda quindi meno densa e sale. Fase 2: la materia diverge per fare spazio a quella che arriva da sotto. Fase 3: la materia scende perchè si è raffreddata, quindi aumenta la densità. Fase 4: la materia converge perchè è spinta dal resto della materia che scende. Pagina 6

7 FOTOSFERA La superficie (in realta il corpo è tutto gassoso) del Sole viene chiamata fotosfera, ovvero sfera luminosa. La fotosfera non appare omogenea ma ha un aspetto granulare e ognuno di questi granuli, ingrandito, è piu chiaro al centro e piu scuro all esterno perche al centro è piu caldo mentre all esterno è piu freddo LE MACCHIE SOLARI In una zona a ridosso dell equatore ci sono delle zone scure che prendono il nome di macchie solari che sono associate a dei campi magnetici, sono a coppie:polo nord e polo sud. La zona d ombra, quella centrale è più scura mentre quella di penombra, quella più periferica è più chiara. Probabilmente i campi magnetici locali ostacolano i moti convettivi di risalita e la zona soprastante rimane più fredda Le macchie solari sono zone scure, perché più fredde delle zone circostanti. Sono associate a un campo magnetico dipolare locale che influenza le correnti elettriche di risalita (moti convettivi) e quindi la superficie rimane fredda. I moti ascendenti sono correnti elettriche e quindi sopra la zona rimane scura. Pagina 7

8 LE PROTUBERANZE Altri elementi della fotosfera sono le protuberanze che sono getti di materiale incandescente che si alzano dal Sole per poi ricadergli sopra I BRILLAMENTI Un altro fenomeno sono i brillamenti che sono improvvise vampate di luce assimilabili a scariche elettriche, 2000 volte piu potenti, associate proprio alle macchie solari come fossero dei corti circuiti. Da noi arrivano dopo circa otto minuti andando verso i poli magnetici terrestri generando le aurore polari. Pagina 8

9 ATMOSFERA SOLARE È formata da due strati situati esternamente alla fotosfera che sono: 1) CROMOSFERA è sinonimo di colorato, poiché l idrogeno assume colorazione rossa, se osservato con particolari filtri 2)CORONA SOLARE presenta zone più spesse e zone meno spesse legate al campo magnetico solare Essi sono visibili solo durante un eclissi totale del sole La Cromosfera è formata da SPICOLE,cioè da lingue di gas idrogeno che si libera dal Sole sospinto dal calore La corona è formata da materiale ionizzato con cariche positive e negative, che danno un idea dell asse magnetico solare che schiaccia le correnti elettriche e conferisce alla corona solare una forma schiacciata ai poli Credits: Costisanu classe 2E Besta (anno scolastico ), Science foundation, Vikicommons, Nasa. Pagina 9

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