Il Sole è il centro del Sistema Solare e la fonte di tutta la vita e l'energia qui sulla Terra. Rappresenta oltre il 99,86% della massa del Sistema Solare e la sua gravità domina tutti i pianeti e gli oggetti che lo orbitano. Fin dall'inizio della storia, gli esseri umani hanno compreso l'importanza del Sole per il nostro mondo, le sue stagioni, il ciclo diurno e il ciclo di vita delle piante.
Per questo motivo, il Sole è stato al centro di molte mitologie e sistemi di culto della cultura antica. Dagli Aztechi, Maya e Inca agli antichi Sumeri, Egizi, Greci, Romani e Druidi, il Sole era una divinità centrale perché era visto come il portatore di tutta la luce e la vita. Nel tempo, la nostra comprensione del Sole è cambiata ed è diventata sempre più empirica. Ma questo non ha fatto nulla per diminuire il suo significato.
Nome:
Il nome 'The Sun' è un nome proprio inglese che si è evoluto dall'antico inglesesano,che può essere correlato alla parola sud. Altre forme germaniche del nome – che vanno dasanoesolein frisone antico asunnain antico alto tedesco e antico norreno asunnoin gotico. Tutti i termini germanici per il Sole derivano dal proto-germanico 'sunnon“, che a sua volta deriva dasauelosauoldi proto-indoeuropeo.
Il nome inglese perDomenicaderiva dall'antico ingleseDomenica(letteralmente 'giorno del sole') che era in uso prima del 700 d.C. Questo nome deriva dall'interpretazione germanica del latinomuore solis, che è essa stessa una traduzione del grecohemera heliou. Il nome latino del Sole,sole, è ampiamente noto ma non è di uso comune. Tuttavia, la forma aggettivalesolareè ampiamente usato per riferirsi a fenomeni o attributi relativi al Sole.
Caratteristiche:
Il sole è un Stella della sequenza principale di tipo G che comprende circa il 99,86% della massa del Sistema Solare. Il Sole ha una magnitudine assoluta di +4.83, che si stima sia più luminosa di circa l'85% delle stelle nel via Lattea – la maggior parte dei quali sono nane rosse . Con un diametro di 696.342 ± 65 km e una massa di circa 1.988 × 1030kg (1,9 trilioni di quadrilioni di tonnellate), il Sole è 109 volte più grande della Terra e 333.000 volte più massiccio.
Essendo una stella, la densità del Sole varia considerevolmente tra i suoi strati esterni e il suo nucleo. In media ha una densità di 1.408 g/cm3, che è circa un quarto di quello della Terra. Tuttavia, i modelli del Sole stimano che abbia una densità di 162,2 g/cm3più vicino al nucleo, che è 12,4 volte quello della Terra.
Anche se il nostro Sole sembra essere giallo, in realtà è bianco. Sembra semplicemente giallo a causa dell'effetto dell'atmosfera. Il nostro Sole è più luminoso della maggior parte delle altre stelle della galassia (che sono anche nane rosse) e solo il 5% circa delle stelle della Via Lattea è più grande del Sole. Il Sole è un membro del Popolazione I gruppo di stelle, che descrive stelle luminose, calde e giovani che si trovano tipicamente nei bracci a spirale delle galassie.
Anche le stime della temperatura del Sole variano quanto più ci si avvicina al suo nucleo. All'interno del centro, si stima che la temperatura raggiunga i 15,7 milioni di K (15.699.726,85 milioni di °C/28.259.540,33 milioni di °F), mentre la Corona sperimenta temperature di circa 5 milioni di K (4.999.726,85 °C/ 8.999.540,33 °F), e il visibile superficie (fotosfera) raggiunge una temperatura effettiva di 5778 K (5504.85 °C/9940.73 °F).
Poiché il Sole è fatto di plasma, è anche altamente magnetico. Ha poli magnetici nord e sud come la Terra, e le linee del campo magnetico creano l'attività che vediamo sulla superficie. Le macchie solari più scure – aree più fredde che durano alcuni mesi e di dimensioni molto variabili – vengono create quando le linee del campo magnetico perforano la fotosfera solare. Le macchie solari compaiono in cicli ea volte non ce ne sono affatto visibili.
Espulsioni di massa coronale e brillamenti solari si verificano quando queste linee del campo magnetico si spezzano e si riconfigurano. La quantità di attività sul Sole aumenta e diminuisce in un ciclo di 11 anni. Al punto più basso, chiamato minimo solare , ci sono poche, se non nessuna, macchie solari. E poi al culmine del ciclo, massimo solare , ci sono il maggior numero di macchie solari e la maggior quantità di attività solare.
Il Sole è di gran lunga l'oggetto più luminoso del cielo, con una magnitudine apparente di -26,74, che è circa 13 miliardi di volte più luminosa della successiva stella più luminosa (Sirio, che ha una magnitudine apparente di -1,46). La distanza media del Sole dalla Terra è di circa 1 unità astronomica o AU (150.000.000 km/93.000.000 mi), sebbene questo cambi a causa delle variazioni dell'orbita terrestre.
A questa distanza media, la luce viaggia dal Sole alla Terra in circa 8 minuti e 19 secondi. L'energia di questa luce solare supporta quasi tutta la vita sulla Terra attraverso la fotosintesi e guida il clima e il tempo della Terra.
Composizione e struttura:
Il Sole è composto principalmente dagli elementi chimici idrogeno ed elio, che rappresentano rispettivamente il 74,9% e il 23,8% della massa del Sole nella fotosfera. Tutti gli elementi più pesanti rappresentano meno del 2% della massa del Sole, con ossigeno (circa l'1% della massa del Sole), carbonio (0,3%), neon (0,2%) e ferro (0,2%) che sono i più abbondanti.
L'interno del Sole è differenziato tra più strati, che comprende un nucleo, una zona radiativa, una zona convettiva, un fotosfera , e un'atmosfera. Il nucleo è la regione più densa e più calda del Sole (150 g/cm³/15,7 milioni di K) e rappresenta circa il 20-25% del raggio complessivo del Sole.
Il Sole impiega circa 1 mese per ruotare una volta sul proprio asse; tuttavia, questa è una stima approssimativa perché il Sole è una palla di plasma. Analisi recenti ha indicato che il nucleo ha una velocità di rotazione più veloce degli strati esterni del Sole. Agli strati più esterni, vicino all'equatore, ruota circa una volta ogni 25,4 giorni; mentre più vicino ai poli occorrono fino a 36 giorni per completare una singola rotazione.
È anche nel nucleo dove viene prodotta la maggior parte dell'energia solare attraverso la fusione nucleare, che converte l'idrogeno in elio. Quasi il 99% dell'energia termica creata dal Sole si verifica all'interno di questa regione, che rappresenta il 24% dell'interno del Sole. Nel 30% del raggio, i processi di fusione sono quasi cessati. Il resto del Sole viene riscaldato da questa energia, che viene trasferita verso l'esterno alla fotosfera solare prima di fuggire nello spazio sotto forma di luce solare o particelle ad alta energia.
La struttura interna del Sole. Credito: Wikipedia Commons/kelvinsong
Nella zona radiativa, che si estende da 0,25 a circa 0,7 raggi solari, la radiazione termica è il mezzo principale di trasferimento di energia. In questo strato, la temperatura scende con l'aumentare della distanza dal nucleo, da circa 7 milioni di K all'interno a 2 milioni di K al bordo esterno. Anche la densità diminuisce di cento volte, da 20 g/cm³ a soli 0,2 g/cm³.
Tra la zona radiativa e la zona convettiva, c'è uno strato di transizione noto come tachocline. Questa regione è definita da un brusco cambiamento nella rotazione uniforme della zona radiativa e nella rotazione differenziale della zona convettiva, che si traduce in un grande taglio. Attualmente è teorizzato che una dinamo magnetica in questo strato sia responsabile della generazione del campo magnetico del Sole.
Nella zona convettiva, che si estende dalla superficie fino a circa 200.000 km sotto la superficie (0,7 raggi solari), la temperatura e la densità del plasma sono inferiori. Ciò consente lo sviluppo della convezione termica mentre il materiale riscaldato al di sotto si espande e sale, che poi si raffredda e si contrae una volta raggiunto la fotosfera, facendolo affondare nuovamente e facendo continuare il ciclo convettivo.
La superficie visibile del Sole, altrimenti nota come fotosfera, è lo strato al di sotto del quale il Sole diventa opaco alla luce visibile. Sopra la fotosfera, la luce solare visibile è libera di propagarsi nello spazio e la sua energia sfugge completamente al Sole. La fotosfera è spessa da decine a centinaia di chilometri, essendo leggermente meno opaca dell'aria sulla Terra.
Poiché la parte superiore della fotosfera è più fredda della parte inferiore, un'immagine del Sole appare più luminosa al centro che sul bordo oartodel disco solare. Nella fotosfera, la temperatura e la densità raggiungono il punto più basso: circa 5.700 K e una densità di 0,2 g/m3(circa 1/6.000 della densità dell'aria a livello del mare).
Infine, c'è l'atmosfera del Sole, che è composta da tre strati distinti: il cromosfera , il regione di transizione , e il Corona . La cromosfera (letteralmente “sfera di colore”) è profonda circa 2.000 chilometri e ha una densità molto bassa (10-4volte quella della fotosfera e 10-8volte quella dell'atmosfera terrestre). Questo, unito alla luminosità della fotosfera, rende la cromosfera normalmente invisibile. Tuttavia, durante un'eclissi totale, si può vedere il suo colore rossastro.
Sopra la cromosfera si trova la sottile regione di transizione (spessa 200 km), dove le temperature salgono rapidamente da 20.000 K nello strato superiore a quasi 1.000.000 K nella corona. Ciò è facilitato dalla completa ionizzazione dell'elio nella regione di transizione, che riduce significativamente il raffreddamento radiativo del plasma. Questo strato non è ben definito, forma invece una sorta di nimbo attorno alle caratteristiche della cromosfera ed è in costante movimento caotico. La regione di transizione non è facilmente visibile dalla superficie terrestre, ma è visibile nello spettro ultravioletto.
Infine, c'è la corona. Nella regione inferiore, la densità delle particelle è estremamente bassa e la temperatura media è di circa 1 – 2 milioni di K – con le regioni più calde comprese tra 8 e 20 milioni di K. Si ritiene che ciò sia dovuto al campo magnetico del Sole che causa l'accelerazione delle particelle, che a sua volta crea energia cinetica (e termica).
Rappresentazione artistica dell'eliosfera solare, che mostra l'estensione dell'esplorazione delle navicelle Voyager 1 e 2. Credito: NASA/Feimer
La corona è l'atmosfera estesa del Sole e il flusso di plasma verso l'esterno dal Sole nello spazio interplanetario (aka. ' vento solare “) forma il campo magnetico solare in una forma a spirale. Questo è noto come eliosfera , una sfera magnetica che si estende oltre il eliopausa (più di 50 AU dal Sole) e protegge il Sistema Solare dalle particelle cariche provenienti dal mezzo interstellare (aka. 'vento interstellare').
Evoluzione e futuro:
L'attuale consenso scientifico è che il Sole si sia formato circa 4,57 miliardi di anni fa dal collasso di parte di una gigantesca nube molecolare che consisteva principalmente di idrogeno ed elio, e probabilmente ha dato vita a molte altre stelle. Quando un frammento della nuvola è collassato, ha anche iniziato a ruotare (a causa della conservazione del momento angolare) e si è riscaldato con l'aumento della pressione.
Gran parte della massa si è concentrata al centro, mentre il resto si è appiattito in un disco che alla fine si sarebbe accresciuto per formare i pianeti e altri corpi del Sistema Solare. La gravità e la pressione all'interno del nucleo della nuvola hanno generato molto calore poiché ha accumulato più materia dal disco circostante, innescando infine la fusione nucleare. Da questa grande esplosione si formò il Sole.
Il Sole è attualmente nella sua fase di sequenza principale, che è caratterizzata dalla continua produzione di energia termica attraverso la fusione nucleare. Attualmente, più di quattro milioni di tonnellate di materia vengono convertite in energia all'interno del nucleo, producendo neutrini e radiazione solare. A questo ritmo, il Sole ha convertito in energia 200 volte la massa della nostra Terra (circa lo 0,03% della sua massa totale).
Il Sole sta diventando più caldo perché gli atomi di elio nel suo nucleo stanno gradualmente occupando meno volume di tutto l'idrogeno che è stato fuso. Il nucleo si sta quindi restringendo, consentendo agli strati esterni del Sole di avvicinarsi al centro e sperimentare una forza gravitazionale più forte. Questa forza più forte aumenta la pressione sul nucleo, che a sua volta rende il nucleo più denso.
Si stima che il Sole sia diventato più luminoso del 30% negli ultimi 4,5 miliardi di anni e che stia aumentando di luminosità a un tasso di circa l'1% ogni 100 milioni di anni. Alla fine della sua fase di sequenza principale, il Sole non diventerà una supernova poiché non ha massa sufficiente.
Invece, una volta esaurito l'idrogeno nel nucleo in 5,4 miliardi di anni, il Sole inizierà ad espandersi e diventerà una gigante rossa. Si ipotizza che crescerà abbastanza grande da comprendere le orbite di Mercurio, Venere, e forse anche la Terra .
Una volta raggiunto il Rosso-Gigante-Ramo (RGB), al Sole rimarranno circa 120 milioni di anni di vita attiva. Ma molto accadrà in questo lasso di tempo. Innanzitutto, il nucleo (pieno di elio degenere), si accenderà violentemente in un lampo di elio, dove circa il 6% del nucleo e il 40% della massa del Sole verranno convertiti in carbonio nel giro di pochi minuti.
Il Sole si ridurrà quindi a circa 10 volte la sua dimensione attuale e 50 volte la sua luminosità, con una temperatura un po' più bassa di quella odierna. Per i prossimi 100 milioni di anni continuerà a bruciare elio nel suo nucleo finché non si esaurirà. A questo punto, sarà nella sua Asintotico-Gigante-Ramo (AGB), dove si espanderà di nuovo (molto più velocemente questa volta) e diventerà più luminoso.
Nel corso dei prossimi 20 milioni di anni, il Sole diventerà quindi instabile e inizierà a perdere massa attraverso una serie di impulsi termici. Questi si verificheranno ogni 100.000 anni circa, diventando ogni volta più grandi e aumentando la luminosità del Sole a 5.000 volte la sua luminosità attuale e il suo raggio a oltre 1 AU.
A questo punto, l'espansione del Sole o comprenderà la Terra, o la lascerà completamente inospitale alla vita. È probabile che i pianeti nel sistema solare esterno cambino drasticamente, poiché più energia viene assorbita dal Sole, causando la sublimazione dei loro ghiacci d'acqua, forse formando un'atmosfera densa e oceani di superficie. Dopo circa 500.000 anni, rimarrà solo metà della massa attuale del Sole e il suo involucro esterno inizierà a formare una nebulosa planetaria.
L'evoluzione post AGB è ancora più veloce, poiché la massa espulsa viene ionizzata per formare una nebulosa planetaria e il nucleo esposto raggiunge i 30.000 K. La temperatura finale del nucleo nudo sarà superiore a 100.000 K, dopodiché il residuo si raffredderà verso un Nana bianca . La nebulosa planetaria si disperderà in circa 10.000 anni, ma la nana bianca sopravviverà per trilioni di anni prima di sbiadire nel nero.
Rappresentazione artistica di una stella gigante rossa. Credito: ESO
Posizione nella Via Lattea:
Il Sole si trova vicino al bordo interno della Via Lattea Braccio di Orione , nel Cloud interstellare locale (o Cintura di Gould). Questo lo pone a una distanza di 7,5 – 8,5 mila Parsec (25.000 – 28.000 anni luce) dal Centro Galattico . Il Sole è contenuto all'interno del Bolla locale , una cavità nel mezzo interstellare che contiene gas caldo rarefatto.
Il Sole, e quindi il Sistema Solare, si trova in quello che gli scienziati chiamano il zona abitabile galattica , una zona che contiene diverse caratteristiche favorevoli alla vita. Questi includono il giusto mix di elementi, un'orbita che lo tenga lontano dai pericolosi bracci a spirale e l'essere a una distanza sufficiente dal centro galattico in modo che non sia disturbato dalle sue forze gravitazionali o da troppe radiazioni.
La direzione generale del moto galattico del Sole è verso la stella Vega nella costellazione di Lyra , con un angolo di circa 60 gradi del cielo rispetto alla direzione del Centro Galattico. Dei 50 sistemi stellari più vicini entro 17 anni luce dalla Terra (il più vicino è la nana rossa Proxima Centauri a circa 4,2 anni luce), il Sole è al quarto posto per massa.
Si ritiene che l'orbita del Sole attorno alla Via Lattea sia ellittica, con l'aggiunta di perturbazioni dovute ai bracci della spirale galattica e a distribuzioni di massa non uniformi. Inoltre, il Sole oscilla su e giù rispetto al piano galattico circa 2,7 volte per orbita. Il Sistema Solare impiega circa 225-250 milioni di anni per completare un'orbita attraverso la Via Lattea (aanno galattico), quindi si pensa che abbia completato 20-25 orbite durante la vita del Sole.
Storia dell'osservazione:
Il Sole è stato oggetto di venerazione durante la preistoria e l'antica storia umana. La maggior parte delle culture credeva che fosse di natura soprannaturale o una divinità, una persona la cui presenza era intimamente legata al tempo, alle stagioni e al ciclo della vita. Il culto del Sole era centrale per civiltà come gli antichi egizi, sumeri, inca, aztechi e maya, così come per numerose culture in Europa, Asia occidentale e Africa.
I primi esempi conosciuti di adorazione del sole si trovano nella mitologia proto-indoeuropea, dove il sole è raffigurato mentre attraversa il cielo su un carro (alias un 'carro solare). Nella mitologia germanica, il carro solare è raffigurato comesole; nelle culture vediche (e successivamente indù) comesole; e nella mitologia norrena comeL'auto solare.
Il lato dorato del Trundholm, il carro solare nordico. Credito: dominio pubblico
In Mesapotamia, Utu era la divinità del Sole, il dio della giustizia e discendente di Nannar (dio della Luna). Per i babilonesi e gli assiri, Shamas (o Samas) era l'equivalente, e divinità simili erano adorate nei pantheon accadici ed ebraici - e in tutta la penisola arabica - con nomi diversi.
Per gli antichi egizi, il sole era associato a Ra, il dio che governava il cielo, la Terra e gli inferi. Il Sole stesso era chiamato Aton, che era il corpo o l'occhio di Ra. Dal 25esimo secolo a.C. in poi, il culto di Ra si diffuse in tutto l'Egitto, con molte raffigurazioni di lui trasportato attraverso il cielo in un vascello solare accompagnato dagli dei minori.
Nel caso delle civiltà del Nuovo Mondo, gli Inca, i Maya e gli Aztechi credevano tutti che i sacrifici umani fossero necessari per placare il dio Sole e mantenere il ciclo della vita. Per gli Aztechi, Huitzilopochtli – il dio della guerra, del sole, del sacrificio umano e patrono di Tenochtitlan – era responsabile di tutte le loro vittorie e sconfitte in battaglia e poteva essere placato solo attraverso l'offerta di sangue.
Per i greci, il dio Sole era conosciuto come Helios, figlio del Titano Hyperion e della Titanessa Theia. Simile alle rappresentazioni egiziane di Ra, Helios era comunemente raffigurato come portato da un carro trainato da cavalli infuocati. Tuttavia, a differenza dei loro antichi antenati, i greci consideravano il Sole come uno dei sette pianeti, poiché ruotava una volta all'anno lungo l'eclittica attraverso lo zodiaco.
Moneta dell'imperatore romano Costantino I raffigurante Sol Invictus/Apollo con la legenda SOLI INVICTO COMITI (ca. 315 dC). Credito: cngcoins.com
L'Impero Romano adottò Helios nella propria mitologia come Sol. Il titoloSol Invictus('il Sole imbattuto') è stato applicato a diverse divinità solari ed è stato raffigurato su diversi tipi di monete romane durante il III e il IV secolo d.C. La nascita del “Sole imbattuto” veniva celebrata più o meno nello stesso periodo, il 25 dicembre, subito dopo il solstizio d'inverno, per segnare la fine dei giorni che si accorciavano.
Nella mitologia cinese, la Divinità del Sole era conosciuta comeRi Gong Tai Yang Xing Jun(oTai Yang Gong,“Nonno Sole”) – alias. Signore delle Stelle del Palazzo Solare, Signore del Sole.Tai Yang Xing Junè solitamente raffigurato con il Signore delle Stelle del Palazzo Lunare e il Signore della Luna,Yue Gong Tai Yin Xing Jun(Tai Yin Niang Niang/Lady Tai Yin).
Diversi templi e monumenti famosi furono costruiti nei tempi antichi pensando al culto del Sole o ai fenomeni solari. Ad esempio, megaliti di pietra che segnavano il solstizio d'estate o d'inverno sono stati osservati in Egitto, Malta, Inghilterra (Stonehenge), Irlanda e nell'antica città di Chichen Itza nel Messico meridionale.
Nel corso del tempo, gli antichi astronomi hanno iniziato a sviluppare una comprensione scientifica del Sole, basata su osservazioni continue dei suoi movimenti. All'inizio del I millennio a.C., gli astronomi babilonesi notarono che il movimento del Sole lungo l'eclittica non era uniforme. In seguito si sarebbe appreso che questo era il risultato dell'orbita ellittica della Terra attorno al Sole.
Un'illustrazione del sistema geocentrico tolemaico del cosmografo e cartografo portoghese Bartolomeu Velho, 1568. Credito: Bibliothèque Nationale, Parigi
Nel V secolo a.C., il filosofo greco Anassagora sostenne che il Sole non era il 'carro di Helios', ma una palla fiammeggiante la cui luce veniva riflessa dalla Luna. Nel III secolo a.C., Eratostene stimò la distanza tra la Terra e il Sole a 4.080.000 stadi (755.000 km) o 804.000.000 stadi (148 – 153 milioni di km, o 0,99 – 1,02 UA), quest'ultimo dei quali è corretto entro un pochi per cento.
Fu anche durante il III secolo a.C. che l'astronomo greco Aristarco di Samo propose l'idea che il Sole fosse al centro dell'universo e che i pianeti lo ruotassero. Questa visione sarebbe stata adottata in seguito da Seleuco di Seleucia (ca. 190 a.C. - ca. 150 a.C.) e sarebbe stata articolata da astronomi islamici e indiani durante il Medioevo, in particolare attraverso l'Osservatorio di Samarcanda.
Il contributo di studiosi arabi e islamici include Al-Battani (858 – 929 d.C.), che scoprì che la direzione dell'apogeo del Sole (il punto in cui il Sole sembra muoversi più lentamente rispetto alle stelle fisse) è soggetta a cambiamenti. L'astronomo egiziano Ibn Yunus (950 – 1009) ha osservato per molti anni più di 10.000 voci per la posizione del Sole utilizzando un grande astrolabio.
Da un'osservazione di un transito di Venere nel 1032 d.C., l'astronomo ed erudito persiano Ibn Sina (alias Avicenna, ca. 980 -1037) concluse che Venere è più vicina alla Terra del Sole. Anche Ibn Rushd, astronomo andaluso del XII secolo, fornì una descrizione delle macchie solari nel XII secolo. Le osservazioni delle macchie solari furono registrate in precedenza durante la dinastia Han (206 a.C. - 220 d.C.) da astronomi cinesi, che conservarono registrazioni di queste osservazioni per secoli.
Piatto Sunspot di Scheiner'stre lettere(1612). Credito: galileo.rice.edu
Niccolò Copernico ' modello matematico di a sistema eliocentrico ha rivoluzionato l'astronomia e ha contribuito a inaugurare la nostra moderna comprensione dell'importanza del Sole nel nostro universo. Oltre a spiegare le discrepanze osservative nel moto dei pianeti, il modello eliocentrico ha effettivamente posizionato il Sole al centro dell'universo conosciuto.
Lo sviluppo del telescopio all'inizio del XVII secolo consentì anche osservazioni dettagliate del Sole e dei pianeti. Thomas Harriot, Galileo Galilei , Christoph Scheiner e altri astronomi sono stati in grado di fare illustrazioni accurate delle posizioni delle macchie solari sulla superficie del Sole. Nel 1672, Giovanni Cassini e Jean Richer furono in grado di determinare la distanza da Marte, e quindi furono in grado di calcolare la distanza dal Sole.
Nel 1666, Isaac Newton divenne il primo scienziato ad osservare la luce del Sole usando un prisma e dimostrò che è composta da luce di molti colori. Nel 1800, William Herschel costruito su questo scoprendo la radiazione infrarossa utilizzando una serie di termometri e un prisma. Notando i cambiamenti di temperatura oltre la parte rossa dello spettro solare, ha contribuito a inaugurare lo studio dell'elettromagnetismo determinando che alcune forme di energia sono invisibili.
Gli studi sullo spettro della luce solare hanno portato anche a progressi negli studi spettroscopici nel XIX secolo. Ciò culminò con la scoperta e la registrazione da parte di Joseph von Fraunhofer di oltre 600 righe di assorbimento nello spettro, le più forti delle quali furono raggruppate e chiamate 'linee di Fraunhofer', dal nome del loro fondatore.
Il Sole visto nell'estremo ultravioletto (EUV), con un confronto tra minimo solare (sinistra) e massimo (destra). Credito: SOHO/NASA
Un'altra importante area di studio durante il 19° secolo che avrebbe avuto un impatto sulla nostra comprensione del Sole era lo sviluppo della termodinamica. Un importante contributo a questo campo è stato William Thomson (alias Lord Kelvin, 1824 – 1907) che ha suggerito che il Sole è un corpo liquido che si raffredda gradualmente e che irradia una riserva interna di calore.
Kelvin e Hermann von Helmholtz proposero anche che un meccanismo di contrazione gravitazionale fosse responsabile della produzione di energia del Sole. Hanno anche stimato l'età del Sole a 20 milioni di anni, il che era in netto contrasto con le stime geologiche che collocavano l'età della Terra ad almeno 300 milioni di anni.
Nel XX secolo fu finalmente offerta una soluzione documentata per la produzione di energia del Sole. Il primo venne da Ernest Rutherford (1871-1937), che suggerì che l'emissione del Sole fosse mantenuta da una fonte interna di calore e suggerì come possibile il decadimento radioattivo. Ma sarebbe Albert Einstein che fornirebbe l'indizio essenziale per la produzione di energia del Sole con la sua equivalenza massa-energia (E = mc²).
Nel 1920, l'astronomo e fisico britannico Sir Arthur Eddington propose che le pressioni e le temperature al centro del Sole potessero produrre una fusione nucleare in cui gli atomi di idrogeno si fondono in nuclei di elio, con conseguente produzione di energia dalla variazione netta di massa. Ciò sarebbe poi confermato da numerosi studi condotti da fisici, che porterebbero anche alla conclusione che la fusione dell'idrogeno è responsabile della formazione di tutti gli elementi conosciuti nell'universo.
Esplorazione:
Con l'inizio dell'era spaziale a metà del 20 ° secolo, l'opportunità di osservare il Sole con sonde spaziali robotiche è diventata possibile per la prima volta. Le prime missioni al Sole sono state della NASA Pioniere 5 , 6 , 7 , 8 e 9 satelliti, che sono stati lanciati tra il 1959 e il 1968. Queste sonde orbitano attorno al Sole a una distanza simile a quella della Terra, e hanno effettuato le prime misurazioni dettagliate del vento solare e del campo magnetico solare.
Negli anni '70, il Helios 1e2 sonde, una collaborazione tra Stati Uniti e Germania occidentale che ha studiato i venti solari dall'interno dell'orbita di Mercurio al perielio, ha fornito agli scienziati nuovi dati significativi sul vento solare e sulla corona solare. Il Skylab La Stazione Spaziale, lanciata dalla NASA nel 1973, ha anche fatto numerose scoperte utilizzando il suo osservatorio solare, noto come Supporto per telescopio Apollo . Questi includevano le prime osservazioni di espulsioni di massa coronale e di fori coronali , ora noto per essere intimamente associato al vento solare.
Nel 1980, la NASA ha lanciato il Missione massima solare , un veicolo spaziale progettato per osservare i raggi gamma, i raggi X e le radiazioni UV rilasciate dai brillamenti solari. Sfortunatamente, un guasto elettrico ha portato la sonda in standby fino a quando non è stata recuperata e riparata dal Space Shuttle Challenger nel 1984. La missione ha successivamente acquisito migliaia di immagini della corona solare prima di rientrare nell'atmosfera terrestre nel giugno 1989.
Nel 1991, la Japan Aerospace and Exploration Agency (JAXA) ha dispiegato il Yohkoh (raggio di sole), che ha osservato i brillamenti solari alle lunghezze d'onda dei raggi X. Fino al 2001, quando un'eclissi anulare ha fatto perdere il suo aggancio al Sole, ha osservato un intero ciclo solare e ha determinato che la corona era molto più attiva nelle regioni lontane dal picco di attività di quanto si pensasse in precedenza.
Lanciato nel 1995, il congiunto ESA-NASA Osservatorio solare ed eliosferico (SOHO) è diventata una delle missioni solari più importanti della storia. Situato al punto lagrangiano tra la Terra e il Sole, SOHO ha fornito una visione costante del Sole a molte lunghezze d'onda sin dal suo lancio. Originariamente destinato a svolgere una missione di due anni, nel 2009 è stata approvata un'estensione della missione fino al 2012 e nel 2010 è stata lanciata una missione successiva: il Osservatorio sulla dinamica solare (SDO).
Tutti questi satelliti hanno osservato il Sole dal piano dell'eclittica, quindi hanno osservato in dettaglio solo le sue regioni equatoriali. Il primo tentativo di studiare il Sole dalle regioni polari è stato il Odisseo sonda, una missione congiunta ESA-NASA lanciata nel 1990. Una volta che ha assunto la sua orbita programmata, la sonda ha iniziato a osservare il vento solare e l'intensità del campo magnetico ad alte latitudini solari, scoprendo che il vento solare ad alta latitudine si muoveva più lentamente del previsto (750 km/s), e che c'erano grandi onde magnetiche emergenti da alte latitudini che disperdevano i raggi cosmici galattici.
Nel 2006, il Osservatorio Solare Terrestre Relations è stata lanciata la missione (STEREO), che consisteva in due veicoli spaziali identici lanciati in orbite che li facevano avanzare alternativamente più avanti e cadere gradualmente dietro la Terra. Ciò consente l'imaging stereoscopico del Sole e dei fenomeni solari, come le espulsioni di massa coronale.
Molte altre missioni solari sono previste per i prossimi anni e decenni. Questi includono la missione programmata dell'Indian Space Research Organisation (ISRO) di Aditya – un satellite da 100 kg il cui lancio è previsto nel 2017-18. Il suo strumento principale sarà un coronografo per lo studio della dinamica della corona solare.
Nel 2017, l'ESA prevede di lanciare il Orbiter solare , che studierà come il Sole crea e controlla la sua eliosfera. La missione volerà vicino a 0,28 AU per acquisire le sue misurazioni. Nel 2018, la NASA prevede di lanciare il suo Sonda solare Plus , che si avvicinerà al Sole da una distanza di 8,5 raggi solari per effettuare misurazioni dirette delle particelle e dell'energia emanata dalla corona solare.
Infine, c'è la NASA Sentinelle solari missione, una missione non ancora programmata che coinvolgerà un gruppo di sei veicoli spaziali: quattro stazionati all'interno delle orbite di Venere e Mercurio, uno dietro il Sole e uno in orbita attorno alla Terra. Insieme, studieranno il sole durante il massimo solare, ricercheranno particelle energetiche, espulsioni di massa coronale e shock interplanetari nell'eliosfera interna. Questi dati verranno utilizzati per prevedere il tempo spaziale per le future missioni di volo spaziale umano.
Il sole fa molto di più per noi oltre a fornire luce e calore. Fornisce anche tutta l'energia che consente reazioni chimiche e reazioni metaboliche, che è ciò che ha iniziato il ciclo di vita qui sulla Terra in primo luogo. L'energia continua che ci dà, combinata con la presenza protettiva della nostra atmosfera, assicura che questo ciclo di vita continui.
Il Sole emette anche raggi potenzialmente dannosi, venti solari e materiale che ci ucciderebbe se non fosse per il campo magnetico terrestre. Tuttavia, i venti solari trasportano questo materiale carico ai margini del Sistema Solare dove forma un campo magnetico che a sua volta impedisce l'ingresso di altro materiale interplanetario. Senza questa barriera (l'eliopausa), il Sistema Solare sarebbe colpito da fenomeni cosmici. raggi.
A questo proposito, il Sole è un grande fornitore e la Terra è situata in una posizione ideale per beneficiare della sua presenza. Non siamo troppo vicini, né troppo lontani per essere troppo caldi (come Venere) o troppo freddi (come Marte). Siamo anche sicuri nella consapevolezza che quando il Sole si espanderà al punto in cui la vita non potrà più esistere sulla Terra, o saremo lontani da tempo, o ci saremo evoluti oltre il punto in cui viviamo su un solo pianeta.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti su il Sole qui a Universe Today. ecco Di che colore è il sole? , Che tipo di stella è il sole? , In che modo il sole produce energia? , e Potremmo Terraformare il Sole?
Astronomy Cast ha anche alcuni episodi interessanti sull'argomento. Dai un'occhiata- Episodio 30: Il sole, le macchie e tutto , Episodio 108: La vita del sole , Episodio 238: Attività solare .
