Relatore: Enrico Ronchi, responsabile tecnico di Arcturus. IL SOLE Relatore: Enrico Ronchi, responsabile tecnico di Arcturus.

IL SOLE Carta d’Identità: Posizione, Composizione Chimica e Caratteristiche Fisiche. Vita del Sole. Energia e Materia. Curiosità…

Struttura del Sole

Posizione: Il Sole è uno dei 200 miliardi di astri che popolano la Via Lattea. La Via Lattea è una galassia a forma di spirale. Il Sole occupa una posizione decentrata su uno dei suoi bracci. Ruota attorno al centro galattico con una velocità di circa 225 km/s. Dista dal centro galattico circa 27000 a.l.

Schematizzazione Via Lattea

Sezione della Via Lattea

Via Lattea nel visibile

Via Lattea nei raggi X

Composizione Chimica 73% Idrogeno (H). 25% Elio (He). 2% Metalli (Z). Tra cui: Ossigeno (O), Carbonio (C), Ferro (Fe), Neon (Ne), Azoto (N), Silicio (Si), Magnesio (Mg), Zolfo (S), Argon (Ar), Nichel (Ni), Calcio (Ca)…

Caratteristiche Fisiche: Massa ~ 1,98 · 1033 g (2 miliardi di miliardi di miliardi di tonnellate). Diametro ~ 1.329.000 Km (109 volte quello terrestre). Temperatura interna ~ 15.000.000 K. Temperatura superficiale ~ 5.800 K. Densità media ~ 1.4 g/cm3 Accelerazione di gravità superficiale ~ 274 m/s2.

Schema del Sistema Solare

Un’idea delle grandezze in gioco

Nascita del Sole Circa 4,6 miliardi di anni fa una nube (forse i resti di una supernova) di H e He autogravitante ha cominciato a collassare sotto la propria gravità. Il collasso ha portato la temperatura e la pressione a crescere fino ad un valore critico. A questo punto, cominciano ad innescarsi delle reazioni di fusione nucleare: nuclei di H si fondono a formare nuclei di 4He (catena protone-protone) e l’energia sprigionata è in grado di controbilanciare il collasso.

Futuro del Sole E’ nato il Sole. Questo sistema continuerà a bruciare H a He per circa 10 mld di anni. Finito l’H del nucleo, il Sole ricomincerà il collasso, bruciando il residuo H a He negli strati più esterni. Nuova pressione critica. Si innesca la seconda fusione. Il sistema brucia He producendo C e O a 100 milioni di gradi K.

Morte del Sole Il sistema si riscalda e per raffreddarsi si espande fino all’orbita di Marte. Il Sole diventa una Gigante Rossa. Raffreddatosi si contrae… … ma manca la massa per innescare il terzo ciclo di fusione nucleari… Il Sole raffreddato rimpicciolirà fino a diventare una nana bianca.

Diagramma H-R (1) In ascissa viene riportata la composizione spettrale (o colore) e in ordinata la magnitudine assoluta.

Diagramma H-R (2) Come si può notare sul grafico, un gruppo di stelle segue una curva continua. Questa viene chiamata “Sequenza Principale”. Attualmente il Sole si trova al centro di questa curva. Fuori dalla S.P. troviamo le: nane bianche (piccola magnitudine e molto calde), le Giganti Rosse (grande magnitudine e poco calde) e le Giganti Blu (grande magnitudine e molto calde).

Energia e materia La combustione nucleare interna al nucleo, oltre a controbilanciare il collasso gravitazionale, fornisce energia e materia. Infatti fra i “resti” delle reazioni nucleari abbiamo protoni, fotoni (da onde radio a raggi gamma, con spettro di corpo nero), neutrini, elettroni e positroni, che vengono irradiati nell’Universo.

La catena protone-protone (1) Nello stato iniziale abbiamo due protoni liberi, p-p. Uno dei due in prossimità del partner decade in un neutrone, un neutrino e un positrone (decadimento debole). Neutrone e protone si legano a formare un nucleo di idrogeno (Deutone).

La catena protone-protone (2) Il Deutone “pesca” un protone diventando un nucleo di 3He. L’ 3He incontra un altro nucleo di 3He che ha seguito la sua medesima storia. Si legano a formare un nucleo di 6Be, che però è instabile. Il 6Be decade, quindi, in 4He e due protoni. Siamo partiti da nuclei di H per arrivare a nuclei di 4He… ottenendo inoltre varie neutrini, protoni ed energia sottoforma di raggi gamma…

Schematizzazione catena p-p (1)

Schematizzazione catena p-p (2)

Curiosità… Il Sole, per via della sua massa, ha un’accelerazione di gravità che è 28 volte quella terrestre. Questo significa che un uomo che sulla Terra pesa 100 kg, sulla superficie solare peserebbe 2,8 tonnellate! La luce impiega 8 minuti per giungere nello spazio vuoto dal Sole alla Terra; ma, a causa della sua alta opacità del Sole, un fotone prodotto nel nucleo solare impiega 30000 anni per raggiungere la superficie!!