Il Sole, la nostra stella

Scheda di approfondimento
Il Sole, la nostra stella
Roland Lehoucq
Perché il Sole brilla da così tanto tempo?
Il Sole brilla perché è caldo. Del resto, al suo interno è presente una forte differenza di temperatura prodotta dalla
sua stessa gravità: le zone centrali, compresse, sono più calde della superficie. Questo squilibrio di temperatura dà
origine a un trasferimento di energia termica, cosicché l’energia termica in eccesso passa dalla zona calda a quella fredda e la temperatura tende a uniformarsi. Una volta affiorato in superficie, questo flusso di energia sfugge
sotto forma di radiazione: il Sole brilla. Tuttavia, l’energia emessa dovrà pure essere prelevata da qualche parte.
Un’ipotesi ragionevole consiste nell’attribuire questa energia al capitale di energia gravitazionale posseduto dal
Sole: la stella si contrae quanto basta a produrre l’energia necessaria a compensare la perdita luminosa. Di conseguenza, il nucleo della stella si comprime e così facendo si riscalda. L’evoluzione spontanea che tenderebbe a uniformare la temperatura viene quindi contrastata dal ruolo della gravità, che tende invece ad accentuare le differenze di temperatura. Chiaramente, questo giochetto non può durare all’infinito, perché il conto corrente gravitazionale contiene una quantità finita di energia. Questa riserva concederebbe al Sole una vita della durata di circa 30
milioni di anni, troppo breve per i geologi, che forniscono una stima dell’età della Terra pari a 4,6 miliardi di anni.
Ma allora, com’è possibile che il Sole abbia brillato tanto a lungo?
La risposta a questa domanda è stata fornita nel 1921 da Jean Perrin, che ha proposto una fonte alternativa di produzione di energia: le reazioni fra i nuclei degli atomi. Qualche anno dopo, questa idea è stata sviluppata e quantificata dal fisico tedesco Hans Bethe, che ha descritto in modo esplicito le reazioni nucleari che si dovevano verificare nel nucleo del Sole. Bethe dimostrò che, per la maggior parte della sua vita, la stella si adatta alla continua
dispersione di energia attingendo alle sue riserve di energia nucleare. Nelle zone centrali, più dense e più calde,
hanno luogo reazioni di fusione che trasformano quattro nuclei di idrogeno in un nucleo di elio, rilasciando una
quantità di energia sufficiente a compensare quella che fuoriesce dalla superficie. Al centro del Sole, ogni secondo
ben 620 milioni di tonnellate di idrogeno vengono trasformate in 615,7 milioni di tonnellate di elio, e la differenza di massa viene convertita in energia sprigionata come radiazione. La scorta di energia nucleare è nettamente maggiore di quella dovuta alla gravità: per questo motivo, si stima che la vita del Sole abbia una durata di 10
miliardi di anni.
Che esperimento si può fare in classe?
Costruire uno schermo per osservare il Sole
Per osservare un’eclissi, o il Sole, in assoluta sicurezza, basta prendere una scatola da scarpe. Praticate due fori
del diametro di un centimetro in uno dei lati corti. Tappate uno di questi fori con un pezzo di carta di alluminio, in cui poi con uno spillo praticherete un forellino del diametro di un millimetro. Sulla faccia opposta
della scatola, al suo interno, incollate un pezzo di carta bianca: costituirà lo schermo. A questo punto orientate il foro nella direzione del Sole: sul vostro schermo verrà proiettato il disco solare, e i vostri occhi saranno
perfettamente al sicuro!
Avvertenza
Non bisogna mai guardare il Sole a occhio nudo: ciò può provocare gravissime lesioni agli occhi. Per osservare un’eclissi, è necessario indossare appositi occhiali.
Letture consigliate
Roland Lehoucq, La luce… vista da vicino, in questa stessa collana.
Siti Internet
http://www.solarscope.com (anche in italiano): spiega come osservare il Sole in modo sicuro per gli occhi.
http://www.anisn.it/geologia2000/O_800.html (in italiano): un planetario virtuale che riporta le immagini simulate dal Jet Propulsion Laboratory di Pasadena (California, USA).
http://www.scopriticielo.it/: sito didattico di astronomia per alunni della scuola primaria e media inferiore.
Scheda per l’alunno
Il Sole, la nostra stella
Roland Lehoucq
1. Se il Sole fosse grande quanto un pompelmo, la Terra sarebbe grande quanto…
A. una pallina da tennis.
B. un mirtillo.
C. un granello di sabbia.
2. Collega alla temperatura corrispondente
800 gradi
Il centro del Sole
Ö
5.500 gradi
La superficie del Sole Ö
15.000.000 gradi
3. Completa con i seguenti numeri:
500 – 300.000 – 150.000.000
Ö La luce percorre ................................ km in 1 secondo.
Ö Per arrivare fino alla Terra la luce del Sole impiega ...................... secondi.
Ö Quindi il Sole si trova a .............................. km dalla Terra.
4. I colori e le temperature
Cerchia la risposta giusta:
Se il Sole fosse più caldo, potrebbe apparire
giallo
blu
verde
rosso
Se il Sole fosse meno caldo, potrebbe apparire
giallo
blu
verde
rosso
5. Come si chiama lo strumento che permette di vedere tutti i colori del Sole?
S.......................................
Cosa ho imparato / Cosa mi ricordo
...................................................................................................................................................................................................
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Risposte agli esercizi
Il Sole, la nostra stella
Roland Lehoucq
1. C. un granello di sabbia.
2. Il centro del Sole: 15.000.000 gradi.
La superficie del Sole: 5.500 gradi.
3. La luce percorre 300.000 km in 1 secondo.
Per arrivare fino alla Terra la luce del Sole impiega 500 secondi.
Quindi il Sole si trova a 150.000.000 km dalla Terra.
4. Se il Sole fosse più caldo, potrebbe apparire blu.
Se il Sole fosse meno caldo, potrebbe apparire rosso.
5. Spettroscopio.