Sole

All’interno di questo appunto viene riportata una descrizione ed un’analisi del Sole. All’interno vengono descritti anche aspetti come le caratteristiche e la struttura del Sole, le leggi che regolano il moto dei pianeti (le leggi di Keplero), la legge della gravitazione universale.

Indice:
Caratteristiche del Sole
Struttura del Sole
Le leggi che regolano i moti del pianeta
La prima legge di Keplero
La seconda legge di Keplero
La terza legge di Keplero
La legge di gravitazione universale

Le caratteristiche del Sole

Il Sole è un’enorme sfera costituita da sostanze gassose, soprattutto idrogeno ed elio;
Produce un’elevatissima quantità di energia attraverso la fusione termonucleare che si verifica al suo interno;
Ha un raggio di 700 000 km, il quale è circa 110 volte più grande di quello della Terra;
Ha un volume di 1,4 x 1018, il quale è 1 300 000 volte quello della Terra;
Ha una densità media di 1,4 g/cm3, la quale è circa quattro volte inferiore a quella della Terra;
In un solo secondo, emette più energia di quanta l’intera umanità ne abbia consumata in tutta la sua storia;
La trasformazione dell’idrogeno del nucleo solare in elio è in atto da almeno 5 miliardi di anni;
Si ritiene che ne saranno necessari molti altri prima che l’idrogeno finisca;
Negli ultimi decenni, i dati raccolti da numerosi osservatori hanno permesso di individuare la struttura esterna del Sole, quindi la struttura visibile;
Le leggi della Fisica, che sono applicate ai dati noti quindi dimensione, massa, densità ecc., hanno consentito di ipotizzarne la struttura interna.

Struttura del Sole

Possiamo suddividere, per comodità, la struttura del Sole in una serie di involucri concentrici, pur tenendo presente che, essendo tutti gassosi, non esistono tra di essi dei limiti precisi
Dall’interno verso l’esterno, il Sole è strutturato in questo modo:
Il nucleo: la sede delle reazioni termonucleari che convertono idrogeno in elio e producono energia;
La zona radiativa: in questa, l’energia prodotta nel nucleo viene assorbita dagli atomi di gas, che la emettono verso l’esterno;
La zona di transizione: la troviamo nel mezzo tra la porzione radiativa e quella convettiva che prende il nome di “tachocline” e si estende a partire da 0,7 raggi solari.

Queste dimensioni svolgono un ruolo determinante nella nascita del campo magnetico solare, poiché invertirebbero nella dinamo solare, ovvero un meccanismo con il quale si organizza il campo magnetico della nostra stella, rinforzando i campi poloidali deboli per crearne uno più intenso con una forma tiroidale;
La zona convettiva – è attraversata da flussi di materia calda che salgono dalla zona radiativa verso la superficie solare e risprofondano dopo essersi raffreddati;
La fotosfera è la superficie del Sole e presenta una struttura a granuli costituiti da masse di gas più calde delle zone circostanti, inoltre essi corrispondono alla porzione superficiale di colonne di materiale caldo che risale attraverso la zona convettiva.
L’atmosfera, ovvero la parte superiore alle zone precedenti, è distinta in due strati:
La cromosfera è un involucro trasparente di gas incandescenti che avvolge la fotosfera. E’ possibile vedere la cromosfera durante le eclissi totali di Sole, cioè quando la Luna si posiziona tra la Terra e il Sole, nascondendo completamente la fotosfera;
La corona è un involucro di gas ionizzati, cioè gas i cui atomi possiedono una carica elettrica, che si estende per migliaia di kilometri, diventando a lungo andare sempre più rarefatta.

Le leggi che regolano i moti del pianeta

A causa della forza di attrazione gravitazionale i pianeti si muovono attorno al Sole percorrendo orbite ellittiche con una velocità variabile, che dipende dalla loro posizione sull’orbita.
Durante i primi anni del XVII secolo, l’astronomo Johannes Kepler, anche chiamato Keplero, partendo da osservazioni di altri astronomi precedenti a lui, descrisse il moto dei pianeti, mediante tre leggi.

La prima legge di Keplero

Afferma che: “I pianeti si muovono su orbite ellittiche aventi il Sole in uno dei due fuochi”;
Quindi, un pianeta si trova a distanze diverse dal Sole durante il proprio moto di rivoluzione;
Il punto in cui la distanza è minima è detto perielio;
Il punto in cui la distanza è massima è detto afelio.

La seconda legge di Keplero

Afferma che: “Il segmento che congiunge un pianeta con il Sole percorre aree uguali in tempi uguali”;
Il segmento che congiunge il Sole con un pianeta è chiamato raggio vettore;
Nel frattempo che il pianeta si muove sull’orbita, il raggio vettore spazza nello stesso intervallo di tempo superfici che hanno la stessa area;
Aree uguali corrispondono a tratti dell’orbita diversi;
Più corti quando il pianeta si trova in un punto dell’orbita lontana dal Sole;
Più lunghi quando il pianeta si trova in un punto dell’orbita vicino al Sole.

La terza legge di Keplero

Afferma che: “I quadrati dei tempi impiegati dai pianeti a compiere le loro orbite sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle orbite”;
La legge mette in relazione il tempo impiegato da un pianeta a percorrere l’orbita intorno al Sole con la sua distanza da esso;
Maggiore è la distanza media di un pianeta dal Sole, più lungo sarà il suo periodo di rivoluzione e minore la sua velocità media.
Keplero non individuò quali forze costringessero i pianeti a muoversi secondo queste leggi. Riuscì a dare una spiegazione Isaac Newton, infatti intuì che deve esistere una forza attrattiva i cui effetti si manifestano sia nella caduta degli oggetti sulla Terra, sia tra i corpi celesti.

La legge di gravitazione universale

Grazie agli studi di Galileo sull’inerzia, Newton capì che i pianeti sono trattenuti da una forza che bilancia la forza centrifuga che è dovuta al moto di rivoluzione;
Il contributo più importante di Newton fu quello di stabilire che questa forza attrattiva è la stessa che è responsabile della caduta degli oggetti sulla Terra;
Newton descrisse le caratteristiche della forza attrattiva formulando la legge della gravitazione universale;
Questa afferma che: “Due corpi si attirano in modo direttamente proporzionale alle loro masse (perciò maggiore è la massa e maggiore sarà anche la forza di attrazione) e inversamente proporzionale alla loro distanza elevata al quadrato (perciò maggiore è la distanza tra i due corpi e molto minore sarà la forza di attrazione);
Applicando questa legge al Sistema Solare possiamo dire che ciascun pianeta è attratto verso il Sole con una forza direttamente proporzionale alla massa del Sole e alla massa del pianeta, invece inversamente proporzionale al quadrato della sua distanza dal Sole;
La stessa forza agisce sia sulla Terra sia sul Sole, ma la grande differenza di massa fa sì che ne vediamo l’effetto solo sul corpo di massa minore ovvero la Terra e possiamo, quindi, apprendere che il Sole sia fermo e la Terra vi giri intorno
L’attrazione impedisce al pianeta di muoversi in linea retta e di perdersi nello spazio;
Lo costringe a curvare continuamente la propria orbita verso il Sole, in un gioco di equilibrio tra l’attrazione; gravitazionale e il moto di rivoluzione e il risultato corrisponde all’orbita ellittica;
Se non esistesse alcuna forza attrattiva, i pianeti si muoverebbero in linea retta con una velocità costante, allontanandosi dal Sole;
Viceversa, se non fossero dotati di una velocità sufficiente per restare in orbita, cadrebbero sulla stella.

Progetto Alternanza Scuola lavoro.