Di Kenrick Vezina, aggiornato il 30 agosto 2022
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In massa, il Sole è costituito da circa il 70% di idrogeno, circa il 28% di elio, circa l'1,5% di carbonio, azoto e ossigeno e circa lo 0,5% di elementi pesanti in traccia come neon, ferro, silicio, magnesio e zolfo.
L'interno del sole è dominato da due elementi:idrogeno (≈70% in massa) ed elio (≈28%). Il restante 1,5% è una miscela di carbonio, azoto e ossigeno, mentre lo 0,5% finale contiene tracce di specie più pesanti tra cui neon, ferro, silicio, magnesio e zolfo.
Anche se non possiamo campionare direttamente la materia solare, il Sole emette continuamente radiazioni e particelle elettromagnetiche. Ogni elemento assorbe ed emette lunghezze d'onda caratteristiche, producendo le linee di assorbimento di Fraunhofer notate per la prima volta da William Hyde Wollaston nel 1802 e successivamente mappate dallo spettrometro di Joseph vonFraunhofer.
Analizzando la profondità e la posizione di queste linee nello spettro solare e misurando i flussi di neutrini, i ricercatori hanno quantificato la composizione elementare del Sole con elevata precisione. Le tecniche moderne, come la spettroscopia ad alta risoluzione e l'eliosismologia, confermano che l'idrogeno e l'elio dominano, mentre gli elementi più pesanti sono presenti in tracce.
Le stelle nascono quando i gas primordiali di idrogeno ed elio collassano sotto la gravità. Una volta che la temperatura interna raggiunge i ~15 milioni di K, la fusione nucleare si accende, convertendo la massa in energia secondo l'equazione di Einstein, E=mc².
Ad esempio, quando quattro nuclei di idrogeno si fondono in un nucleo di elio, l'atomo di elio risultante ha una massa inferiore dello 0,7% rispetto ai quattro protoni e neutroni originali. Quella massa mancante viene rilasciata come energia che alimenta il Sole.
Il Sole non ha una superficie solida; il suo intero volume è costituito da plasma ionizzato, uno stato energetico della materia in cui gli atomi hanno perso elettroni e trasportano carica netta. Questo gas ionizzato emette luce mentre gli elettroni passano da un livello energetico all'altro, conferendo al Sole il suo splendore brillante.
La forma sferica del Sole deriva dall’equilibrio tra le forze gravitazionali interne e la pressione verso l’esterno derivante dalla fusione nucleare. È diviso in sette livelli distinti:
L’elevata temperatura della corona (milioni di gradi) supera la gravità del Sole, consentendo alle particelle cariche di fluire verso l’esterno sotto forma di vento solare. Questo vento modella le magnetosfere planetarie e determina il clima spaziale.
Con una durata totale di circa 10 miliardi di anni, il Sole ha attualmente circa 4,6 miliardi di anni. Fonde l'idrogeno a una velocità di ~4,27×10⁹kg al secondo. Quando l'idrogeno si esaurisce, il Sole si espanderà in una gigante rossa, perdendo gli strati esterni e lasciando infine una densa nana bianca delle dimensioni della Terra.
