Emissioni di energia solare: quanto sono veloci?
Pubblicato il 14 Febbraio 2024
Pubblicato il 14 Febbraio 2024

– Nozioni scientifiche e considerazioni –

Nel momento in cui noi osserviamo direttamente il Sole, magari per ammirare un tramonto colorato oppure un’alba luminosa, non tutti siamo pienamente consapevoli che l’immagine che vediamo della nostra stella non è in tempo reale, quella precisa in quel momento esatto, ma è un po’ come se guardassimo nel passato. Questa affermazione può sembrare assurda ma in realtà la luce solare impiega ben 8,3 minuti (circa) dal momento in cui parte dalla superficie solare fino a quello in cui arriva ai nostri occhi.

Semplificando il Sole è distante mediamente circa 150 milioni di Km e la luce, viaggiando nel vuoto dello spazio a una velocità di 300.000 Km al secondo (Km/s) circa, impiega ben 8 minuti per arrivare a noi.
Se ne deduce che l’immagine reale del Sole nel momento in cui lo guardiamo ci arriverà solo 8 minuti dopo. E questo accade semplicemente per motivi di distanza, in base alle caratteristiche fisiche della porzione di Universo in cui ci troviamo.

In ambito scientifico il termine luce è riferito a una specifica porzione dello spettro elettromagnetico, esclusivamente quello visibile dall’occhio umano; questa porzione è quella compresa tra 400 e 700 nanometri (nm) di lunghezza d’onda (i concetti di nanometri e di lunghezza d’onda torneranno utili successivamente e in altri articoli).

Un altro concetto di cui non tutti ne siamo pienamente consapevoli è il colore della luce del Sole. Man mano che quest’ultimo si avvicina o allontana dall’orizzonte (o meglio che l’orizzonte del nostro pianeta si avvicina o allontana a esso, dato che è la Terra che ruotando su sé stessa crea il fenomeno che noi chiamiamo giorno e notte) possiamo notare che in base alle condizioni atmosferiche il disco solare può assumere di varie tonalità e sfumature di colori: dal giallo, all’arancione fino al rosso. Anche se noi osserviamo il Sole quando è alto sopra alla nostra testa in un cielo privo di nuvole, noteremo che il suo colore tende ad essere di un bianco-giallo splendente.

In realtà tutte queste colorazioni sono frutto del passaggio della luce solare attraverso l’atmosfera terrestre: nel momento che per noi è l’alba o il tramonto, lo strato di atmosfera che la luce attraversa è più spesso e quindi questa ne risulta maggiormente influenzata. Mentre quando abbiamo il disco solare verticale sopra alle nostre teste, lo stato di atmosfera è minimo per cui la luce ne è influenzata nella maniera minore.

Gli astronauti in missione che vivono all’interno della Stazione Spaziale Internazionale (ISS, International Space Station) vedono la luce del Sole di un perfetto colore bianco. Infatti quando ai nostri occhi arriva la luce con la presenza contemporanea di tutte le lunghezze d’onda visibili (dai 400 ai 700 nanometri di lunghezza d’onda), noi percepiamo la luce di colore bianco; lo spazio tra noi e la nostra stella è a bassa densità di particelle e per questo il passaggio di radiazione luminosa non ne è praticamente influenzato.

Una fotografia del Sole realizzata nel giugno 2015 dall’astronauta by Terry W. Virts a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, quindi fuori dall’atmosfera terrestre. Come possiamo vedere la luce che proviene dal Sole è perfettamente bianca in assenza di interferenze lungo il suo percorso.

Emissioni di energia solare: tipologie e tempistiche di iterazione con la Terra

Cercando elencare e in parte riassumere le varie tipologie di emissioni di energia da parte della nostra stella, in primis è d’obbligo non dimenticarci della sua iterazione gravitazionale o più semplicemente della sua forza di gravità; la sua influenza è più veloce della velocità della luce, dato che l’iterazione è istantanea e varia d’intensità solo in base alla distanza.

Successivamente prendendo in considerazione tutta l’energia prodotta ogni istante ed emessa costantemente nello spazio dal Sole, abbiamo principalmente tre tipi di emissioni: radiazioni elettromagnetiche, emissioni di particelle e i neutrini (particelle elementari più piccole di un atomo).

Mentre le radiazioni elettromagnetiche e i neutrini viaggiano tutti nel vuoto spaziale alla velocità della luce, il costante flusso di particelle emesso, denominato dagli scienziati vento solare, ha una velocità di molto inferiore: è costantemente monitorato e al momento della stesura di questo articolo risulta di 458 Km al secondo.
Facendo un rapido e semplice calcolo, dal momento della sua emanazione fino all’arrivo sugli strati esterni dell’atmosfera del nostro pianeta, con questa velocità impiega circa 3,5 giorni.

Fotografia realizzata il 01/08/2008 in Russia dai ricercatori Constantinos Emmanouilidis, Hana Druckmüllerová, Miloslav Druckmüller, durante un’eclisse totale di Sole. Solo in questi 2 minuti circa di occultazione da parte della Luna risulta visibile anche ad occhio nudo la corona solare: è la parte più alta dell’atmosfera del Sole formata da gas e vapori provenienti dagli strati sottostanti. Le linee dei campi magnetici della stella trasmettono una continua instabilità, piegando e attorcigliando estremamente e variabilmente la corona solare. Da questa si origina il flusso di particelle verso l’esterno chiamato “vento solare”.

Vi è anche un altro caso in cui il Sole emette delle particelle, ma questa volta in grande quantità e in maniera violenta: l’eruzione solare o espulsione di massa coronale (CME, Coronal Mass Ejection). Chiamata anche brillamento solare (solar flare), in astronomia è una violenta eruzione di materia che esplode dalla superficie di una stella, sprigionando grandissime quantità di energia. È causato da un improvviso rilascio di radiazione elettromagnetica e particelle, in occasione di un fenomeno di riconnessione delle linee del campo magnetico.

Questo argomento che ci riguarda molto da vicino sarà trattato approfonditamente più avanti; è stato qui accennato per descrivere come grandissime quantità di particelle altamente energetiche possono essere emesse dalla nostra stella e percorrere la distanza la separa da noi in appena 18 ore dal suo rilevamento.
La velocità di propagazione nello spazio varia molto in base alla tipologia ed alla potenza di espulsione: le più lente si muovevano a circa 250 Km/s mentre per le più veloci sono stati misurati i quasi 3000 km/s.

Il 31 agosto 2012 un lungo filamento di materia sospeso nell’atmosfera solare, la corona, è esploso nello spazio alle 22:36 ora italiana. L’espulsione di massa coronale (o CME) si è allontanata dal Sole a oltre 1450 Km/secondo. Questo filmato mostra l’espulsione da una varietà di punti di vista, dal più vicino al più lontano: sono riprese effettuate dal Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA, dal Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) della NASA e dal Solar Heliospheric Observatory (SOHO) congiunto ESA/NASA.

Andrea Macchiarini

14 Febbraio 2024

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IMPORTANTE: con riferimento ai siti en.wikipedia.org e it.wikipedia.org, queste fonti di seguito riportate sono state menzionate esclusivamente per questioni di semplicità: sono solo raccolte di nozioni e informazioni. All’interno di essi, in base all’argomento trattato, sono comunque sempre presenti i riferimenti per andare a controllare e trovare il sito web o la risorsa da cui le informazioni sono state prese e ripubblicate.

Fonti: https://it.wikipedia.org/wiki/Unit%C3%A0_astronomica
https://it.wikipedia.org/wiki/Luce
https://it.wikipedia.org/wiki/Spettro_elettromagnetico
https://it.wikipedia.org/wiki/Luce#La_velocit%C3%A0_della_luce
https://it.wikipedia.org/wiki/Spazio_(astronomia)
https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_solare
https://it.wikipedia.org/wiki/Vento_solare
https://it.wikipedia.org/wiki/Interazione_gravitazionale
https://it.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_terrestre
https://it.wikipedia.org/wiki/Brillamento
https://www.swpc.noaa.gov/phenomena/coronal-mass-ejections

Immagini: https://www.nasa.gov/image-article/suns-rays-beam-into-camera-above-kazakhstan/
http://www.zam.fme.vutbr.cz/~druck/Eclipse/Ecl2008r/Tse2008_fs60c/0-info.htm
https://svs.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/details.cgi?aid=11095

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