Sia il sole che la terra lo hanno. Si scopre che il sistema solare non è affatto quello che pensavamo. Zona di trasferimento radiativo e zona convettiva
In termini di dimensioni, la Terra si colloca __________ tra gli 8 pianeti del sistema solare.
Soluzione:
Degli otto pianeti del sistema solare, quattro sono giganti, ognuno dei quali è più grande della Terra. I restanti 4 pianeti formano il cosiddetto gruppo terrestre, di cui la Terra è il più grande. Pertanto, il posto della Terra nella gerarchia dei pianeti in termini di dimensioni è il quinto, subito dopo i quattro giganti.
2. Sia il Sole che la Terra hanno...
atmosfera
litosfera
fotosfera
zona centrale delle reazioni termonucleari
Soluzione:
La Terra non è una stella; in essa non si verificano reazioni termonucleari, non si sono verificate e non si verificheranno.
Litosfera – “sfera di pietra”, roccia dura. Il sole è troppo caldo perché lì possa esistere roccia solida.
La fotosfera è la “sfera di luce”, lo strato del Sole in cui si forma principalmente la sua radiazione visibile. La radiazione visibile della Terra è formata dalla sua superficie e dalle nuvole, per le quali non è necessario introdurre un termine speciale.
Ma sia il Sole che la Terra hanno un'atmosfera, cioè un guscio di gas relativamente rarefatto e trasparente.
3. Tra i tre gas principali dell’atmosfera terrestre moderna non c’è...
diossido di carbonio
ossigeno
Soluzione:
L'attuale atmosfera del pianeta è composta per il 78% da azoto, per il 21% da ossigeno e per l'1% da argon. Il contenuto degli altri componenti permanenti viene misurato in centesimi di punto percentuale.
4. L'ultima delle fasi elencate dell'evoluzione del nostro pianeta è ...
formazione di un’atmosfera di azoto-ossigeno
formazione degli oceani
formazione della crosta terrestre
compressione gravitazionale e riscaldamento di un protopianeta
Soluzione:
Il protopianeta Terra, contraendosi sotto l'influenza della propria gravità e riscaldandosi a causa di questo processo, nonché a causa del decadimento degli isotopi radioattivi di cui era ricco il suo interno, apparentemente trascorse un po' di tempo in uno stato completamente fuso. Solo allora iniziò il raffreddamento, che portò alla comparsa di un solido guscio esterno del pianeta: la crosta terrestre. Ovviamente gli oceani non avrebbero potuto formarsi finché la Terra non avesse avuto una crosta che fungesse da fondale oceanico. Gli oceani, a loro volta, divennero la culla della vita, che successivamente cambiò completamente la composizione dell'atmosfera, portandola alle proporzioni moderne: 78% di azoto, 21% di ossigeno e solo 1% di argon abiogenico.
Argomento 24: Origine della vita (evoluzione e sviluppo dei sistemi viventi)
1. Stabilire una corrispondenza tra il concetto e la sua definizione:
1) autotrofi
3) anaerobi
organismi che producono cibo biologico da inorganico
organismi che possono vivere solo in presenza di ossigeno
organismi che vivono in assenza di ossigeno
organismi che si nutrono di materia organica preparata
Soluzione:
Gli autotrofi sono organismi che producono sostanze alimentari organiche da quelle inorganiche. Gli aerobi sono organismi che possono vivere solo in presenza di ossigeno. Gli anaerobi sono organismi che vivono in assenza di ossigeno.
2. Stabilire una corrispondenza tra il concetto di origine della vita e il suo contenuto:
2) generazione spontanea costante
3) panspermia
la vita è nata ripetutamente spontaneamente dalla materia non vivente, che contiene un fattore immateriale attivo
la vita è stata portata sulla Terra dallo spazio
Soluzione:
Secondo il concetto di evoluzione biochimica, la vita è nata come risultato di processi a lungo termine di auto-organizzazione della materia inanimata nelle condizioni della Terra primordiale. I sostenitori del concetto di generazione spontanea costante sostengono che la vita è nata ripetutamente spontaneamente dalla materia non vivente, che contiene un fattore non materiale attivo. Secondo l'ipotesi della panspermia, la vita è stata portata sulla Terra dallo spazio con meteoriti e polvere interplanetaria.
3. Stabilire una corrispondenza tra il nome dello stadio nel concetto di evoluzione biochimica e un esempio dei cambiamenti che si verificano in questa fase:
1) abiogenesi
2) coacervazione
3) bioevoluzione
sintesi di molecole organiche da gas inorganici
concentrazione di molecole organiche e formazione di complessi multimolecolari
comparsa degli autotrofi
formazione dell’atmosfera riducente della giovane Terra
Soluzione:
Lo stadio dell'abiogenesi corrisponde alla sintesi di molecole organiche caratteristiche della vita dai gas inorganici dell'atmosfera primaria terrestre. Durante il processo di coacervazione si verificava la concentrazione di molecole organiche e la formazione di complessi multimolecolari.
L'emergere degli autotrofi è una delle fasi dell'evoluzione biologica degli esseri viventi. La formazione dell'atmosfera riducente della giovane Terra è uno stadio dell'evoluzione geologica che precede l'emergere della vita.
4. Stabilire una corrispondenza tra il concetto e la sua definizione:
1) coacervazione
2) selezione prebiologica
3) sintesi abiogenica
formazione di complessi multimolecolari di biopolimeri con strato superficiale compattato
evoluzione dei polimeri organici verso il miglioramento dell'attività catalitica e l'acquisizione della capacità di riprodursi
formazione di sostanze organiche caratteristiche degli esseri viventi al di fuori di un organismo vivente da inorganico
l'emergere di organismi con un nucleo cellulare formato
Soluzione:
Il processo di formazione di complessi multimolecolari di biopolimeri con uno strato superficiale compattato nel concetto di evoluzione biochimica è chiamato coacervazione. Selezione prebiologica comprende l'evoluzione dei polimeri organici verso il miglioramento dell'attività catalitica e l'acquisizione della capacità di riprodursi. Sintesi abiogenica– è la formazione di sostanze organiche caratteristiche degli esseri viventi al di fuori di un organismo vivente da quelle inorganiche.
5. Stabilire una corrispondenza tra l'esperimento condotto per verificare il concetto di evoluzione biochimica, che spiega l'origine della vita, e l'ipotesi che l'esperimento ha testato:
1) nella primavera del 2009, un gruppo di scienziati britannici guidati da J. Sutherland ha sintetizzato un frammento nucleotidico da sostanze a basso peso molecolare (cianuri, acetilene, formaldeide e fosfati)
2) negli esperimenti dello scienziato americano L. Orgel, gli acidi nucleici venivano ottenuti facendo passare una scarica elettrica a scintilla attraverso una miscela di nucleotidi
3) negli esperimenti di A.I. Oparin e S. Fox, mescolando biopolimeri in un mezzo acquoso, hanno ottenuto i loro complessi, che possiedono i rudimenti delle proprietà delle cellule moderne
ipotesi di sintesi spontanea di monomeri di acido nucleico da sostanze di partenza abbastanza semplici che avrebbero potuto esistere nelle condizioni della Terra primordiale
ipotesi sulla possibilità di sintetizzare biopolimeri da composti a basso peso molecolare nelle condizioni della Terra primordiale
l'idea della formazione spontanea di coacervati nelle prime condizioni della Terra
ipotesi sull'autoreplicazione degli acidi nucleici nelle condizioni della Terra primordiale
Soluzione:
L'esperienza di conversione di sostanze a basso peso molecolare (cianuri, acetilene, formaldeide e fosfati) in un frammento nucleotidico conferma l'ipotesi della sintesi spontanea di monomeri di acido nucleico da sostanze di partenza abbastanza semplici che avrebbero potuto esistere nelle condizioni della Terra primordiale.
L'esperimento in cui gli acidi nucleici sono stati ottenuti facendo passare una scarica elettrica attraverso una miscela di nucleotidi dimostra la possibilità di sintetizzare biopolimeri da composti a basso peso molecolare nelle condizioni della Terra primordiale.
Un esperimento in cui, mescolando biopolimeri in un ambiente acquoso, sono stati ottenuti i loro complessi, che hanno i rudimenti delle proprietà delle cellule moderne, conferma l'idea della possibilità di formazione spontanea di coacervati.
6. Stabilire una corrispondenza tra il concetto di origine della vita e il suo contenuto:
1) teoria dell'evoluzione biochimica
2) stato stazionario
3) creazionismo
l'inizio della vita è associato alla formazione abiogenica di sostanze organiche da inorganiche
specie di materia vivente, come la Terra, non sono mai sorte, ma sono esistite per sempre
la vita è stata creata dal Creatore in un lontano passato
la vita portata dallo spazio sotto forma di spore di microrganismi
Soluzione:
Secondo il concetto evoluzione biochimica, l'inizio della vita è associato alla formazione abiogenica di sostanze organiche da quelle inorganiche. Secondo il concetto stato stazionario, tipi di materia vivente, come la Terra, non sono mai sorti, ma sono esistiti per sempre. Sostenitori creazionismo(dal latino creatio - creazione) credono che la vita sia stata creata dal Creatore in un lontano passato.
7. Stabilire una corrispondenza tra il concetto di origine della vita e il suo contenuto:
1) teoria dell'evoluzione biochimica
2) stato stazionario
3) creazionismo
l'emergere della vita è il risultato di processi a lungo termine di auto-organizzazione della materia inanimata
il problema dell'origine della vita non esiste, la vita è sempre esistita
la vita è il risultato della creazione divina
la vita terrena ha origini cosmiche
Soluzione:
Secondo il concetto evoluzione biochimica, la vita è nata come risultato di processi di auto-organizzazione della materia inanimata nelle condizioni della Terra primordiale. Secondo il concetto stato stazionario, il problema dell'origine della vita non esiste, la vita è sempre esistita. Sostenitori creazionismo(dal latino creatio - creazione) credono che la vita sia il risultato della creazione divina.
Il sole è il luminare centrale attorno al quale ruotano tutti i pianeti e i piccoli corpi del sistema solare. Non è solo un centro di gravità, ma anche una fonte di energia che garantisce l'equilibrio termico e le condizioni naturali sui pianeti, compresa la vita sulla Terra. Il movimento del Sole rispetto alle stelle (e all'orizzonte) è stato studiato fin dall'antichità per creare calendari che le persone utilizzavano principalmente per scopi agricoli. Il calendario gregoriano, utilizzato ormai quasi ovunque nel mondo, è essenzialmente un calendario solare basato sulla rivoluzione ciclica della Terra attorno al Sole*. Il Sole ha una magnitudine visiva di 26,74 ed è l'oggetto più luminoso nel nostro cielo.
Il Sole è una stella ordinaria situata nella nostra galassia, chiamata semplicemente Galassia o Via Lattea, a una distanza di ⅔ dal suo centro, che è di 26.000 anni luce, o ≈10 kpc, e a una distanza di ≈25 pc dal piano della Galassia. Orbita attorno al suo centro a una velocità di ≈220 km/s e per un periodo di 225–250 milioni di anni (anno galattico) in senso orario, visto dal polo nord galattico. Si ritiene che l'orbita sia approssimativamente ellittica ed è soggetta a disturbi da parte dei bracci della spirale galattica a causa della disomogenea distribuzione delle masse stellari. Inoltre, il Sole si muove periodicamente su e giù rispetto al piano della Galassia due o tre volte per rivoluzione. Ciò porta a cambiamenti nei disturbi gravitazionali e, in particolare, ha un forte impatto sulla stabilità della posizione degli oggetti ai margini del sistema Solare. Ciò fa sì che le comete della Nube di Oort invadano il Sistema Solare, portando ad un aumento degli eventi di impatto. In generale, dal punto di vista dei disturbi di vario genere, ci troviamo in una zona piuttosto favorevole in uno dei bracci a spirale della nostra Galassia, ad una distanza di ≈ ⅔ dal suo centro.
*Il calendario gregoriano, come sistema di calcolo del tempo, fu introdotto nei paesi cattolici da Papa Gregorio XIII il 4 ottobre 1582 per sostituire il precedente calendario giuliano, e il giorno successivo a giovedì 4 ottobre divenne venerdì 15 ottobre. Secondo il calendario gregoriano, la durata dell'anno è di 365,2425 giorni e 97 anni su 400 sono bisestili.
Nell'era moderna, il Sole si trova vicino al lato interno del Braccio di Orione, muovendosi all'interno della Nube Interstellare Locale (LIC), piena di gas caldo rarefatto, forse il residuo di un'esplosione di supernova. Questa regione è chiamata zona abitabile galattica. Il Sole si muove nella Via Lattea (rispetto alle altre stelle vicine) verso la stella Vega nella costellazione della Lira con un angolo di circa 60 gradi rispetto alla direzione del centro galattico; si chiama movimento verso l'apice.
È interessante notare che, poiché anche la nostra Galassia si muove rispetto allo sfondo cosmico a microonde (CMB) ad una velocità di 550 km/s in direzione della costellazione dell'Idra, la velocità (residua) risultante del Sole rispetto alla CMB è di circa 370 km/s. s ed è diretto verso la costellazione del Leone. Si noti che nel suo movimento il Sole subisce lievi disturbi da parte dei pianeti, principalmente Giove, che formano con esso un centro gravitazionale comune del sistema solare - un baricentro situato all'interno del raggio del Sole. Ogni poche centinaia di anni, il movimento baricentrico passa da avanti (progrado) a inverso (retrogrado).
* Secondo la teoria dell’evoluzione stellare, anche le stelle meno massicce di T Tauri passano alla MS lungo questo percorso.
Il Sole si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa, quando la rapida compressione di una nube di idrogeno molecolare sotto l'influenza delle forze gravitazionali portò alla formazione nella nostra regione della Galassia di una stella variabile del primo tipo di popolazione stellare: una T Stella Tauri. Dopo l'inizio delle reazioni di fusione termonucleare (conversione dell'idrogeno in elio) nel nucleo solare, il Sole si è spostato nella sequenza principale del diagramma Hertzsprung-Russell (HR). Il Sole è classificato come una stella nana gialla G2V, che appare gialla se osservata dalla Terra a causa di un leggero eccesso di luce gialla nel suo spettro causato dalla diffusione atmosferica dei raggi blu. Il numero romano V nella designazione G2V significa che il Sole appartiene alla sequenza principale del diagramma HR. Si presume che nel primo periodo dell'evoluzione, prima del passaggio alla sequenza principale, si trovasse sulla cosiddetta traccia Hayashi, dove si comprimeva e, di conseguenza, diminuiva la luminosità, pur mantenendo approssimativamente la stessa temperatura*. Seguendo lo scenario evolutivo tipico delle stelle di massa piccola e intermedia della sequenza principale, il Sole si trova circa a metà della fase attiva del suo ciclo vitale (conversione dell'idrogeno in elio nelle reazioni di fusione termonucleare), per un totale di circa 10 miliardi di anni e manterrà questa attività nei prossimi circa 5 miliardi di anni. Il Sole perde 10 14 della sua massa ogni anno e la perdita totale nel corso della sua vita sarà dello 0,01%.
Per sua natura, il Sole è una sfera di plasma con un diametro di circa 1,5 milioni di km. I valori esatti del suo raggio equatoriale e del diametro medio sono rispettivamente di 695.500 km e 1.392.000 km. Questo è due ordini di grandezza più grande della dimensione della Terra e un ordine di grandezza più grande della dimensione di Giove. […] Il Sole ruota attorno al proprio asse in senso antiorario (visto dal Polo Nord), la velocità di rotazione degli strati visibili esterni è di 7.284 km/h. Il periodo di rotazione siderale all'equatore è di 25,38 giorni, mentre il periodo ai poli è molto più lungo - 33,5 giorni, cioè l'atmosfera ai poli ruota più lentamente che all'equatore. Questa differenza deriva dalla rotazione differenziale causata dalla convezione e dal trasferimento irregolare di massa dal nucleo verso l'esterno, ed è associata ad una ridistribuzione del momento angolare. Se osservato dalla Terra, il periodo di rotazione apparente è di circa 28 giorni. […]
La figura del Sole è quasi sferica, la sua oblazione è insignificante, solo 9 parti per milione. Ciò significa che il suo raggio polare è solo ≈10 km inferiore a quello equatoriale. La massa del Sole è ≈330.000 volte la massa della Terra […]. Il Sole contiene il 99,86% della massa dell'intero Sistema Solare. […]
Circa 1 miliardo di anni dopo l'ingresso nella Sequenza Principale (stimata tra 3,8 e 2,5 miliardi di anni fa), la luminosità del Sole è aumentata di circa il 30%. È abbastanza ovvio che i problemi dell'evoluzione climatica dei pianeti sono direttamente correlati ai cambiamenti nella luminosità del Sole. Ciò è particolarmente vero per la Terra, dove la temperatura superficiale necessaria per preservare l’acqua liquida (e probabilmente l’origine della vita) potrebbe essere raggiunta solo da gas serra atmosferici più elevati per compensare la bassa insolazione. Questo problema è chiamato il “paradosso del giovane Sole”. Nel periodo successivo, la luminosità del Sole (così come il suo raggio) continuò a crescere lentamente. Secondo le stime esistenti, ogni miliardo di anni il Sole diventa circa il 10% più luminoso. Di conseguenza, le temperature superficiali dei pianeti (compresa la temperatura sulla Terra) stanno lentamente aumentando. Tra circa 3,5 miliardi di anni, la luminosità del Sole aumenterà del 40%, entro il quale le condizioni temporali sulla Terra saranno simili a quelle attuali su Venere. […]
Alla fine della sua vita, il Sole diventerà una gigante rossa. Il combustibile a idrogeno nel nucleo si esaurirà, i suoi strati esterni si espanderanno notevolmente e il nucleo si contrarrà e si riscalderà. La fusione dell'idrogeno continuerà lungo il guscio che circonda il nucleo di elio e il guscio stesso si espanderà costantemente. Verrà prodotto sempre più elio e la temperatura del nucleo aumenterà. Quando il nucleo raggiunge una temperatura di ≈100 milioni di gradi, la combustione dell'elio inizierà a formare carbonio. Questa è probabilmente la fase finale dell'attività del Sole, poiché la sua massa non è sufficiente per avviare le fasi successive della fusione nucleare che coinvolgono gli elementi più pesanti azoto e ossigeno. A causa della sua massa relativamente piccola, la vita del Sole non finirà con l'esplosione di una supernova. Si verificheranno invece intense pulsazioni termiche, che faranno sì che il Sole si liberi dei suoi gusci esterni, e da essi si formerà una nebulosa planetaria. Nel corso dell'ulteriore evoluzione, si forma una nana bianca con nucleo degenerato molto calda, priva di fonti proprie di energia termonucleare, con una densità di materia molto elevata, che si raffredderà lentamente e, come prevede la teoria, in decine di miliardi di anni si trasformerà in una nana nera invisibile. […]
Attività solare
Il Sole esibisce vari tipi di attività, il suo aspetto è in continua evoluzione, come evidenziato da numerose osservazioni dalla Terra e dallo spazio. Il più famoso e pronunciato è il ciclo di 11 anni dell'attività solare, che corrisponde approssimativamente al numero di macchie solari sulla superficie del Sole. L’estensione delle macchie solari può raggiungere decine di migliaia di chilometri di diametro. Tipicamente esistono in coppie di polarità magnetica opposta, che alternano ogni ciclo solare e raggiungono il picco di attività massima vicino all'equatore solare. Come accennato, le macchie solari sono più scure e più fredde della superficie circostante della fotosfera perché sono regioni di trasporto convettivo a bassa energia dall’interno caldo, soppresso da forti campi magnetici. La polarità del dipolo magnetico del Sole cambia ogni 11 anni in modo tale che il polo magnetico nord diventa sud e viceversa. Oltre ai cambiamenti nell'attività solare all'interno del ciclo di 11 anni, si osservano alcuni cambiamenti da ciclo a ciclo, pertanto si distinguono anche cicli di 22 anni e più lunghi. L'irregolarità della ciclicità si manifesta sotto forma di periodi prolungati di attività solare minima con un numero minimo di macchie solari su diversi cicli, simili a quelli osservati nel XVII secolo. Questo periodo è noto come minimo di Maunder, che ha avuto un profondo effetto sul clima terrestre. Alcuni scienziati ritengono che durante questo periodo il Sole abbia attraversato un periodo di attività di 70 anni senza quasi macchie solari. Ricordiamo che nel 2008 è stato osservato un insolito minimo solare. È durato molto più a lungo e con un numero di macchie solari inferiore al solito. Ciò significa che la ripetibilità dell’attività solare su decine e centinaia di anni è, in generale, instabile. Inoltre, la teoria prevede la possibilità di un'instabilità magnetica nel nucleo del Sole, che può causare fluttuazioni di attività per periodi di decine di migliaia di anni. […]
Le manifestazioni più caratteristiche e spettacolari dell’attività solare sono i brillamenti solari, le espulsioni di massa coronale (CME) e gli eventi di protoni solari (SPE). Il grado della loro attività è strettamente correlato al ciclo solare di 11 anni. Questi fenomeni sono accompagnati dall’emissione di enormi quantità di protoni ed elettroni ad alta energia, aumentando significativamente l’energia delle particelle “più silenziose” del vento solare. Hanno un enorme impatto sui processi di interazione del plasma solare con la Terra e altri corpi del Sistema Solare, comprese le variazioni del campo geomagnetico, l’atmosfera superiore e media e i fenomeni sulla superficie terrestre. Lo stato dell'attività solare determina il clima spaziale, che influenza il nostro ambiente naturale e la vita sulla Terra. […]
Essenzialmente un bagliore è un'esplosione e questo enorme fenomeno si manifesta come un cambiamento istantaneo e intenso di luminosità in una regione attiva sulla superficie del Sole. […] il rilascio di energia da una potente eruzione solare può raggiungere […] ⅙ dell'energia rilasciata dal Sole al secondo, ovvero 160 miliardi di megatoni di TNT. Circa la metà di questa energia è l’energia cinetica del plasma coronale, e l’altra metà è costituita da radiazioni elettromagnetiche forti e flussi di particelle cariche ad alta energia.
“Tra circa 3,5 miliardi di anni, la luminosità del Sole aumenterà del 40%, entro il quale le condizioni temporali sulla Terra saranno simili a quelle di Venere oggi”.
Il bagliore può durare circa 200 minuti, accompagnato da forti cambiamenti nell'intensità dei raggi X e da una potente accelerazione di elettroni e protoni, la cui velocità si avvicina a quella della luce. A differenza del vento solare, le cui particelle impiegano più di un giorno per raggiungere la Terra, le particelle generate durante i brillamenti raggiungono la Terra entro decine di minuti, disturbando notevolmente la meteorologia spaziale. Questa radiazione è estremamente pericolosa per gli astronauti, anche quelli in orbite vicine alla Terra, per non parlare dei voli interplanetari.
Ancora più ambiziose sono le espulsioni di massa coronale, che rappresentano il fenomeno più potente del sistema solare. Si formano nella corona sotto forma di esplosioni di enormi volumi di plasma solare, causate dalla riconnessione delle linee del campo magnetico, con conseguente rilascio di enorme energia. Alcuni di essi sono associati ai brillamenti solari o hanno a che fare con protuberanze solari eruttate dalla superficie solare e tenute in posizione da campi magnetici. Le espulsioni di massa coronale si verificano periodicamente e sono costituite da particelle molto energetiche. Grumi di plasma, che formano gigantesche bolle di plasma che si espandono verso l'esterno, vengono lanciati nello spazio. Contengono miliardi di tonnellate di materia che si propaga nel mezzo interplanetario ad una velocità di ≈1000 km/s e forma un'onda d'urto sfuggente al fronte. Le espulsioni di massa coronale sono responsabili di potenti tempeste magnetiche sulla Terra. […] Ancor più dei brillamenti solari, le espulsioni coronali sono associate a un afflusso di radiazioni penetranti ad alta energia. […]
L’interazione del plasma solare con pianeti e piccoli corpi ha una forte influenza su di essi, principalmente sull’atmosfera superiore e sulla magnetosfera, propria o indotta, a seconda che il pianeta abbia o meno un campo magnetico. Tale interazione è chiamata connessioni solare-planetaria (per la Terra, solare-terrestre), che dipende in modo significativo dalla fase del ciclo di 11 anni e da altre manifestazioni dell'attività solare. Portano a cambiamenti nella forma e nelle dimensioni della magnetosfera, al verificarsi di tempeste magnetiche, a variazioni nei parametri dell’alta atmosfera e ad un aumento del livello di rischio di radiazioni. Pertanto, la temperatura dell’atmosfera superiore della Terra nell’intervallo di altitudine compreso tra 200 e 1000 km aumenterà più volte, da ≈400 a ≈1500 K, e la densità cambierà di uno o due ordini di grandezza. Ciò influisce notevolmente sulla durata dei satelliti artificiali e delle stazioni orbitali. […]
La manifestazione più spettacolare dell'impatto dell'attività solare sulla Terra e su altri pianeti con un campo magnetico sono le aurore osservate ad alte latitudini. Sulla Terra, i disturbi solari portano anche all'interruzione delle comunicazioni radio, agli effetti sulle linee elettriche ad alta tensione (blackout), ai cavi e alle condutture sotterranee, al funzionamento delle stazioni radar e danneggiano anche l'elettronica dei veicoli spaziali.
La Terra è rotonda, Mercurio è il pianeta più caldo e il Sole è giallo. Sembrerebbe che queste siano semplici verità, note anche a coloro che non hanno frequentato le lezioni di astronomia a scuola. In realtà, tutto è un po' diverso.
Abbiamo raccolto per te diversi malintesi abbastanza comuni e li abbiamo completamente sfatati.
La terra ha la forma di un faro perfetto?
Questo è vero e non vero allo stesso tempo. La forma della Terra cambia costantemente a causa del continuo movimento delle placche litosferiche. Certo, la sua velocità è bassa - in media non supera i 5 cm all'anno - ma ciò incide sul “profilo” del nostro pianeta, che è tutt'altro che idealmente liscio.
Tuttavia, le fotografie sensazionali che presumibilmente mostrano la reale forma della Terra non sono altro che un modello gravitazionale del pianeta. È stato creato sulla base dei dati dei satelliti e non mostra la vera forma del corpo celeste, ma mostra solo la differenza nella forza di gravità in diversi luoghi del pianeta.
La Luna ha un lato oscuro?
C'è un malinteso abbastanza popolare secondo cui i raggi del sole illuminano solo un lato della Luna, mentre l'altro rimane sempre buio. Questa convinzione è nata dal fatto che il nostro satellite è sempre rivolto verso la Terra da un lato, mentre l'altro rimane inaccessibile agli osservatori terrestri.
Infatti, il Sole riscalda equamente sia la parte visibile che quella invisibile della Luna. Il fatto è che il periodo di rivoluzione della Luna attorno al proprio asse coincide con il periodo della propria rotazione del satellite attorno alla Terra, motivo per cui possiamo osservare solo uno dei suoi emisferi.
La temperatura sulla superficie di Mercurio è più alta che su altri pianeti?
Sembrerebbe che tutto sia logico: Mercurio è il più vicino al Sole, il che significa che la sua temperatura superficiale è più alta che su altri pianeti. Tuttavia, il pianeta più “caldo” del sistema solare è Venere, sebbene si trovi a più di 50 milioni di km più lontano dalla stella rispetto al suo vicino cosmico. La temperatura media giornaliera su Mercurio è di circa 350 °C, mentre sulla superficie di Venere raggiunge quasi i 480 °C.
In effetti, la temperatura sulla superficie del pianeta dipende dall'atmosfera. Su Mercurio è praticamente assente, mentre l'atmosfera di Venere, costituita quasi interamente da anidride carbonica, è molto densa. A causa della sua alta densità, sulla superficie del pianeta si forma un forte effetto serra, che rende il pianeta un luogo veramente caldo.
Tutti sanno che la temperatura superficiale del Sole è molto elevata: oltre 5.700 °C. Pertanto, è logico supporre che la nostra stella divampa come un fuoco gigante. Tuttavia non lo è. Ciò che pensiamo sia fuoco è in realtà calore e energia luminosa che vengono rilasciati durante la reazione termonucleare che avviene nel nucleo solare.
Una reazione termonucleare è la trasformazione di alcuni elementi in altri, accompagnata dal rilascio di energia termica e luminosa. Passa attraverso tutti gli strati solari, raggiungendo quello superiore: la fotosfera, che ci sembra bruciare.
Il sole è giallo?
Chiunque conosca un po' di astronomia sa che il Sole appartiene a una categoria di stelle chiamate nane gialle. Pertanto, è abbastanza logico supporre che la nostra stella sia gialla. Infatti, come le altre nane gialle, il Sole è assolutamente bianco.
Ma perché la visione umana lo vede giallo? Si scopre che è tutta una questione di atmosfera terrestre. Come è noto, trasmette meglio le onde lunghe situate nella parte giallo-rossa dello spettro. Le onde corte della parte verde-viola dello spettro, in cui emette prevalentemente il Sole, vengono disperse dall'atmosfera. Grazie a questo effetto, la nostra stella appare gialla ad un osservatore dalla Terra. Tuttavia, non appena si esce dai confini dell’atmosfera terrestre, il Sole “acquista” il suo vero colore.
Un uomo senza tuta spaziale esploderà nello spazio?
La ragione di questo malinteso era, ovviamente, i film di Hollywood che mostravano scene terribili della morte di persone intrappolate a bordo di un'astronave.
In effetti, la nostra pelle è abbastanza elastica ed è perfettamente in grado di mantenere in posizione tutti gli organi interni. Le pareti dei vasi sanguigni proteggono anche il sangue dall'ebollizione grazie alla loro elasticità. Inoltre, in assenza di pressione esterna – e non ce n’è nello spazio – il punto di ebollizione del sangue sale a 46°C, che è significativamente più alta della temperatura del corpo umano.
Ma l'acqua contenuta nelle cellule della pelle inizierà a bollire e la persona aumenterà comunque di dimensioni, ma sicuramente non esploderà.
La vera causa della morte umana sarà la carenza di ossigeno. 15 secondi dopo che una persona si ritrova nello spazio senza tuta spaziale, ciò causerà la perdita di coscienza e dopo 2 minuti la morte.
La Terra è più lontana dal Sole in inverno che in estate?
Un altro mito che sembra abbastanza logico. È semplice: se in inverno fa più freddo che in estate, significa che la Terra sta “scappando” dalla sua stella. Tuttavia, in realtà, tutto è esattamente il contrario: nella stagione fredda, il nostro pianeta è 5 milioni di km più vicino al Sole che in estate. Perché ci avvolgiamo in vestiti in inverno e nuotiamo e prendiamo il sole in estate?
Il fatto è che, oltre a ruotare attorno al Sole, anche la Terra ruota attorno al proprio asse, a causa della quale avviene il cambio del giorno e della notte. L'asse che passa per i poli Nord e Sud non è perpendicolare all'orbita e ai raggi solari che cadono su di essa. Pertanto, durante la metà dell'anno, la maggior parte del calore solare cade nell'emisfero meridionale e nell'altra metà dell'anno - in quello settentrionale, il che porta al cambio delle stagioni.
Come sapete, gli inverni nell'emisfero meridionale sono più caldi che in quello settentrionale. Ciò è spiegato dal fatto che la Terra si avvicina al Sole più vicino a gennaio, cioè quando nell'emisfero meridionale regna l'estate solare.
Quando è stata l'ultima volta che hai alzato lo sguardo e sei rimasto stupito dal potere misterioso e vivificante che dà il Sole?
Il sole riscalda il nostro pianeta ogni giorno, fornisce luce, grazie alla quale vediamo ed è necessario per la vita sulla Terra. Può contenere un milione e trecentomila globi terrestri nella sua sfera. Produce tramonti degni di poesia e l'energia equivalente all'esplosione di un trilione di bombe nucleari da megatoni ogni secondo.
Il nostro Sole è semplicemente una normale stella media, secondo gli standard di tutti. Ha un'influenza speciale sulla Terra perché si trova abbastanza vicino ad essa.
Allora quanto è vicino il nostro Sole?
Quanto spazio ci vuole per ospitare 1.300.000 Terre?
Se il sole è nel vuoto dello spazio, come brucia?
Perché sul Sole si verificano i brillamenti solari?
Il sole si spegnerà mai? E poi cosa accadrà alla Terra e ai suoi abitanti?
In questo articolo esamineremo l'affascinante mondo della nostra stella più vicina. Guarderemo il Sole, impareremo come crea luce e calore ed esploreremo le sue caratteristiche principali.
Il sole cominciò a bruciare più di 4,5 miliardi di anni fa. Si tratta di un massiccio accumulo di gas, principalmente idrogeno ed elio. Poiché il Sole è così massiccio, ha una gravità enorme e una forza gravitazionale sufficiente non solo per tenere insieme tutto l’idrogeno e l’elio, ma anche per mantenere tutti i pianeti del sistema solare nelle loro orbite attorno al Sole.
Il sole è un gigantesco reattore nucleare.
Fatti sul sole
Distanza media dalla Terra: 150 milioni di chilometri
Raggio: 696000 km
Peso: 1,99 x 10 30 kg (330.000 masse terrestri)
Composizione (in peso): 74% idrogeno, 25% elio, 1% altri elementi
temperatura media: 5800 Kelvin (superficie), 15500000 Kelvin (nucleo)
Densità media: 1,41 grammi per cm 3
Volume: 1,4 x 10 27 metri cubi
Periodo di rotazione: da 25 giorni (centro) a 35 giorni (poli)
Distanza dal centro della Via Lattea: 25.000 anni luce
Velocità/periodo orbitale: 230 chilometri al secondo / 200 milioni di anni
Parti del sole
Il sole è una stella proprio come le altre stelle che vediamo di notte. La differenza è la distanza. Le altre stelle che vediamo sono distanti molti anni luce dalla Terra, ma il nostro Sole è a soli 8 minuti, molte migliaia di volte più vicino.
Ufficialmente il Sole è classificato come stella G2V nana gialla, basato spettro la luce che emette. Il Sole è solo una dei miliardi di stelle che ruotano attorno al centro della nostra Galassia, composte della stessa materia e degli stessi componenti.
Schema della struttura del Sole
Il sole è fatto di gas che non ha una superficie solida. Tuttavia, ha una certa struttura. Le tre principali regioni strutturali del Sole sono:
Nucleo - il centro del Sole, contenente il 25% del suo raggio.
Zona di trasferimento radiativo- l'area immediatamente circostante il nucleo, contenente il 45% del suo raggio.
Zona convettiva - lo strato esterno del Sole, contenente il 30% del suo raggio.
Sopra la superficie del Sole si trova il suo atmosfera, che si compone di tre parti:
Fotosfera- la parte interna dell'atmosfera del Sole
Cromosfera- la regione tra la fotosfera e la corona
Corona- lo strato più superficiale dell'atmosfera solare, costituito da vortici solari - protuberanze ed eruzioni energetiche che creano il vento solare.
Tutte le principali caratteristiche del Sole possono essere spiegate dalle reazioni nucleari che producono energia, dai campi magnetici derivanti dal movimento del gas e dalla sua enorme massa.
nucleo solare
Il nucleo si trova al centro e occupa il 25% del raggio solare. La sua temperatura supera i 15 milioni di gradi Kelvin. La forza di gravità crea molta pressione. La pressione è abbastanza alta da forzare gli atomi di idrogeno a fondersi insieme in una reazione di fusione nucleare, qualcosa che stiamo cercando di replicare qui sulla Terra. Due atomi di idrogeno si combinano per creare elio-4 ed energia in più passaggi:
- I due protoni si combinano per formare un atomo di deuterio (un atomo di idrogeno con un neutrone e un protone), un positrone (simile a un elettrone, ma con carica positiva) e un neutrino.
- Un protone e un atomo di deuterio si combinano per formare un atomo di elio-3 (due protoni e un neutrone) e raggi gamma.
- Due atomi di elio-3 si combinano per formare un atomo di elio-4 (due protoni e due neutroni) e due protoni.
Queste reazioni rappresentano l'85% dell'energia solare. Il restante 15% deriva dalle seguenti reazioni:
- Gli atomi di elio-3 ed elio-4 si combinano per formare berillio-7 (quattro protoni e tre neutroni) e raggi gamma.
- Un atomo di berillio-7 cattura un elettrone per diventare un atomo di litio-7 (tre protoni e quattro neutroni) e un neutrino.
- Il litio-7 si combina con un protone per formare due atomi di elio-4.
Gli atomi di elio-4 sono meno massicci dei due atomi di idrogeno che danno inizio al processo, quindi la differenza di massa viene convertita in energia, come descritto nella teoria della relatività di Einstein (E=MC²). L'energia viene emessa sotto varie forme di luce: ultravioletta, raggi X, luce visibile, infrarossi, microonde e onde radio.
Il sole emette anche le particelle cariche (neutrini, protoni) che lo compongono vento solare. Questa energia raggiunge la Terra, riscaldando il pianeta, controllando il clima e fornendo energia per la vita. Non saremo danneggiati dalle radiazioni solari finché l’atmosfera terrestre ci proteggerà.
Zona di trasferimento radiativo e zona convettiva
Zona di trasferimento radiativo situato fuori dal nucleo e costituisce il 45% del raggio solare. In questa zona, l'energia dal nucleo viene trasferita verso l'esterno dai fotoni (particelle di luce). Un fotone, una volta prodotto, percorre circa 1 micron (1 milionesimo di metro) e viene poi assorbito da una molecola di gas. Dopo questo assorbimento, la molecola di gas si riscalda e riemette un altro fotone della stessa lunghezza d'onda. Il fotone riemesso viaggia per il micron successivo prima di essere assorbito dalla molecola di gas successiva e il ciclo si ripete. Ogni interazione di fotoni e molecole di gas affinché un fotone passi attraverso la zona di trasferimento radiativo richiede molto tempo, fino a milioni di anni, ma in media 170.000 anni. Per questo viaggio sono necessari circa 10 25 assorbimenti e riemissioni.
Zona convettivaè lo strato esterno e costituisce il 30% del raggio del Sole. È dominato da correnti convettive che trasportano energia verso l'esterno. Queste correnti convettive sollevano il gas caldo in superficie, mentre la sostanza più fredda della fotosfera affonda più in profondità nella zona convettiva. Nelle correnti convettive, i fotoni raggiungono la superficie più velocemente del processo di trasferimento radiativo che avviene nella zona di trasferimento radiativo.
L'intero processo di viaggio impiega un fotone circa 200.000 anni per raggiungere la superficie del Sole.
Atmosfera del sole
Abbiamo finalmente raggiunto la superficie del Sole. Proprio come la Terra, il Sole ha un'atmosfera. Tuttavia, questa atmosfera è composta da fotosfera, cromosfera E corone .
Il sole visto attraverso un telescopio
Fotosferaè la regione più bassa dell'atmosfera del Sole ed è la regione che possiamo vedere. L'espressione "Superficie del Sole" si riferisce solitamente alla fotosfera. La fotosfera ha uno spessore compreso tra 100 e 400 chilometri e una temperatura media di 5800 gradi Kelvin.
Cromosfera Il guscio esterno del Sole ha uno spessore di circa 2000 chilometri. La temperatura della cromosfera aumenta da 4.500 a 10.000 gradi Kelvin e si ritiene che venga riscaldata per convezione nella fotosfera sottostante. In questo caso si verificano emissioni calde sottili e lunghe, le cosiddette spicole. La lunghezza di una spicola può raggiungere i 5.000 chilometri e la sua “vita” può durare diversi minuti. Sulla superficie del Sole si possono vedere fino a 70.000 spicole contemporaneamente. Questo crea un effetto visivo simile a una prateria in fiamme.
Anse coronariche al Sole
Coronaè l'ultimo strato del Sole e si estende per diversi milioni di chilometri nello spazio. Si vede meglio durante un'eclissi solare e nelle immagini a raggi X del Sole. La temperatura della corona è, in media, di 2.000.000 di gradi Kelvin. Sebbene nessuno sappia perché la corona sia così calda, si ritiene che sia causata dal magnetismo del sole. La corona presenta zone luminose (calde) e zone scure chiamate fori coronali. I buchi coronali sono relativamente freddi e producono vento solare.
Attraverso il telescopio vediamo diverse caratteristiche interessanti del Sole che potrebbero avere conseguenze sulla Terra. Consideriamone tre: macchie solari, protuberanze e brillamenti solari.
Macchie solari, protuberanze e brillamenti solari
Aree buie e fresche chiamate macchie solari appaiono sulla fotosfera. Le macchie solari appaiono sempre in coppia e sono intensi campi magnetici (circa 5.000 volte più potenti del campo magnetico terrestre) che attraversano la superficie. Le linee di campo escono da una macchia solare e rientrano da un'altra.
L'attività solare si verifica come parte di un ciclo di 11 anni ed è chiamato ciclo solare, dove ci sono periodi di attività massima e minima.
Non si sa cosa causi questo ciclo di 11 anni, ma sono state proposte due ipotesi:
1. La rotazione irregolare del Sole distorce anche le curve delle linee del campo magnetico. Attraversano la superficie formando coppie di macchie solari. Alla fine, le linee di campo si disgregano e l’attività solare diminuisce. Il ciclo ricomincia.
2. Enormi cerchi di gas a forma tubolare provenienti dall'interno del Sole compaiono ad alte latitudini e iniziano a muoversi verso il suo equatore. Quando rotolano uno dopo l'altro, formano delle macchie. Quando raggiungono l'equatore si disintegrano e le macchie scompaiono.
A volte le nubi di gas della cromosfera iniziano a crescere e ad orientarsi lungo le linee del campo magnetico proveniente da coppie di macchie solari. Questi archi di gas sono chiamati protuberanze solari .
Le protuberanze possono durare due o tre mesi e raggiungere i 50.000 chilometri o più sopra la superficie del Sole. Una volta raggiunta questa altitudine, possono esplodere in pochi minuti o ore e trasmettere grandi volumi di materiale attraverso la corona e nello spazio a velocità fino a 1.000 chilometri al secondo. Queste eruzioni si chiamano espulsione di massa coronale.
A volte in gruppi complessi di punti si verificano esplosioni acute e forti. Si chiamano brillamenti solari .
Si ritiene che i brillamenti solari siano causati da improvvisi cambiamenti nel campo magnetico in un'area in cui è concentrato il campo magnetico del Sole. Sono accompagnati dal rilascio di gas, elettroni, luce visibile, luce ultravioletta e raggi X. Quando questa radiazione e queste particelle raggiungono il campo magnetico terrestre, interagiscono con esso ai suoi poli magnetici riceventi luci (nord e sud).
Aurora boreale
I brillamenti solari possono anche interrompere le comunicazioni, i sistemi di navigazione e persino le reti elettriche. Le radiazioni e le particelle ionizzano l'atmosfera e impediscono alle onde radio di viaggiare tra i satelliti e la terra o tra terra e terra. Le particelle ionizzate nell'atmosfera possono causare correnti elettriche nelle linee elettriche e causare sbalzi di tensione. Questi sbalzi di tensione possono sovraccaricare la rete elettrica e causare interruzioni.
Tutta questa attività vigorosa richiede energia, che è disponibile in quantità insufficienti. Alla fine il Sole finirà il carburante.
Il destino del sole
Il sole splende da circa 4,5 miliardi di anni. La dimensione del Sole è un equilibrio tra la pressione verso l'esterno creata dal rilascio dell'energia di fusione nucleare e la spinta della gravità verso l'interno. Nel corso dei suoi 450.000.000 di anni di vita, il raggio del Sole è diventato più grande del 6%. Ha abbastanza idrogeno da bruciare in circa 10 miliardi di anni, il che significa che gli restano ancora poco più di 5 miliardi di anni durante i quali il Sole continuerà ad espandersi allo stesso ritmo.
Man mano che il combustibile a idrogeno si esaurisce, la luminosità e la temperatura del Sole aumenteranno. Tra circa 1 miliardo di anni, il Sole diventerà così luminoso e caldo che la vita sulla Terra rimarrà solo negli oceani e ai poli. Tra 3,5 miliardi di anni la temperatura sulla superficie terrestre sarà la stessa di Venere. L’acqua evaporerà e la vita sulla superficie della Terra cesserà. Quando il nucleo del Sole esaurirà l'idrogeno combustibile, inizierà a collassare sotto il peso della gravità. Quando il nucleo si contrae, si riscalda e questo riscalderà gli strati superiori, facendoli espandere e innescando la reazione di combustione dell’idrogeno negli strati superiori del Sole. Man mano che gli strati esterni si espandono, il raggio del Sole aumenterà e diventerà gigante rosso, una stella anziana.
Il Sole tra 3,5 miliardi di anni
Il raggio del Sole rosso aumenterà di 100 volte quando raggiungerà l'orbita terrestre, così che la Terra sprofonderà nel nucleo della gigante rossa ed evaporerà. Qualche tempo dopo, il nucleo diventerà abbastanza caldo da provocare la fusione del carbonio e dell'ossigeno dall'elio. Il raggio del Sole diminuirà.
Quando il combustibile elio sarà esaurito, il nucleo ricomincerà ad espandersi e contrarsi. Il guscio superiore del Sole verrà strappato e si trasformerà in una nebulosa planetaria, e il Sole stesso diventerà Nana bianca la dimensione della Terra.
Alla fine, il Sole si raffredderà gradualmente fino a diventare quasi invisibile nana nera. L’intero processo richiederà diversi miliardi di anni.
Quindi, per il prossimo miliardo di anni, il Sole sarà sicuro per l’umanità. Si può solo immaginare altri pericoli, ad esempio gli asteroidi.
PostScience sfata i miti scientifici e presenta ai lettori i commenti dei nostri esperti che spiegano le idee sbagliate più comuni. Abbiamo chiesto ai nostri autori di parlare delle ragioni per cui si sono formate alcune idee consolidate sul Sole.
Non c'è acqua sul Sole
Non è vero. La frase che c'è acqua sul Sole suona molto strana, tuttavia, c'è acqua sul Sole, e ce n'è parecchia. Da dove viene e in che forma esiste? L'acqua ha una formula molto semplice: per formarsi ha bisogno solo di idrogeno e ossigeno. Entrambi sono presenti in abbondanza sul Sole. Tuttavia, questo non è affatto sufficiente perché si formi necessariamente acqua. Ad esempio, il Sole ha tutti i componenti per formare una molecola di DNA, ma ciò non significa che questa molecola possa esistere lì, poiché, ovviamente, verrà immediatamente distrutta sotto l'influenza della temperatura. In altre parole, non tutte le molecole possono esistere sul Sole, ma solo quelle più stabili e senza pretese. Una di queste molecole è in particolare il monossido di carbonio (CO), che è estremamente stabile grazie al cosiddetto triplo legame di valenza. Un'altra molecola è l'azoto (N2). E stranamente, questa è anche una molecola d'acqua che, grazie a una felice coincidenza, è una delle più durevoli in natura. Quindi c'è acqua sul Sole, e sebbene in termini percentuali le molecole d'acqua costituiscano una frazione insignificante della massa del Sole, in termini assoluti ci sono più riserve di acqua dolce sul Sole che in qualsiasi altra parte del nostro Sistema Solare.
Si può notare che poiché le molecole, comprese le molecole d'acqua, sono sensibili alla temperatura, si formano prevalentemente in regioni a bassa temperatura. Sul Sole, tali aree sono macchie solari con una temperatura di soli circa 4,5mila gradi (sono circondate da aree con una temperatura di 6mila gradi). È nelle macchie, nonché in uno strato molto stretto sotto la superficie del Sole, chiamato regione di temperatura minima, che si concentrano le principali riserve d'acqua del Sole. Quindi, in un certo senso, quando le persone nel Medioevo credevano che le macchie solari fossero laghi d'acqua sulla superficie del sole, in un certo senso non erano molto lontani dalla verità.
Sergej Bogachev
Il sole è sempre in un posto
Non è vero. Il Sole è una stella tipica, di cui ce ne sono molte nell'Universo. Si trova nello spazio, dove sono concentrati la maggior parte del gas e delle stelle formati da questo gas. La nostra Galassia ha una struttura a spirale e le stelle sono concentrate nei suoi bracci, tra di loro e così via. Tutti loro, come il Sole, ruotano attorno al centro della Galassia. Per il Sole, il movimento attorno al centro della Galassia avviene ad una velocità di 217 chilometri al secondo. La velocità è elevata, ma poiché la scala è enorme, il Sole compie la sua rivoluzione in circa 250 milioni di anni (anno galattico). Pertanto, il Sole si muove continuamente nello spazio attorno al centro della Galassia.
Il Sole è il centro del Sistema Solare, che comprende il Sole stesso come corpo centrale e i pianeti, che hanno pochissima massa e quindi ruotano attorno al Sole, avendo poco effetto sul movimento del Sole stesso. La massa del Sole è molto maggiore della massa di tutti i pianeti, quindi il centro di massa del Sistema Solare si trova all'interno del Sole stesso. Poiché i pianeti si muovono a velocità diverse e cambiano la loro posizione rispetto al Sole, il centro di massa si sposta all'interno del Sole e il Sole ruota attorno a questo centro di massa muovendosi al suo interno. Pertanto, il movimento del Sole avviene attorno al centro della Galassia e al centro di massa del Sistema Solare.
Vladimir Kuznetsov
In estate il Sole è più vicino alla Terra che in inverno
Non è vero. Partiamo dal fatto che la distanza tra il Sole e la Terra non è infatti costante, ma cambia durante l'anno. Ciò è dovuto al fatto che la Terra ruota attorno al Sole non in un cerchio, ma "quasi in un cerchio". La figura rappresentata dall'orbita della Terra, come le orbite di tutti gli altri pianeti del nostro sistema solare, è chiamata ellisse. In generale, le orbite dei pianeti possono essere allungate arbitrariamente. In particolare, Plutone ha un'orbita tale che durante l'estate plutoniana si avvicina al Sole a una distanza di “soli” 4,5 miliardi di chilometri, e in “inverno” si allontana dal Sole di 7,5 miliardi. A proposito, un anno su Plutone dura 250 anni. Se l'orbita della Terra fosse simile all'orbita di Plutone, allora la dimensione apparente del Sole nel cielo cambierebbe due volte durante l'anno, e i flussi di calore e luce che cadono sulla Terra in inverno e in estate differirebbero di un fattore pari a 4. La temperatura media sulla Terra in inverno sarebbe di circa meno 50 °C all'equatore, ai poli di circa meno 150 °C e, molto probabilmente, semplicemente non ci sarebbe nessuno a leggere queste righe. Fortunatamente, l'orbita della Terra è quasi un cerchio. La distanza media tra il Sole e la Terra è di quasi 150 milioni di chilometri (la luce percorre questa distanza in poco più di 8 minuti). Nel punto più vicino dell'orbita, la Terra si avvicina al Sole di 2,5 milioni di chilometri e nel punto più lontano si allontana alla stessa distanza. La variazione corrispondente della distanza è solo dell'1,5%. La dimensione apparente del disco solare nel cielo cambia della stessa frazione durante tutto l'anno. Naturalmente, la maggior parte delle persone non se ne accorge nemmeno.
Eppure, quando il Sole è più vicino alla Terra: in estate o in inverno? La risposta a questa domanda è nota: la Terra attraversa il punto più vicino della sua orbita ogni anno all'incirca nello stesso periodo, quasi immediatamente dopo le vacanze di Capodanno, intorno al 3-4 gennaio. In altre parole, in questo momento il Sole può essere visto nel cielo il più grande possibile. Fa almeno un po' più caldo oggi? A rigor di termini sì, poiché la vicinanza al Sole aumenta la temperatura media di 2-3 gradi, ma, ovviamente, il cambio delle stagioni con l’orbita terrestre che abbiamo non è in alcun modo correlato alla distanza dal Sole. Molto più importante nella nostra vita terrena è l’altezza del Sole sopra l’orizzonte e, di conseguenza, la densità dei raggi solari che cadono sulla superficie terrestre. E, soprattutto alle alte latitudini, dove si trova la maggior parte del nostro Paese, cambia durante l'anno non dell'1-2%, ma più volte.
Esiste però un modo molto più semplice per capire che le stagioni non hanno nulla a che fare con la distanza dal Sole. Basti ricordare che gennaio è il mese centrale dell'inverno solo nell'emisfero settentrionale. Nell’emisfero meridionale, il picco estivo si verifica nello stesso periodo. Di conseguenza, per la maggior parte degli abitanti del Sud America, il fatto che il Sole sia più vicino a gennaio probabilmente non sembra così sorprendente come per noi.
Sergej Bogachev
Dottore in scienze fisiche e matematiche, ricercatore capo del laboratorio di astronomia solare a raggi X dell'Istituto fisico Lebedev
Il sole è fatto di lava ardente
Non è vero. Il Sole, come una tipica stella, si è formato durante la compressione di una protonube. Si ritiene che il Sole sia una stella di terza generazione. Quando si verificò l'esplosione e si formò l'Universo, si formarono particelle elementari e idrogeno, il gas cominciò a essere compresso gravitazionalmente, formando ammassi di galassie, galassie, ammassi di stelle e le stelle stesse. Poi queste stelle sono esplose e la loro materia è stata lanciata nello spazio interstellare. Il Sole si è formato da materia interstellare presente due volte nelle stelle, che è collassata ed è esplosa. Oltre all'idrogeno, contiene elementi pesanti che si formano ad alta pressione, cioè durante la compressione di una stella.
La sostanza di cui è composto il Sole corrisponde all'abbondanza cosmica di elementi, tra cui predomina l'idrogeno. Inoltre, in esso si sono formate piccole impurità di vari elementi pesanti e, se guardiamo il Sole, vediamo le linee di emissione di questi elementi, cioè questo è plasma riscaldato ad alta temperatura. Non può trasformarsi nella sostanza che vediamo sulla Terra, in un corpo solido e così via, perché è riscaldato ad alta temperatura e la fonte di questa energia sono le reazioni termonucleari che si verificano nelle profondità del Sole. Questa è l'energia termonucleare che vogliamo ottenere sulla Terra. Le condizioni per il verificarsi di reazioni nucleari sorgono a causa dell'alta pressione e dell'alta temperatura al centro del Sole; sotto forma di radiazione, l'energia nucleare rilasciata si diffonde verso l'esterno e ionizza tutto, sia l'interno del Sole che la corona solare. Successivamente, il plasma solare si trasforma in vento solare e ne rileviamo le particelle. Questo è ciò che esce dal Sole stesso, questo è il plasma di cui è composto.
Vladimir Kuznetsov
Dottore in Scienze Fisiche e Matematiche, Direttore dell'Istituto di Magnetismo Terrestre, Ionosfera e Propagazione delle Onde Radio dell'Accademia Russa delle Scienze, membro a pieno titolo dell'Accademia Internazionale di Astronautica
In futuro, il Sole aumenterà di dimensioni e distruggerà tutta la vita sulla Terra.
Questo è vero. Ci sono stelle chiamate "giganti rosse". Hanno all'incirca la stessa massa del Sole, ma hanno circa il doppio della sua età. E a parità di massa, la loro dimensione è decine di volte maggiore della dimensione del nostro Sole. La teoria dell'evoluzione stellare, che ora è ben sviluppata, lo spiega in modo abbastanza naturale - come risultato dei cambiamenti evolutivi che si verificano nelle stelle dopo che il combustibile termonucleare (idrogeno) si esaurisce gradualmente nelle loro profondità, dove avviene la reazione termonucleare di conversione dell'idrogeno in l'elio sta ora avendo luogo. Lo stesso aumento di dimensioni si verificherà sicuramente con il Sole. In futuro, dovrebbe gradualmente espandersi fino a raggiungere dimensioni tali che l'orbita di Venere finirà probabilmente all'interno della nostra stella. Allo stesso tempo, la quantità di energia emessa dal Sole supererà notevolmente il livello attuale.
Naturalmente, in questo momento, non solo la vita sulla Terra sarà impossibile, ma in generale l’acqua scomparirà dal nostro pianeta, l’atmosfera evaporerà e ciò che rimarrà sarà un deserto secco e caldo. Ma ciò accadrà in un futuro molto lontano, ad almeno 5 miliardi di anni dalla nostra epoca. Questo è un periodo di tempo colossale, è quasi cento volte più lungo del periodo di tempo che ci separa dall'era dei dinosauri, quando le persone non esistevano affatto. Pertanto, non dobbiamo preoccuparci del destino dei nostri lontani discendenti. Se una società altamente sviluppata sopravviverà fino a quel momento, le sue possibilità saranno inimmaginabilmente alte per noi e le persone troveranno sicuramente un modo per trovare un posto più adatto in cui vivere.
Anatolij Zasov
Dottore in Scienze Fisiche e Matematiche, Professore del Dipartimento di Astrofisica e Astronomia Stellare, Facoltà di Fisica, Università Statale di Mosca, Capo del Dipartimento di Astronomia Extragalattica, SAI MSU