El Sol

El Sol

El diámetro del Sol es aproximadamente 109 veces el de la Tierra. La mayoría de su masa consta de hidrógeno.

Geografía

Palabras clave

Sol, estructura del Sol, sistema solar, Vía Láctea, hidrógeno, helio, fusión, erupción solar, mancha solar, fotosfera, cromosfera, corona solar, viento solar, granulación, prominencia, sonda espacial, astronomía, física atómica, física de partículas, geografía, física

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La Vía Láctea

El Sol es la estrella central del Sistema Solar. La distancia desde el Sol hasta el centro de la Vía Láctea es de 25 000 a 28 000 años luz. El Sol está a la mitad de su ciclo de vida que en total durará alrededor de 12 000 millones de años. Cuando se agote su combustible de hidrógeno, se transformará en una gigante roja.
La Tierra está a 150 millones de km (UA = unidad atmosférica) de distancia del Sol, es decir, la luz del Sol tarda 8,3 minutos luz en llegar a la Tierra.

El diámetro del Sol es aproximadamente 109 veces el de la Tierra. Tres cuartas partes de su materia es hidrógeno que se transforma en helio mediante fusión nuclear interna y al mismo tiempo libera energía. La presión en el interior del Sol es tan grande como 150 millones de toneladas por centímetro cuadrado.
Como es de una materia llamada plasma, las zonas que se encuentran en diferentes latitudes tienen diferentes velocidades de rotación. Las partes ecuatoriales completan un giro cada 25 días, mientras que los polos lo hacen cada 32 días, causando alteraciones en el campo magnético lo que conduce a la formación de manchas y prominencias solares.
Su atmósfera está dividida en estratos (la fotosfera, la cromosfera, y la corona solar) que se fusionan gradualmente con el espacio interplanetario.
El Sol tarda alrededor de 225-250 millones de años, a una velocidad de 220 km/s, en completa una órbita alrededor del centro de la Galaxia.

Definiciones de términos:

Estrella: Es una esfera gigante de gas caliente, por lo tanto, luminosa, unida por gravedad. Irradia la gran energía liberada por la fusión de núcleos atómicos en su núcleo central. (En su superficie la temperatura alcanza varios miles de grados centígrados. Tiene una atmósfera que en su mayoría se compone de hidrógeno.) Su materia tiene una estructura de capas esféricas.

Unidad astronómica: Es una unidad de longitud equivalente a la distancia media entre la Tierra y el Sol, o a la longitud del semieje mayor de la órbita de la Tierra (149 600 000 km).

Erupción solar (llamarada solar): Un cambio repentino del brillo solar de la cromosfera y fotosfera del Sol que, por lo general, ocurre alrededor de las manchas solares. Las erupciones duran entre 10 y 45 minutos, con frecuencia ocurren 9 o 10 veces al día.

Protuberancia solar: Erupción de gas en forma de un lazo o géiser flotando sobre la superficie del Sol. Su diámetro puede llegar a alcanzar el del Sol. Consiste en partículas cargadas de electricidad que se mueven a lo largo de las líneas del campo magnético.

Viento solar: Un flujo de partículas cargadas que salen de la corona solar, consiste principalmente en electrones y protones.

Mancha solar: Una región de la superficie solar donde el campo magnético es más fuerte que en sus alrededores. Una macha solar puede llegar a medir hasta 200 000 km de diámetro. Las machas pueden durar desde algunas horas hasta varios meses.

Aurora polar: Un fenómeno luminoso temporal, causado por partículas cargadas que entran en la atmósfera por el Polo Norte y el Polo Sur. Se produce mediante la excitación eléctrica de átomos de oxígeno y nitrógeno, su frecuencia está relacionada con la actividad de la superficie solar (actividad de manchas solares).

El Sol

  • cromosfera
  • granulación
  • mancha solar
  • prominencia
  • erupción solar
  • corona solar

Vista transversal

  • cromosfera
  • zona convectiva
  • 2 millones de grados Kelvin
  • zona radiativa
  • núcleo 14,5 millones de grados Kelvin
  • fotosfera 6000 K
  • corona solar

Datos:

– Diámetro: 1 392 000 km (109 veces mayor que el de la Tierra)

– Masa: 1,989 x 10³⁰ kg (333 000 veces mayor que la de la Tierra)

– Densidad media: 1,4 g/cm³

– Temperatura superficial: 5 780 K

– Período de rotación: 25,4 días

– Luminosidad: 3,85 x 10²⁶ W (6300 W/cm²)

Proceso de la fusión

Animación

  • cromosfera
  • zona convectiva
  • zona radiativa
  • núcleo 14,5 millones de grados Kelvin
  • fotosfera 6000 K

El Sistema Solar

Imágenes

  • Mancha solar
  • Mancha solar
  • Erupción solar
  • Erupción solar
  • Prominencia
  • Prominencia
  • Corona solar
  • Corona solar

Narración

El Sol en las civilizaciones antiguas se idolatraba y se consideraba un fenómeno sobrenatural. En Egipto se llamaba Amon, en Mesopotamia Shamash y en Grecia llevaba el nombre de Apolo. Anaxágoras, el filósofo griego en el siglo V antes de Cristo fue el primero que trató de dar una explicación científica a la existencia del Sol. Según él el Sol era un gran globo de hierro candente. Su extraña opinión fue considerada una blasfemia y lo encarcelaron. Galileo Galilei tras construir su telescopio investigó el Sol también y descubrió las manchas solares, más tarde Isaac Newton separó los componentes de la luz solar blanca con la ayuda de un prisma. Usando estos resultados y métodos, William Herschel descubrió la radiación infrarroja hacia el año 1800.

Después de las muchas investigaciones que se realizaron durante del siglo XIX, Joseph von Fraunhofer observó por primera vez las líneas de absorción en el espectro solar. Mediante su análisis se pudieron sacar conclusiones en cuanto a la composición química de la atmósfera solar. Hans Bethe elaboró la teoría de la fusión que proporcionó una explicación a la producción de la energía solar.
Las primeras sondas espaciales entre 1959 y 1968 fueron las sondas Pioneer, de la NASA y sirvieron para observar el Sol. Giraban alrededor de este en una órbita parecida a la de la Tierra, manteniendo siempre la misma distancia del Sol y permitieron investigar a fondo el fenómeno del viento solar. Ellas fueron las que descubrieron el campo magnético del Sol. La sonda espacial Helio 1, que era una sonda común entre Alemania y los Estados Unidos, fue lanzada en 1974 y se situó dentro de la órbita de Mercurio, desde la que observó el Sol y realizó investigaciones. Desde la estación espacial Skylab investigaron con un telescopio espacial la radiación solar de rayos X. La sonda Ulysses estudió el Sol traspasando las órbitas y el plano circulatorio de los planetas y así proporcionó abundante nueva información sobre los polos del Sol también. La principal sonda para la observación del Sol es SOHO que se sitúa siempre entre el Sol y la Tierra. Desde 1995 fotografía continuamente el Sol en el rango visible y en el rango ultra-violeta.
En los últimos años numerosas nuevas sondas espaciales contemplan nuestra gran estrella, esto constituye un importante trabajo ya que su actividad tiene grandes influencias en el tiempo y el clima de la Tierra. La energía y la luz que la Tierra recibe del Sol tiene cada vez más usos: con la ayuda de placas y plantas solares se produce energía eléctrica y termosolar.

El Sol es una enana amarilla, una estrella común. Ahora tiene 4600 millones de años que es casi la mitad de su vida, que supuestamente durará unos 12 000 millones de años. Tres cuartas partes de su materia es hidrógeno que se transforma en helio mediante fusión nuclear interna y al mismo tiempo libera una gran energía en forma de fotones. Cuando se agote su combustible se contraerá, empequeñeciéndose, pero su núcleo se calentará tanto que comenzará la transformación de su helio en carbón. Este proceso se acompañará con más producción de energía, así la estrella crecerá a un tamaño cientos de veces mayor (tragando posiblemente la Tierra a su paso). Su superficie será menos caliente que ahora y se transformará en una estrella llamada gigante roja. Este estado del Sol durará relativamente poco tiempo.

Después de terminar la fusión, la presión interna decrecerá mucho y por su atracción giratoria la estrella se derrumbará definitivamente. Se convertirá en una enana blanca que tendrá el tamaño de la Tierra, aunque con una densidad enorme. Durante muchos miles de millones de años irá enfriándose.

Al no ser una estrella sólida sino de una materia llamada plasma, las zonas que se encuentran en diferentes latitudes tienen diferentes velocidades de rotación: las partes ecuatoriales completan un giro cada 25 días, mientras que los polos lo hacen cada 32 días. Su atmósfera está dividida en estratos: la fotosfera, la cromosfera, y la corona solar, que se fusionan gradualmente con el espacio interplanetario. Su corona es visible desde la Tierra durante un eclipse solar.

El 99,87% de la masa total de nuestro Sistema Solar se concentra en la estrella central. Esta enorme masa le proporciona al Sol una enorme gravitación y con ella mantiene unido a todo el sistema y dirige los movimientos de los planetas y astros más pequeños. El sol emite una gran energía, principalmente en forma de radiación ultravioleta, visible e infrarroja, pero también emite en menor cantidad otro tipo de radiación: desde rayos gamma y rayos X, hasta ondas de radio.

El Sol también emite partículas elementales que son principalmente protones y electrones, que forman el llamado viento solar. En el núcleo del Sol, según los cálculos, reina una temperatura de 14 o 15 millones de kelvins, una presión de 3×10¹¹ atmósferas y la densidad es de 155 gr/cm³.

El núcleo central del Sol, que mide un cuarto del radio solar, funciona como un reactor de fusión nuclear donde la energía se libera en forma de fotones de gran energía, rayos gamma y rayos X, durante una fusión de elementos ligeros que se transforman en elementos más pesados.
Durante el proceso de fusión, los núcleos de deuterio y tritio (ambos isótopos del hidrógeno) se fusionan. Los núcleos de deuterio consisten en un protón y un neutrón, mientras que los núcleos de tritio contienen un protón y dos neutrones.
En su reacción de fusión, se produce un núcleo de helio, que consiste en dos protones y dos neutrones. Esta reacción libera un neutrón y energía en forma de fotones. Los protones solo pueden vencer su repulsión electrostática y colisionar, a una alta velocidad, es decir, a una gran temperatura.

Nuestro Sol podrá continuar irradiando a este nivel aún durante 6 o 7 mil millones de años. Alrededor de su núcleo hay una zona de radiación que ocupa hasta el 70% de su radio. En esta zona los fotones a menudo colisionan o son absorbidos y después irradian, por eso, un fotón puede tardar casi 10 mil años en llegar a la superficie. En la zona cercana a la superficie del Sol, en la capa exterior que ocupa un 25 o 30% del radio solar, se produce una convección a gran escala, por eso se le llama zona de convección. El calor llega a la fotosfera a través del flujo de materia desde donde se irradia hacia el espacio.

La atmósfera del Sol contiene sobre todo elementos ligeros químicos: hidrógeno (71%), helio (27%) y un 2% de elementos más pesados. El núcleo contiene sólo un 35% de hidrógeno.

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