CONOSCENZA BASE DEL SOLE 4c) STRUTTURA INTERNA: IL TRASPORTO DI ENERGIA.

Le reazioni responsabili per la produzione di energia della stella avvengono nel nucleo centrale che ha circa 140.000 mila chilometri di raggio, dove la temperatura ultrapassa i 15 milioni di gradi e la densitá arriva a valori dell´ordine dei 150.000Kg M³. In queste reazioni lo 0,7% della massa é trasformata in radiazioni gamma, fotoni con una ampiezza di onda cortissimo e pertanto molto energetiche e penetranti. Questa energia fugge a un ritmo imposto per l´opacitá della materia stellare. Nel “cuore” del Sole, un fotone non percorre piú di un centimetro prima di soffrire una interazione e, in media, un fotone soffre circa 10²⁰ interazioni prima di arrivare alla superficie, il che dimora vari milioni di anni.

Nel Sole, le reazioni responsabili per la produzione di energia avvengono nel nucleo e il trasporto dell´energia avviene per radiazione (dal centro foni a circa 200 mila chilometri della superficie) e per convenzione (negli strati superiori).

Subito dopo vi é uno strato di 356 mila chilometri di spessore (involucro radiativo) dove i fotoni, che perdono gradativamente la loro energia nel loro cammino per arrivare alla superficie perché sono continuamente assorbiti e rimessi dagli atomi di gas, che a queste profonditá é trasparente. In questo caso si dice che il trasporto di energia é radiativo (o per radiazione) il che significa che i fotoni si portano dalle zone piú calde verso le zone con minore temperatura dove cedono parte della loro energia al gas.

L`energia che é liberata nell´interno del Sole é nella proporzione del 98% importata dai fotoni gamma e il resto dai neutrini. La radiazione visibile del Sole, che ci arriva dalla sua fotosfera, é costituita da fotoni emessi sotto forma di radiazioni gamma nel centro della stella, impiegano diversi milioni di anni per arrivare alla superficie, perdendo poco a poco la loro energia in ogni diffusione. In contropartita i neutrini attraversano il Sole senza difficoltá in appena 2 secondi.

Questo tipo di trasporto di energia risulta fino a circa 200.000 chilometri sotto la fotosfera, dove la temperatura scende a 2 milioni di gradi e la densitá a circa 140 kg m^-3. In queste condizioni il gas diventa opaco; consequentemente assorbe i fotoni che arrivano dagli strati inferiori e si riscalda a spese della sua energia. Si genera intanto una instabilitá che porta il fluido come un tutto a spostarsi: “bolle” di gas caldo e piú leggero si alzano fino alla fotosfera (superficie), dove cedono la loro energia in forma di luce visibile, raffreddandosi prima di scendere nuovamente per le zone piú calde, ritornando ad assorbire energia dal gas circostante. Questa forma di trasporto si chiama convenzione e avviene in tutto questo strato chiamato involucro convettivo, che costituisce appena il 1,7% della massa della stella. L´effetto di questi spostamenti é quello di avere un flusso di energia dagli strati caldi verso quelli con temperature inferiori.

Simulazione della convenzione. La figura mostra le fluttuazioni della temperatura in uno strato di gas turbolento e instabile (metá superiore) in convenzione con uno strato di gas piú stabile (metá inferiore).

Si registra cosí nella superficie del Sole a livello di fotosfera una temperatura dell´ordine dei 5.800 K e meno di 10^-9 kg m^-2 di pressione.

SAND-RIO