Sol

Sol Concepto: Estrella común del tipo G2, una más entre los 100.000 millones de estrellas de la galaxia.

Sol. Es el elemento más importante en el Sistema solar, por ser la mayor estrella. Contiene aproximadamente el 98% de la masa total del sistema solar. Se requerirían ciento nueve Tierras para completar el disco solar, y el interior podría contener más de 1.3 millones de Tierras. La capa exterior visible del astro rey se llama la Fotosfera y tiene una temperatura de 6,000°C, 11,000°F. Esta capa tiene una apariencia manchada debido a las turbulentas erupciones de energía en la superficie.

Características

El Sol es una estrella común del tipo G2, una más entre los 100.000 millones de estrellas de la Galaxia. Tiene una temperatura 5800 K superficie,15,600,000 K núcleo, diámetro 1,390,000 km y una masa de1.989e30 kg.Es, con mucho, el mayor objeto del sistema solar. Se ha personificado en muchas mitologías: Los Griegos le llamaron Helios y los Romanos le llamaron Sol.

Está formado por alrededor de un 75% de Hidrógeno y un 25% de Helio en masa 92.1% de hidrógeno y 7.8% de helio en número de átomos; el resto metales sólo alcanza un 0.1%. Estas proporciones cambian lentamente a medida que el sol convierte el hidrógeno en helio en su núcleo.

Las capas mas superficiales del sol muestran rotación diferencial: en el Ecuador la superficie gira una vez cada 25.4 días; cerca de los Polos tarda 36 días. Este extraño comportamiento se debe al hecho de que el no es un cuerpo sólido como la tierra. Efectos similares se pueden observar en los planetas gaseosos. La rotación diferencial se extiende considerablemente hacia el interior del sol pero el núcleo solar gira como un cuerpo sólido.

Las condiciones en el núcleo del sol son extremas. La temperatura alcanza los 15.6 millones de grados Kelvin y la presión es de 250.000 millones de atmósferas. Los gases del núcleo están comprimidos hasta una densidad 150 veces la del agua.

La energía radiante del sol 3.86e33 ergios/seg o 386 trillones de megavatios está producida por reacciones de fusión nuclear. Cada segundo unas 700, 000,000 toneladas de hidrógeno se convierten en 695, 000,000 toneladas de helio y 5, 000,000 toneladas igual a 3.86e33 ergios de energía en forma de rayos gamma.

A medida que viaja hacia la superficie, la energía es absorbida y reemitida continuamente a temperaturas cada vez menores de manera que cuando alcanza la superficie se ha convertido, principalmente, en luz visible. Durante el último 20% del camino hacia la superficie la energía es transportada mediante convección más que por radiación. Una pequeña región conocida como Cromosfera se extiende sobre la fotosfera.

La región altamente enrarecida situada por encima de la cromosfera se denomina Corona y se extiende millones de km. en el espacio pero sólo es visible durante los eclipses totales. La temperatura en la corona supera 1, 000,000 K. El campo magnético solar es muy fuerte en comparación con el terrestre y muy complejo. Su magnetosfera, también conocida como heliosfera se extiende hasta más allá de Plutón.

Además de luz y calor, el sol emite un chorro de baja densidad de partículas cargadas, principalmente electrones y protones, denominado viento solar que se propaga a través del sistema solar a unos 450 km/seg. El viento solar y las partículas mucho más energéticas eyectadas por las erupciones solares pueden tener efectos dramáticos en la Tierra que van desde sobrecargas en las redes eléctricas hasta interferencias de radio pasando por las bellísimas Aurora boreal.

Datos recientes recogidos por la Sonda Ulyses muestran que el viento solar que emana de las regiones polares fluye al doble de velocidad, 750 Km/seg, que el de latitudes menores. También parece que la composición del viento solar es diferente en las regiones polares.

El campo magnético solar parece ser sorprendentemente uniforme. El viento solar tiene un gran efecto en las colas de los cometas e incluso afecta de manera medible a las trayectorias de las sondas espaciales. Espectaculares bucles y prominencias son visibles a menudo en el borde solar.

La emisión del sol no es totalmente constante. Ni lo es la cantidad de manchas solares. Hubo un periodo de muy baja aparición de manchas durante la segunda mitad del siglo XVII llamado El mínimo de Maunder. Coincidió con un periodo inusualmente frío en el norte de Europa que a veces se denomina la pequeña edad del hielo. Desde la formación del sistema solar la emisión solar se ha incrementado en un 40%.

El sol tiene alrededor de 4.500 millones de años de edad. Desde su nacimiento ha consumido la mitad del hidrógeno de su núcleo. Continuará irradiando tranquilamente durante otros 5.000 millones de años, más o menos, aunque su luminosidad se doblará en ese periodo.

Pero en algún momento se acabará su provisión de hidrógeno. Entonces tendrán lugar cambios radicales que, según lo habitual para una estrella, producirán la destrucción total de la Planeta_Tierra y, probablemente, la creación de una nebulosa planetaria.

La contracción gravitacional

Por medio de la conservación de la energía, que había demostrado ser una herramienta útil, se analizaron otras causas posibles del origen de la luz y el calor del Sol. Se supuso entonces que la fuente de energía del Sol estaba en sí misma en la contracción gravitacional que sufría por el peso de sus componentes y como residuo de su origen a partir de una gran nube de gases que flotaba en el espacio.

Con la teoría de la contracción el Sol debía haber sido del tamaño de la órbita de la Tierra hace unos dieciocho millones de años y, por tanto, la Tierra debería ser más joven que esa edad, pero los geólogos y biólogos habían encontrado que la edad de la Tierra y por los procesos ocurridos en ella, era mucho mayor.

La radiactividad

Después que la Física y la Química habían logrado conocer de qué estaban compuesto el Sol y las estrellas por el estudio de su

Sol activo

espectro luminoso, se determinó que en el Sol había muchos elementos químicos, el principal era el hidrógeno seguido por el helio.

Con el descubrimiento de la radiactividad se encontró que en el Sol podía haber otra explicación para la misteriosa fuente de esa energía al parecer inagotable. Pero al tratar de buscar los elementos radiactivos en el Sol como el uranio y el plutonio, no se encontraron, sino hidrógeno y helio que no eran materiales radiactivos.

Sin embargo, la explicación más acertada parecía ser la relacionada con algún tipo de reacción nuclear en la que la masa se transformara en energía, pero no en la desintegración radiactiva de núcleos pesados.

Por otra parte la radiactividad sirvió para determinar cuál debería ser la edad de la Tierra, y que resultó ser de más de 4 500 000 000 de años. Por lo que el Sol debía ser mayor o aproximadamente igual.

El ciclo del hidrógeno solar

La producción de energía resultó estar conformada por el llamado ciclo protón-protón en el cual se producen tres colisiones seguidas, en este proceso cuatro núcleos de hidrógeno quedan fundidos en un núcleo de helio y desprenden una cantidad de energía.

A este tipo de reacción nuclear en el que los núcleos se unen y desprenden energía se le llamó fusión, pero la temperatura necesaria para producir la fusión en el Sol no se alcanza en la superficie, que sólo llega a 6 000°C, sino en su interior donde tienen lugar las reacciones en combinación con la fuerza gravitacional que comprime los gases hacia el núcleo del Sol. Así, la expansión que debía ocurrir por la gran temperatura era compensada por la atracción gravitacional.

Estructura

Se puede visualizar el Sol como un enorme horno atómico que, gracias a las altísimas temperaturas y presiones presentes en su núcleo, es capaz de fusionar hidrógeno para generar helio. Dicho en términos simples, este proceso implica que se fusionen 4 núcleos de hidrógeno con un protón cada uno para formar un núcleo de helio compuesto por 2 protones y 2 neutrones.

Sin embargo el núcleo de helio resultante solo tiene el 99.3% del peso de los 4 núcleos de hidrógeno, lo cual significa que en el proceso el 0.7% la masa se convierte en energía. Se estima que cada segundo el sol transforma cerca de 600 millones de toneladas de hidrógeno en 596 millones de toneladas de helio: los 4 millones de toneladas de masa faltante se han convertido en energía.

Es una cantidad difícil de imaginar, sobre todo si consideramos que cada gramo de masa convertido en energía equivale a quemar más de 3,000 litros de gasolina. Así, el sol proporciona alrededor de 6,200 watts, que equivalen a la luz generada por 62 focos de 100 watts, por cada centímetro cuadrado de su superficie. Solo una pequeña parte de esa energía llega a la tierra, mientras que el resto se dispersa en el espacio sideral.

Debido a la distancia promedio entre el sol y la tierra, aproximadamente 150 millones de kilómetros, la radiación solar tarda 8.5 minutos en llegar a la Tierra. Este lapso es insignificante si tomamos en cuenta que la energía generada en el centro del sol tarda cerca de un millón de años en alcanzar la superficie solar.

En su conjunto, el sol es una gigantesca esfera de gases calientes compuesta principalmente de hidrógeno 70% y helio 28%. También contiene carbono, nitrógeno, oxigeno y otros elementos que suman el 2% restante. Su estructura interna se caracteriza por una sucesión de capas esféricas.

Es difícil establecer con precisión los límites entre cada una de estas capas, así como las diferencias en su composición química, si bien es posible diferenciarlas por los fenómenos físicos que acontecen en ellas. El modelo más aceptado establece seis capas en la estructura del sol: núcleo, zona radiante, zona convectiva, fotosfera, cromosfera y corona.

Capas del Sol

Núcleo: En el núcleo del Sol tienen lugar las reacciones nucleares que producen toda la energía del astro, en ella se alcanza una

Capas del sol

temperatura de 14 000 000°C, todo está sometido a una gran presión y en él se transforma la materia en energía a un ritmo de 14 500 000 toneladas cada segundo y es emitida en forma de radiación gamma.

Fotosfera: Es la que emite luz y calor, su temperatura es de 600grados centígrados, en ella se encuentran las manchas solares, los granos de arroz y las protuberancias, son lenguas de fuego que se elevan a más de un millón de km de altura y son observables en los eclipses de sol totales sobre su corona. Literalmente, es una esfera de luz, la superficie visible del Sol.

Debe precisarse que cuando se dice superficie no se hace referencia, en este caso, a una superficie sólida, ya que la fotosfera está formada por una capa de gas.

Casi toda la luz que se recibe del Sol proviene de la fotosfera, aunque la fuente de energía se encuentre mucho más abajo, en el núcleo solar. La fotosfera tiene un espesor de aproximadamente 300 km. y temperaturas medias de 6.000 grados.

Cromosfera: Es donde tienen lugar las prominencias y los solar flanes. Es relativamente delgada con un espesor entre 9 000 y 16 000 km. A pesar de ser muy tenue y considerarse que es casi el vacío, exhibe una estructura muy bien definida y de ella se desprenden las espículas como hilos que forman patrones complejos.

Corona: Es la parte exterior del Sol. Es cien mil veces más opaca que la fotosfera. No es en realidad esférica, pues oscila, ondula y tiene cambios en su forma debido a la interacción del plasma que la forma con el campo magnético del Sol. La corona es sólo visible con el uso del coronógrafo o durante los eclipses. Los gases que escapan de la corona dan lugar al Viento Solar.

Zona radiante: Es una zona donde los gases altamente comprimidos reciben la energía de la radiación gamma que se produce en el núcleo del Sol. Esta radiación no es absorbida completamente por los átomos que forman los gases sino que rebota en ellos, se absorbe parcialmente y se dispersa con lo que se produce una disminución de su longitud de onda y se transforman en radiación X y ultravioleta

Zona convectiva: En esta zona los gases del Sol poseen un gradiente térmico suficiente para que se produzca el movimiento convectivo. Al estar los gases más fríos, son capaces de absorber los fotones provenientes de la zona radiante y por medio de la convección transmiten la energía a la fotosfera desde donde es emitida al exterior, con esto se produce un enfriamiento de los gases que vuelven a descender hasta volver a absorber la energía de la zona radiante.

La constante solar

La constante solar es la cantidad de energía recibida por la Tierra a la distancia media que nos separa del Sol, y su valor aproximado es de unas dos calorías por centímetro cuadrado y por minuto, es decir, cada minuto, a una Unidad Astronómica, en un cuadrado de dos centímetros de lado se reciben dos calorías.

El estudio y medición de esta constante es de extremo interés por que la supervivencia depende de la capacidad que se tenga para estar preparados y prevenir una hipotética variación importante de la constante solar. Un cambio de un 1% en la constante solar, produciría una alteración de la temperatura en la Tierra de 1 o 2° C. Teniendo en cuenta que durante la última glaciación, la temperatura media en el planeta era 5° C más fría que la actual, se pode hacer una idea de lo importante que es conocer bien al Sol.

Existen referentes históricos que podrían indicar una disminución de la constante solar. Desde 1430 a 1850 tuvo lugar la pequeña edad glacial, con un tiempo inusualmente frío en Europa y América. Dentro de este periodo se encuentra el conocido como mínimo de Maunder.

En 1893, Edward Maunder, tratando de realizar una gráfica de la actividad solar desde las primeras observaciones telescópicas de Galileo Galilei, encontró que entre 1640 y 1715 no existió prácticamente ningún registro de manchas.

Posteriormente se ha comprobado por otros métodos que, efectivamente, la actividad solar fue excepcionalmente baja en esos años. Irónicamente, el mínimo de Maunder coincide con el reinado de Luis XIV de Francia, el Rey Sol, El Estado soy yo.

Importancia de la energía solar

La energía solar, como su nombre lo indica, es producida por el sol, y representa una de las energías renovables más utilizadas en todo el planeta. Se puede aprovechar

Sol

básicamente para calentar algo, por ejemplo comida o agua, a través de calentadores de agua o estufas solares. Este tipo de uso recibe el nombre de energía solar térmica.

Pero su principal empleo se basa fundamentalmente en la producción de electricidad, que recibe la denominación de energía solar fotovoltaica. En el caso de la electricidad, es posible elaborarla mediante el uso de células o paneles solares. Asimismo, existen tanques, más conocidos como colectores solares, que al estar expuestos al sol, calientan el agua que contienen, la cual puede servir para ducharse, calefaccionar en el hogar o, incluso, para las piscinas.

Por otro lado, la energía proveniente del sol nos permite potabilizar el agua, como así también es importante en el secado, evaporación, destilación y refrigeración. La implementación de este tipo de energía contribuye a batallar contra el calentamiento global.

Sin embargo, por el momento, el acceso a la utilización de la misma es muy costoso para las personas, lo cual impide que su aprovechamiento se encuentre al alcance de todos. Su valor disminuirá cuando se logre la masificación del consumo de aquellos aparatos que funcionan con tal combustible. Pero fuera de los usos convencionales que se ha nombrado, el hombre se las ha ingeniado para emplear dicha energía renovable para crear algo realmente innovador: el automóvil solar.

Véase en el Sistema Solar

Sistema Solar
Sol	Mercurio	Venus	Tierra	Marte	Ceres	Júpiter	Saturno	Urano	Neptuno	Plutón	Eris	Sedna

Fuentes

• www.solarviews.com
• www.cubasolar.cu
• www.astromia.com
• www.vivir-sano.net
• www.censolar.es
• mundoecologia.portalmundos.com

Véase también

• ideasana.fundacioneroski.es
• www.xtec.cat
• www.tayabeixo.org
• www.astrosurf.com