Le reazioni nucleari nel sole 1: L’energia prodotta dal Sole

Sulla superficie terrestre, fuori dall’atmosfera, arriva la radiazione solare con una potenza di 1355 W/m2 (costante solare). La distanza della terra dal sole in media è di 149,6 milioni di km. Dalla moltiplicazione della costante solare con la superficie di una sfera con il raggio uguale alla distanza media sole – terra si ottiene che la potenza totale delle radiazioni dal sole è di 3,805 x 1026 W (3.846×1026 W da http://en.wikipedia.org/wiki/Sun).

Nel sole idrogeno viene trasformato in elio.  Il primo passo è la reazione di due protoni che diventano un nucleo di idrogeno pesante o deuterio. L’energia totale liberata dalla fusione di 4 protoni in un nucleo di elio è di 26,12 MeV. Nelle reazioni nascono anche due neutrini che portano via un’energia che al massimo è di 471 keV ciascuno. L’energia portata via dai neutrini non riscalda il sole, i neutrini lasciano il sole senza interagire (in linea di massima). L’energia che riscalda il sole è di circa 25,65 MeV per ogni atomo di elio creato.

1 eV corrisponde a 1,609 x 10-19 J.  L’eV (electron Volt) è una misura di energia come il Joule. Dalla potenza totale del sole di 3,805 x 1026 W si calcola che il sole produce 6,15 x 1011 kg di elio al secondo. (6,2 x 1011 kg/s da  http://en.wikipedia.org/wiki/Sun).

Assumendo l’età del sole in 4,6 miliardi di anni  (= 1,45 x 1017 secondi) e assumendo una reazione costante nel tempo si calcola che il sole ha prodotto 8,93 x 1028kg di elio nel frattempo, il 4,6% della propria massa si è trasformato in elio.

La composizione della superficie del sole, determinata con mezzi spettroscopici è:

Elemento Percentuale numero di atomi Percentuale della massa
Idrogeno 91,2 71,0
Elio 8,7 27,1
Ossigeno 0,078 0,97
Carbonio 0,043 0,40
Azoto 0,0088 0,096
Silicio 0,0045 0,099
Magnesio 0,0038 0,076
Neon 0,0035 0,058
Ferro 0,0030 0,14
Zolfo 0,0015 0,040
    .
       

 Da: http://en.wikipedia.org/wiki/Sun

I dati usati per calcolare la quantità di elio creati nel sole:

massa solare 1,9891E+30 kg
Distanza terra sole 149 600 000 000 m
Costante solare 1353 W/m^2
Energia di fusione di 4 protoni in un nucleo di elio senza l’energia dei 2 neutrini 25,65 MeV
Equivalente eV/Joule 1,602E-19 eV/J
Massa nucleo di elio 4,0026026,646476E-27 AMUkg
Età del sole 4,6E91,45E17 Annisecondi

Risulta che il contenuto di elio nel sole non corrisponde alla quantità di elio prodotta nel sole. C’è ne molto di più. Il dilemma si risolve con l’assunzione di un contenuto elevato di elio prima dell’inizio della reazione termonucleare. Si presume che la composizione di giove corrisponda alla composizione del sole prima dell’accensione. Giove contiene il 25% di elio.

Elmar Pfletschinger

Hatena Bookmark - Le reazioni nucleari nel sole 1: L’energia prodotta dal Sole
Share on Facebook
[`google_buzz` not found]
[`yahoo` not found]
[`livedoor` not found]
[`friendfeed` not found]
[`tweetmeme` not found]

3 pensieri su “Le reazioni nucleari nel sole 1: L’energia prodotta dal Sole

  1. Bhe, non dimentichiamoci che il sole e’ una stella di seconda generazione. L’elio in eccesso potrebbe essere un residuo della generazione precedente.

      (Quote)  (Reply)

  2. Se si assume che il sole emetta radiazione elettromagnetica + varie particelle secondo questo modello, perche’ la temperatura decresce andando dal nucleo verso la fotosfera (da alcuni milioni di gradi K fino a circa 6000K), diminuisce ancora fino alla zona di minima temperatura, dove addirittura sono presenti molecole d’acqua (!), fino a circa 4000K ma poi torna a crescere, dalla cromosfera fino alla corona, arrivando di nuovo sopra il milione di gradi K?

      (Quote)  (Reply)

  3. @Pierluigi
    Nella cromosfera il gas è molto diluito e quindi il percorso libero molto lungo. I campi magnetici all’esterno del sole cambiano con grande velocità. Un campo magnetico che cambia induce una tensione elettrica. Questa tensione accelera le particelle.

      (Quote)  (Reply)

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Immagine CAPTCHA

*

You can add images to your comment by clicking here.

Aggiungi una immagine

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.