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Macchie solari

Macchie solari e facole

Nel post precedente abbiamo visto come a parità di temperatura un gas estremamente rarefatto acquisti sotto forma di radiazione più energia di quanta non ne perda, il che fa sì che la sua temperatura di equilibrio debba essere notevolmente più alta del normale. Ora vediamo come tale effetto dia origine alle macchie solari.

Sotto la superficie solare vi è una superficie dove a volte dei campi magnetici intensi rilasciano improvvisamente una gran quantità di energia, producendo enormi palloni di gas molto caldi e rarefatti, tanto grandi da raggiungere dimensioni paragonabili a quelle della terra.

Le condizioni termodinamiche in tali globi di gas sono simili a quelle che si riscontrano nell'ambito della corona solare, anche se non in quella misura: temperature elevate e basse densità, condizioni ideali perché entri in funzione l'effetto Trevisan (vedi più sotto il post precedente: L'enigma della corona solare). Questo effetto agisce in maniera tale che i globi continuano a riscaldarsi, sottraendo calore ai gas più densi e freddi che li circondano, ed il processo continua finché i globi gassosi non raggiungono una temperatura tale da poter rimanere in equilibrio radiativo con i gas circostanti.

Poiché possiedono una densità molto bassa, i globi di gas salgono lentamente verso la superficie del sole. D'altra parte, a causa del raffreddamento dei gas circostanti i globi causato dal loro riscaldamento, ai gas superiori viene a mancare il normale apporto di calore dal basso, quello che permette al sole di risplendere. Di conseguenza la temperatura di una zona della superficie solare sopra i globi surriscaldati si abbassa, ed ha origine una macchia solare.

In sostanza, lo sviluppo improvviso di energia sotto la superficie del sole da parte di campi magnetici intensi produce una macchia più fredda in superficie. Ciò può sembrare un paradosso, ma in realtà non vi è contraddizione. Alla fin fine i globi gassosi raggiungono la superficie ed irradiano nello spazio tutta l'energia accumulata, producendo le cosiddette facole.

A questo punto, tenuto conto del maggior calore emesso dal sole a motivo delle facole, il bilancio energetico si aggiusta. In effetti, facole e macchia solare emettono complessivamente più radiazione del normale, e l'eccesso di radiazione corrisponde proprio all'energia rilasciata dai campi magnetici sotto la superficie del sole.

Un'ulteriore applicazione dell'effetto Trevisan si ha nel cosmo. La densità di materia nello spazio cosmico è bassissima. Là le rarissime particelle compiono in media dei lunghissimi tragitti senza subire interazioni, certamente i più lunghi riscontrabili nell'universo.

Queste particelle solitarie dello spazio cosmico sono soggette ad una radiazione costante, ma molto tenue, poiché per la maggior parte si trovano lontanissime da qualsiasi stella o galassia. Tuttavia, a motivo dei lunghi percorsi che le particelle compiono senza interagire, le temperature d'equilibrio devono essere molto alte. Quanto? É difficile dirlo, ma visto lo stato di rarefazione del gas cosmico, probabilmente esso è caratterizzato dalle temperature più alte dell'universo.

Stando così le cose, le particelle dello spazio cosmico possiedono velocità ed energie elevatissime, probabilmente quelle stesse che si riscontrano nei raggi cosmici. In tal caso i raggi cosmici non sono altro che particelle interstellari surriscaldate dalla debole radiazione cosmica.

Dove dovrebbero esistere nel cosmo le più alte temperature, o le particelle più energetiche? Naturalmente nello spazio (quasi) vuoto vicino alle galassie. Se si potessero vedere i raggi cosmici come la luce ordinaria, si dovrebbero vedere le galassie circondate da un alone di luce. Esiste un tale alone?

Sì. Di recente si è scoperto che i raggi cosmici provengono principalmente dalle regioni vicine alle galassie. Questo fatto sperimentale appoggia fortemente la conclusione esposta in questo blog, che i raggi cosmici sono originati nello spazio cosmico mediante la radiazione emessa dalle stelle

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