I mille colori del nostro Sole

Ecco i molteplici colori del Sole, in uno strepitoso collage di immagini a varie lunghezze d’onda realizzato grazie ai dati del Solar Dynamic Observatory

Scattare una foto del Sole con una fotocamera standard fornisce un’immagine familiare: un disco giallastro e privo di caratteristiche, forse colorato un po’ più rosso quando è vicino all’orizzonte. Questo perché la luce deve viaggiare attraverso “più atmosfera” della Terra e di conseguenza perde le lunghezze d’onda blu prima di arrivare all’obiettivo della fotocamera. Il Sole, infatti, emette luce in tutti i colori, ma poiché il giallo è la lunghezza d’onda più luminosa, questo è il colore che vediamo ad occhio nudo. Quando tutti i colori visibili si sommano, gli scienziati chiamano questa “luce bianca”.

Telescopi terrestri o spaziali, tuttavia, possono osservare la luce ben oltre la nostra visione ad occhio nudo. Diverse lunghezze d’onda trasmettono informazioni sui diversi componenti della superficie e dell’atmosfera del Sole. Quindi gli scienziati li usano per “dipingere un quadro” completo della nostra stella in costante mutamento.

Tante caratteristiche

La luce giallo-verde di 5500 Angstrom (unità di lunghezza corrispondente a 0,1 nm o 1×10⁻¹⁰ m), ad esempio, generalmente è emanata da materiale di circa 5700 °C, che rappresenta la superficie del Sole. La luce ultravioletta estrema di 94 Angstrom proviene da atomi che si trovano alla temperatura di circa 6.300.000 °C. E’ una buona lunghezza d’onda per osservare i brillamenti solari, i quali possono raggiungere temperature così elevate. Esaminando le immagini del Sole in una varietà di lunghezze d’onda, come avviene attraverso telescopi come il Solar Dynamics Observatory (SDO) della NASA, gli scienziati possono analizzare il modo in cui particelle e calore si muovono attraverso l’atmosfera della nostra stella.

Lo spettro del visibile

Vediamo lo spettro visibile della luce semplicemente perché il Sole è un’enorme palla di gas incandescente (il calore produce luce proprio come in una lampadina a incandescenza). Ma quando si tratta di lunghezze d’onda più brevi, il Sole emette luce ultravioletta estrema e raggi X perché è “riempito” con molti tipi di atomi, ognuno dei quali emette luce di una certa lunghezza d’onda quando raggiungono una certa temperatura. Oltre ai vari atomi (elio, idrogeno, ferro, ad esempio) ci sono atomi con cariche elettriche diverse, noti come ioni. Ogni ione può emettere luce a lunghezze d’onda specifiche quando raggiunge una temperatura particolare.

I telescopi solari

I telescopi solari utilizzano queste informazioni sulla lunghezza d’onda in due modi. Alcuni strumenti, noti come spettrometri, osservano simultaneamente molte lunghezze d’onda della luce e ne possono misurare la quantità di ciascuna. Questo ne aiuta a creare una comprensione a 360 gradi. L’analisi degli spettrografi ha come risultato dei grafici che categorizzano la quantità di ogni tipo di luce. D’altra parte, gli strumenti che producono le tipiche immagini del Sole si concentrano esclusivamente sulla luce attorno a una particolare lunghezza d’onda, a volte non visibile a occhio nudo. Gli scienziati SDO hanno scelto 10 diverse lunghezze d’onda da osservare grazie allo strumento AIA (Atmospher Imaging Assembly). Ogni lunghezza d’onda è in gran parte basata su un singolo ione (o anche due), sebbene anche lunghezze d’onda leggermente più lunghe e più corte prodotte da altri ioni completino le osservazioni.

Partendo dalla superficie del Sole, andando verso l’esterno, le lunghezze d’onda osservate da SDO, misurate in Angstrom, sono:

• 4500: Mostra la superficie del Sole o la fotosfera.
• 1700: Mostra la superficie del Sole, nonché uno strato dell’atmosfera chiamato cromosfera (si trova appena sopra la fotosfera ed è dove la temperatura inizia ad aumentare).
• 1600: Mostra una miscela tra la fotosfera superiore e quella che viene chiamata la regione di transizione, una regione tra la cromosfera e lo strato più alto dell’atmosfera del Sole chiamata corona. La regione di transizione è dove la temperatura aumenta rapidamente.
• 304: Questa luce viene emessa dalla cromosfera e dalla regione di transizione.
• 171: Questa lunghezza d’onda mostra l’atmosfera del Sole, o corona, quando è nello stato di quiete. Mostra anche archi magnetici giganti noti come anelli coronali.
• 193: Mostra una regione leggermente più calda della corona e anche il materiale molto più caldo di un brillamento.
• 211: Questa lunghezza d’onda mostra regioni più calde e magneticamente attive nella corona del sole.
• 335: Questa lunghezza d’onda mostra anche regioni più calde e magneticamente attive nella corona.
• 94: Questo evidenzia le regioni della corona durante un brillamento.
• 131: Il materiale più caldo in un bagliore.

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/news/light-wavelengths.html