Estructura del Sol: Características, Composición y Más

¿Sabías que el Sol que se ve cada atardecer, es una estrella? Pues sí, aunque parece enorme en comparación a las estrellas que vemos en la noche, esto se debe a la cercanía con La Tierra. Conociendo la estructura del sol, sabrás más acerca de ella.

estructura del sol

El sol es la estrella más grande y cercana al planeta que habitan los seres humanos. Posee la capacidad de generar energía e irradiarla al espacio circundante, de allí que forme parte y sea el centro del sistema solar, el sistema planetario en que se encuentra. El Sol está ubicado en el centro del Sistema Solar y es enorme con una forma esferoidal. Todo el resto de los planetas giran alrededor de él. Esta estrella lleva brillando 4.6 billones de años.

¿Cómo se estudia al Sol?

A través de diferentes telescopios solares y satélites, se conoce la estructura del sol; uno de ellos, es SOHO, que es el Observatorio Heliosferico y Solar. La NASA por su parte en el 2018, lanzó la sonda Parker, para identificar algunas características.

Los científicos de disciplinas como la astronomía, pasando por la geología entre otras, tienen siglos mirando hacia el cielo y estudiando sus fenómenos para crear teorías al respecto. Al llegar la era espacial, estos estudios vieron luz, afinando información con el apoyo de la física nuclear.

La “teoría nebular”, afirma que una nube molecular grande tuvo un colapso gravitacional. Esta actividad fue el origen del nacimiento de muchas estrellas que se encontraban cerca del encuentro con otras supernovas. Ello conformó una onda de choque que resultó en la formación del Sol que hoy brilla y que se estima lo continué haciendo por 5 billones de años más.

estructura del sol

Conozcamos más acerca de la Estructura del Sol

A continuación, algunas de las principales características del Sol que han podido ser observadas desde la Tierra:

Forma del sol

La mayoría de los cuerpos del espacio, que se observan desde la tierra a través de telescopios siempre se ven de forma esférica, ello se debe a que la fuerza de gravedad los forma y contrae sobre sí mismos. El sol es una esfera imperfecta de gas, que permanece unida por el efecto gravitacional y se abulta un poco hacia el ecuador.

Elementos que componen al sol

A través de un análisis espectral se logró identificar y separar los elementos que conforman a esta esfera de gas caliente, que van a ser los mismos de La Tierra y los otros planetas que conforman el sistema solar. Porque todos se crearon al mismo tiempo, solo que cada uno posee porcentajes de elementos diferentes y los componentes del Sol son:

  • 72% de Hidrógeno
  • 26% de Helio
  • 2 % de otros elementos

Su brillo se produce debido a que se está quemando el hidrógeno en helio, en ese centro extremadamente caliente.

Tamaño

Gracias a la astronomía, se puede conocer los tamaños de las esferas celestes estableciendo desde La Tierra el “diámetro angular” como ½ grado. El astro rey resulta enorme al lado de los planetas; tiene un radio 109 veces mayor que el terrestre.

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Distancia en que se encuentra

Los estudios acerca del recorrido que hay entre La Tierra y el Sol, se hicieron mediante la “Unidad Astronómica” y este arrojó que el trecho de distancia es de 150 millones de kilómetros.

Movimiento

La superficie solar posee un periodo de rotación y a través de los  Movimientos de la Tierra este se estima que transcurre en 25 días en el ecuador, hasta los 36 días cerca de los polos e internamente gira cada 27 días.

Masa

Mediante una formula usada en astronomía, donde se comparan el peso entre los planetas y las galaxias, les da a los científicos la estimación que les permite enunciar que el sol posee 332.946 veces la masa de la Tierra y constituye el 99.86% de la masa total del sistema solar.

Actividad

El sol vive espacios de mucha turbulencia, ella se presenta cíclicamente, a través de sus campos magnéticos aparecen las llamaradas que proceden de las manchas solares y producen todo un espectro electromagnético.

Densidad solar

A través de la “Teoría de la gravitación” fue factible estimar la densidad. Aunque menor que La Tierra por ser gaseosa, su densidad media es alrededor de 1.4 g/cm3, superior a la del agua.

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Luminosidad

Esta característica le da su gran tamaño y la actividad de radiación solar. En una hora es capaz de irradiar sobre el planeta lo que necesita de electricidad en un año: ello es 4 x 10 33 ergios/s o más de 10 23 kilowatts.

La temperatura del Sol

Varía de acuerdo a sus capas y cada una tiene una temperatura diferente, aunque la superficie es de 10,000 grados Fahrenheit, en su centro es 27,000,000 grados Fahrenheit.

La actividad constante del sol hace que los átomos de hidrógeno sean muy activos a través del movimiento nuclear, transformándose en helio y emitiendo gran cantidad de energía. Todas estas características físicas, logran que la energía emitida por el Sol se pueda utilizar para generar calor y electricidad.

¿Cuándo se comenzó a estudiar a el Sol?

En el año 1869 el científico norteamericano Jonathan Lane, argumento por primera vez, acerca de la conformación gaseosa del Sol, de su fuerza gravitacional que lo mantiene en el cielo y que estaba compuesto por una fuente central de energía.

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En 1874 J. Norman Lockyer, edita sus investigaciones acerca del sol, en un texto de gran volumen, que posteriormente se denominó “Física solar”, por sus aportes en esa área. Iniciando el siglo XX, el astrofísico de origen suizo Jacob Robert Emden, escribe el primer modelo teórico acerca del Sol.

Este científico afirmaba, que el astro rey, es una formación en serie, de capas gaseosas concéntricas, cada capa posee una presión lo suficientemente fuerte internamente, para sobrellevar el peso del gas, permitiendo así la atracción gravitacional.

Los estudios que permitieron “La teoría de la gravitación”, admitieron hacer estimaciones de la densidad del sol y reconocer que era superior a la del agua. Hace más de 100 años, con el desarrollo de la espectroscopia, que estudia en los cuerpos físicos su relación con la electromagnética, se logra deducir cuál es la temperatura del Sol a partir de su brillantez en la superficie. Esto colaboró permitiendo así, hacer estimaciones acerca de la composición química y su presión.

En el siglo XX, ya con instrumentos más rigurosos y precisos para observar el Sol. Las teorías se replantearon y fue entonces factible conocer más y mejor acerca del sol, sus características y generar modelos más detallados y más satisfactorios, gracias al, desarrollo de la física atómica y la Teoría Electromagnética entre otras.

Composición del Sol

De acuerdo a la estructura del sol, que describe su tamaño, masa, densidad y temperatura, entre otras, está dotado también de unas características espectrales.

A comienzos del siglo XX, en el año 1910 Ejnar Hertzsprung y Henry Norris Russell, diseñaron el diagrama de Hertzsprung-Russell, conocido como diagrama H-R, es un gráfico estelar que muestra la dispersión que existe entre las estrellas atendiendo a:

  • La relación entre las magnitudes absolutas
  • Luminosidades
  • Clasificaciones espectrales
  • Temperaturas efectivas
  • Medir su brillo en comparación con su temperatura

Al mismo tiempo se quiso conocer y divulgar que:

“La forma en que las estrellas pasan por secuencias de cambios dinámicos y radicales a través del tiempo”.

El gráfico muestra un área identificada como secuencia principal. Donde generalmente están siempre estos astros y los investigadores las identificaron por su forma espectral con una letra mayúscula. G2 es la clase de estrella del Sol.

Por la composición de sus elementos es otra de las clasificaciones de las estrellas usadas en este gráfico, determinando así las poblaciones estelares: I, II y III. En la actualidad es más usado el sistema de Morgan–Keenan, para esta codificación de estrellas se establecieron letras y números, para diferenciar su temperatura y su tamaño.

Se afirma que el biólogo TH Huxley dijo:

“El tablero de ajedrez es el mundo; las piezas son los fenómenos del universo; las reglas del juego son lo que llamamos leyes de la Naturaleza. El jugador del otro lado está oculto. Sabemos que su juego es siempre justo y paciente. Pero también sabemos, a nuestro costo, que nunca pasa por alto un error, o hace la menor concesión para la ignorancia”

División interna del sol

Ya se sabe que el sol es la estrella más grande del Sistema Solar y que su composición no es homogénea. Se describe ahora la estructura para así conocer cuántas capas tiene el Sol internamente. Esta estructura solar es imposible que sea observada directamente y sólo se han hecho hipótesis en base a teorías, a partir de sus características externas. Se divide en 6 capas, distribuidas en regiones bien diferenciadas, comenzando desde el interior del Sol.

Núcleo

Es el centro del Sol, su temperatura es de aproximadamente 15 millones de °C y su dimensión es de 1/5 del radio solar. Desde allí se genera la energía que el sol trasmite para lograr cumplir con su gran función nuclear junto a las presiones reinantes, que convierten a este centro en un reactor de fusión. La fuerza de gravedad actúa como estabilizadora de este reactor, donde tienen lugar reacciones en las que se producen diversos elementos químicos.

En lo más elemental, los núcleos de hidrógeno (protones) se convierten en núcleos de helio que son partículas alfa, estables bajo las condiciones que imperan en el interior del núcleo. Luego se producen elementos más pesados, como carbono y oxígeno. Todas estas reacciones liberan energía que viajan por el interior del Sol hasta esparcirse en el Sistema Solar, incluida la Tierra. Se estima que cada segundo, el Sol transforma 5 millones de toneladas de masa en pura energía.

Zona radiactiva

Esta zona es donde se va a irradiar la energía concentrada en el núcleo. En él se formó esa gran cantidad de gas extremadamente caliente y requiere ser trasladado, para liberarlo y enfriarlo. Esa energía acumulada se va a mover mediante un mecanismo de radiación hacia el exterior. Ese material es un plasma, con una temperatura menos fuerte que la del núcleo, que contiene un promedio de 5 millones de kelvin.

A través de un proceso lento se tarda alrededor de un mes, esta energía en forma de fotones que provienen del núcleo, logran aproximarse a la superficie. Los estudios dicen que este retardo en el viaje hacia las zonas exteriores, para que se convierta en luz, en ocasiones se tarda miles y millones de años.

Zona convectiva

Al retardarse la llegada de los fotones provenientes de la zona radiactiva, el gas llega a la superficie extremadamente caliente y allí con la temperatura de esta capa, desciende rápidamente hasta 2 millones de kelvin, llega a la superficie, logra enfriarse y vuelve a regresar al centro del sol.

En esta parte es donde la energía se emplea para hacer circular el material y se encuentran los gases que buscan su liberación de forma inmediata y posible enfriamiento, para luego comenzar el proceso nuevamente, desde el fondo de esta zona hasta la superficie del Sol.

Al llegar tarde la energía, su transporte es por convección, mediante la turbulencia de gases a temperaturas diferentes. Usando esta energía, los átomos que se calentaron escalan hacia las capas más superficiales del Sol.

Fotósfera

Es la capa que se percibe desde La Tierra y es menos gruesa que el sol, de unos 300 km aproximadamente de espesor y temperatura que va a superar los 5.000 °C. Se denomina con frecuencia como la “esfera de luz”, porque es desde donde se emite la mayor parte de la irradiación que nos llega del Sol.

Estas condiciones del Sol en estado gaseoso, caliente e ionizado, hace que su superficie, no sea de un material tangible.

Se compone por materia, que se moviliza llena de gránulos brillantes que duran activos entre 5 a 15 minutos mientras logran irradiar la energía, se enfrían y vuelven a la zona anterior.

Es observable la fotosfera desde las Dimensiones de la Tierra para los humanos, sin embargo se requiere un telescopio especializado y con los filtros pertinentes. Existen dispositivos para ello, para principiantes y para científicos especializados. La fotosfera al ser observada pareciera como translucida en un primer acercamiento, para seguidamente mostrarse como un material denso, que no permite ser traspasado.

Cromosfera

Se visualiza este elemento como la parte externa de la fotosfera, lleno de una iluminación roja y de emisiones radiantes superpuestas a él, es un borde delgado con respecto a las otras partes.

La composición de esta capa, es de gases ionizados que manifiestan fuertes campos magnéticos y más de 10.000 kilómetros de espesor. En este borde se van a acumular los gases de las diferentes capas para su liberación total, llegando a tener una temperatura entre 5.000 y 15.000 ºC.

Cuando sucede un eclipse de sol, es factible ver esta parte de la estructura del Sol, el gas cromosférico es poco absorbente y también poco emisor, es muy transparente a la mayoría de las longitudes de onda del visible.

Corona

Esta importante capa del sol es un campo magnético donde se producen las grandes temperaturas y cuya densidad es sumamente baja, esa actividad atrae cuerpos de la galaxia, tales como asteroides, meteoritos u otros que circulan por las cercanías.

Los mismo son consumidos y transportados para llevarlos al centro del núcleo, siendo así su alimento y subsistencia para transformarlos en energía y finalmente volverlos cenizas. Mediante la alimentación constante del sol, libera de forma efectiva calor que se requiere en La Tierra para sobrevivir.

Se estima que la temperatura de esta capa es tan elevada, por los intensos campos magnéticos que produce el Sol. Cada día al ponerse el sol, es observable una banda de luz tenue alrededor de su eclíptica. Esta zona agrupa una gran cantidad de polvo que logra difundir la luz que se emite de la fotosfera y se denomina luz zodiacal.

En la corona también van a estar a la vista, si sucede un eclipse, las protuberancias solares, a través de bucles que están conformados de gas y mucho más frío.

Heliosfera

Es una capa que se difumina, compuesta por iones que provienen de la capa atmosférica solar junto a su campo magnético. Esta zona del espacio está permeada por el viento solar y su campo magnético, llegando su irradiación traspasando la órbita de Plutón. Posee un borde externo que se llama heliopausa.

Composición

Los elementos que tradicionalmente se conocen de la Tabla Periódica están en las diferentes capas del Sol. Se muestra seguidamente de que está compuesto el sol, distinguiéndose que el hidrógeno y el helio son los elementos que más abundan.

Componentes químicos

Símbolo %

Hidrógeno

H

92,1

Helio

He

7,8

Oxígeno

O

0,061

Carbono

C

0,03

Nitrógeno

N

0,0084

Neón

Ne

0,0076

Hierro

Fe

0,0037

Silicio

Si

0,0031

Magnesio

Mg

0,0024

Azufre

S

0,0015

Otros X

0,0015

Las investigaciones de la estructura del sol en el siglo XX, arrojaron como está compuesta cada parte:

Corona: se halló hierro, níquel, calcio y argón en forma de iones. El Sol ya no es el mismo, a través de sus millones de años de existencia, cambia sus porcentajes en cuanto a composición, esto seguirá haciéndolo a medida que gasta su provisión de hidrógeno y helio.

Descubriendo la Actividad del Sol

Si una estrella es activa, esa es el sol. Externamente como seres humanos, se puede observar a diario, su salida y ocaso, pero internamente está con una turbulencia permanente de energía desde su núcleo hasta los rayos que se perciben a diario en la actividad solar. El magnetismo tiene un papel muy importante en esta actividad. Entre los principales fenómenos que suceden en el Sol están:

Las prominencias solares

Se reconocen por unas estructuras gaseosas que permanecen en altas temperaturas y su tamaño es imponente, se forman en la corona y se les nombra como prominencias, protuberancias o filamentos. Son distinguibles alrededor del llamado aro solar, el campo magnético del Sol las modifica y las presenta como estructuras alargadas que se entrelazan.

Eyecciones de masa coronal

La gran actividad que sucede internamente en las capas del sol, tiene una forma de salida de materia a gran velocidad que es eyectada.

Estas eyecciones que pasan a ser masa coronal, duran largas horas mientras permanecen las líneas de campo magnético. Al estas desaparecer, se disuelven y se comunican con el campo magnético terrestre y es cuando los seres humanos pueden visualizar espectáculos celestes como las auroras boreales y auroras australes, que se dan cerca de los polos de la tierra.

Manchas solares

Estas manchas se encuentran en la fotosfera, son regiones que se presentan encima del disco solar como manchas oscuras y su temperatura es de menor intensidad. Tienen un tiempo de aparición cada 11 años.

Con la ayuda de telescopios espaciales los científicos han logrado predecir en cada ciclo el número de manchas con parte de éxito. Estas activas manchas, se guían por el movimiento de rotación del Sol y se muestran por delante con una mancha más grande que va y otra que cierra el grupo.

Llamaradas

El sol con la fuerza interna y externa que genera, una de sus actividades principales es expulsar material de la cromosfera y la corona. A través de telescopios espaciales y satélites, se ha podido filmar esos repentinos e inmensos destellos, que brotan de la superficie del sol, lo cual se conoce como llamaradas.

Muerte

Una de las características de las estrellas es que mueren. El sol todavía le queda una larga existencia. Ese combustible nuclear que tienen sus componentes le da muchos millones de años todavía. Galácticamente según los astrónomos el Sol seguirá allí dándonos su energía indetenible.

Cuando ya muera y se agoten sus elementos, también se acabará la vida en La Tierra. Repentinamente no puede ocurrir, científicos aseguran que la forma de morir sería, que el Sol comience a engrandecerse y sea un cuerpo enorme y rojizo, esta acción generaría que se evaporen los Mares y Océanos de la Tierra.

La única forma de poder ver esta muerte, que se estima suceda en unos 5 mil millones de años, es que los humanos ya deberían estar asentados en otro planeta.

La estructura solar desde su núcleo se esparciría, en una onda destructora acabando con La Tierra y generando con ese gas muy brillante, una gran nebulosa. Dentro de ella, quedarían los residuos del antiguo sol, quedando convertida en una “enana blanca”, pequeñísima y el remanente del antiguo sol se quedará en el interior, de menor en tamaño que la Tierra, pero mucho más densa.

Alrededor de 1000 millones de años más se terminará de enfriar muy lentamente, pudiendo pasar en esta etapa unos milenios, hasta convertirse en una enana negra. Por ahora es interesante seguir estudiando la estructura solar y dejar de preocupare por su colapso, ya que para la fecha ya el Sol, ha existido por más de la mitad de su vida y le espera una larga permanencia como la estrella de La Tierra, por más de 7000 millones de años, antes de que comience su ocaso.

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