El Sol (Parte I) Su energía y sus características principales.

El sol, esa enorme esfera incandescente que sustenta todas las formas de vida y cualquier cosa que se pueda considerar dinámica en la tierra. Ese gigante que surca los cielos al cual nos hemos acostumbrado por verlo siempre sobre nosotros y que ya no representa ninguna novedad.

El sol, mis queridos lectores, es solo una estrella, de las más de 100,000 millones que componen nuestra galaxia, pero es una muy especial; no, no por ser como es, ni por su tamaño o potencia; de hecho, el Sol es una estrella diminuta en comparación con otras enormes que existen en la Vía Láctea, como lo es Deneb, Betelgeuse, Aldebarán y muchas más.

El sol es una estrella a los que científicos han clasificado como una enana amarilla, el termino “enana" fue acuñado para diferenciarla de las estrellas gigantes y subgigantes, pero en realidad es mayor al 90% de las estrellas de nuestra galaxia, las cuales son en su mayoría enanas rojas, estrellas frías, muy estables, de las cuales ninguna puede ser vista simple vista.

¿Que hace especial al sol?

A el Sol lo hace especial el hecho de que es la única estrella conocida en todo el universo que sustenta formas de vida, como la que ahora lee estas líneas de texto.

Es una estrella clasificada como G2V, las estrellas G son las que tienen una masa de entre 0.8 y 1.2 masas solares y una temperatura superficial entre los 5100° C y 6200° C

El brillo del sol es tal que la máxima distancia a la que un par de entrenados ojos humanos podrían verlo sería de 65 años luz. (Nada comparado con las estrellas del cinturón de orión las cuales se encuentran a más de 800 años luz y aun asi son muy visibles)

Sin la energía, potencia y calor del sol no podría haber vida en la tierra ¿Por qué? La primera respuesta que podría venir a nuestra cabeza sería que todo estaría congelado, haría un frío terrible, bueno, eso es verdad, probablemente el planeta tendría una temperatura un poco superior al cero absoluto (-273.15˚C) por el calor que desprenden los procesos de radio desintegración de isótopos que ocurren dentro del planeta. Pero, en definitiva, no habría vida.

El Sol es el que provee de energía a las plantas para que estas lleven a cabo la fotosíntesis, las plantas proveen de energía a los animales herbívoros y estos a su vez, a los carnívoros. Además, la energía del sol es la causa de que nuestra atmósfera sea tan dinámica, los vientos son ocasionados por las diferentes presiones presentes en ella y estas presiones son ocasionadas por el calentamiento desigual del sol sobre la tierra. Sin sol, toda el agua terrestre sería como una sólida roca, esperando a un rayo de calor que la despertara de su eterno y frío sueño, más con la estrella más cercana a 4,2 años luz de distancia y siendo esa estrella una pequeña enana roja (Proxima Centauri) , no habría manera de que esto sucediera hasta que en nuestro peregrinar en el universo una estrella nos atrapará y nos acercará lo suficiente para que su calor despertara al planeta.

Por eso es tan especial nuestro Sol, toda la energía que tenemos aquí en la tierra, la de nuestros cuerpos al correr, la de las plantas al crecer, la de los televisores al mostrarnos que sucede al otro lado del mundo, proviene directa o indirectamente del sol.

Tal vez se pregunten de donde viene toda energía del sol, ¿Cómo es que lleva brillando tanto tiempo sin cansarse, sin apagarse? ¿Como puede salir en su fuerza todos los días? el secreto, amigos, es la fusión nuclear.

A principios del siglo XX no se entendía entre los estudiosos del tema el como el sol podía producir semejante cantidad de energía durante tanto tiempo; no tenían idea que reacción química podía tener semejante rendimiento, pero como lo mencioné y posteriormente se descubrió, la energía del sol no proviene de reacciones químicas sino de la fusión nuclear.

¿Que es la fusión nuclear?

Como casi todos sabemos, amigos, toda la materia está compuesta por átomos, los cuales a su vez están compuestos por protones y neutrones (Algunos átomos sólo contienen protones) en su núcleo y electrones girando alrededor de este. El número de protones dentro del núcleo determina de que elemento estamos hablando, es decir, si tenemos un protón solamente, estamos hablando de hidrogeno, si tenemos 2 protones estamos hablando del segundo elemento de la tabla periódica, el Helio; si tenemos 8 protones en el núcleo hablamos de Oxígeno y así sucesivamente. Pero como lo hice notar, no solamente tenemos protones en el núcleo, sino que en la mayoría de los casos tenemos neutrones que acompañan a los protones y estos contribuyen a la masa total del átomo.

Ahora, el numero de protones definen de qué elemento estamos hablando pero ¿Que del número de neutrones? Bueno, el numero de neutrones que tenemos en un núcleo atómico definen de que isótopo se trata. El isótopo de un elemento químico no es mas que el átomo de un elemento con un número diferente de neutrones.

El isótopo más común del Hidrógeno es el que tiene solo un protón y nada mas en su núcleo además de su respectivo electrón girando alrededor. Pero si además del protón encontráramos un neutrón unido al protón, seguimos hablando de hidrogeno porque el numero de protones no cambia pero ya no hablamos del mismo isótopo, sino de un isótopo de hidrogeno llamado “Deuterio” el cual es expresado ²H. (No confundir con H2, el cual es hidrogeno molecular, es decir dos átomos de Hidrógeno unidos)

Entonces, si tenemos 1 protón hablamos siempre de hidrógeno, pero si a ese protón le sumamos un neutrón hablamos de un isótopo del hidrógeno deuterio; ahora, sí tenemos no uno, sino dos neutrones unidos al protón dejaremos de hablar de deuterio y tendremos un isótopo de hidrógeno llamado tritio (¿Recuerdas el tritio de Spider-Man?)

Sabiendo esto podemos entender un poco mejor la fusión nuclear que ocurre dentro del sol, tal vez te haya tocado leer lo que en general es la fusión nuclear; la fusión nuclear consiste en unir “por la fuerza” dos átomos de un elemento más ligero para transformarlo en un átomo mas pesado de otro elemento, en un ejemplo muy simple, hablemos de unir un átomo con 1 protón y un neutrón con otro de 1 protón y 2 neutrones para generar uno nuevo átomo mas pesado con 2 protones y 2 neutrones.

1 protón (p) y 1 neutrón (n) + 1 protón y 2 neutrones = 2 protones y 2 neutrones + mucha energía (E )

---> 1p1n+1p2n= 2p2n+E+n

El neutrón faltante de la ecuación sale “disparado como bala" y provoca más reacciones de fusión en otros lugares del todo el mar de átomos.

¿Fácil,no?

Esto amigo, es lo que sucede dentro del núcleo del sol y es de donde proviene tanta energía. En el sol ocurren algunas reacciones de fusión nuclear de hidrógeno y sus isótopos para generar distintos átomos más pesados que los originales antes de la fusión.

Actualmente la mayoría de los átomos que se forman son los del helio, en este caso, Helio-4, la forma más común en la que el helio se presenta en la naturaleza; el Helio-4 es un átomo compuesto por dos protones y dos neutrones.

En la fusión nuclear dentro del sol son generadas además otras partículas (neutrinos) y átomos como el Berilio y el Helio-3, pero para no entrar en detalles confusos nos enfocaremos en lo más importante que obtenemos de esto: la energía.

La fusión nuclear, queridos lectores, requiere de mucha energía para comenzar, pero cuando ya lo ha hecho, es ella misma la que produce una cantidad tremenda de energía y calor.

Basta decir que con solo “quemar” o fusionar 1 kilogramo de protones dentro del núcleo del sol obtenemos hasta 6.7*10ˆ14 Joule de energía.

Si extreaemos la energía calorífica de 1 kilogramo de gasolina en la tierra a lo mucho obtendríamos 44 millones de Joule, pero por fusionar 1 kg de isótopos de Hidrógeno ¡Obtenemos 15 millones de veces más energía!

¿Queda más claro de dónde proviene la energía del sol?

La masa del sol es tal que puede darse el lujo de mantener este ritmo de producción de energía por muchísimos millones de años más, pero claro, algún día el combustible se terminará.

El sol fusiona 700 millones de toneladas de hidrógeno cada segundo produciendo 696 millones de toneladas de Helio (las 4 millones de toneladas restantes de la masa original se convierten en energía pura), la masa del sol es enorme pero no infinita.

Características del sol

El sol es una estrella común con un tamaño regular, es otras de las miles de millones de estrellas que componen a la Vía Láctea, se ubica en un vecindario tranquilo de la galaxia, a 26 mil años luz del bullicioso centro galáctico. Su diámetro es de 1 millón 392 mil kilómetros por el ecuador y su masa es casi 333 mil veces mayor a la de la tierra, de esa masa un 74% es hidrógeno, 25% es helio y el resto son trazas de otros elementos químicos.

Tal masa representa el 99,86% de la masa total del sistema solar, es decir, ni siquiera el enorme Júpiter representa un rival para la enormidad del sol.

Su distancia media a la tierra es de 150 millones de kilómetros, Su luz recorre esa distancia y nos alcanza en 8.1 minutos, esto quiere decir que cada vez que vemos al sol (¡con el equipo adecuado para no quedar ciegos!), estamos observando como era hace 8 minutos. ¿Interesante, no?

La temperatura de su superficie no es tan alta, unos 5700 grados centígrados, de hecho es menos alta que la núcleo de la tierra que puede alcanzar 6700 grados centígrados. Es el núcleo del sol el que de verdad se pone caliente pues alcanza los 15 millones de grados centígrados y la presión es altísima.

¿Recuerdas que mencioné que se necesita mucha energía para generar la fusión nuclear? Pues en el núcleo del sol la presión y la temperatura es tan alta que estas vencen a la fuerza de repulsión que los protones tienen entre si por ser del mismo signo (+) e inician las reacciones nucleares.

Hablaremos del ciclo de vida del sol y sus partes en el próximo articulo.

Espero que este corto articulo haya sido de su interés y agradezco profundamente su tiempo y el haberlo leído.