sábado, 16 de diciembre de 2017

Grandes bolas de fuego

Vamos a aprovechar que esta semana es el solsticio de verano en el hemisferio austral, que el Sol se ve tan alto y se siente tan calentito, para desmitificar una creencia sumamente extendida. Digámoslo de una vez:

El Sol no es de fuego.

Es cierto que es brillante y caliente, y que en fotos como ésta (del observatorio solar espacial SOHO), la superficie de nuestra estrella parece ardiente. También se habla de llamaradas solares, y parecen incendios infernales. Vistas en movimiento, sabiendo que son muchas veces mayores que la Tierra, son impresionantes.


Si uno no sabe nada sobre las estrellas parece bastante natural imaginarse que el Sol se mantiene ardiendo quemando algún combustible. Los primeros intentos científicos de explicar el mecanismo, sin embargo, se encontraron con una dificultad: quemando un combustible ordinario el Sol podría arder unos 3 mil años. Para una Historia de escala bíblica, como las precientíficas, tal vez alcanzaba. Los geólogos del siglo XIX, sin embargo, empezaron a decir que la Tierra tenía probablemente muchos cientos de millones de años de edad.


Así que explicar el calor del Sol se convirtió en un problema científico interesante y muchos físicos famosos formularon posibles modelos. Helmholtz, por ejemplo, sugirió que la esfera solar se contraía permanentemente por su propio peso, convirtiendo energía gravitatoria en calor. Calculaba que achicándose 35 metros por año alcanzaba. Lord Kelvin agregaba que la caída de muchos meteoros podía colaborar, alargando la vida del "fuego" solar hasta 20 millones de años. A principios del siglo XX Rutherford, pionero de la física nuclear, aventuró que un decaimiento radiactivo podía ser un mejor mecanismo. Poco después Einstein demostró la equivalencia entre la masa y la energía, E = mc2, y se empezó a sospechar de algún mecanismo que convirtiera materia directamente en energía. Eddington, por ejemplo, sugirió que la aniquilación del protón contra el electrón en los abundantes átomos de hidrógeno del Sol podía ser responsable de la inmensa energía solar. Recién en 1928 George Gamow demostró que el "efecto túnel", un comportamiento fantasmagórico de la materia cuántica, podía hacer que entraran en contacto dos núcleos de hidrógeno (que tienden a repelerse eléctricamente) dando lugar a reacciones nucleares de fusión exotérmicas. Por abuso de lenguaje seguimos diciendo que el hidrógeno es el "combustible", y que el Sol "quema" 700 millones de toneladas de hidrógeno cada segundo, convirtiéndolas en 696 millones de toneladas de helio. Pero no hay combustión. Nada se quema. La diferencia: 4 millones de toneladas de materia, son convertidas directamente en energía electromagnética cada segundo.


En definitiva: el Sol no es de fuego. ¿Y entonces, por qué arde y brilla? Porque está caliente, nada más que porque está caliente. Como cuando calentamos un clavo en la hornalla de la cocina y al retirarlo brilla hasta que se enfría, como el hierro que un herrero calienta para forjarlo, cualquier cuerpo caliente brilla. En el centro del Sol las reacciones nucleares liberan mucha energía electromagnética (principalmente rayos gamma), que en su camino hasta la superfice calienta la esfera del Sol. La superficie se mantiene a 5700 grados. A esa temperatura, cualquier cuerpo brilla igual que el Sol. Sin fuego.


La imagen de llamaradas solares durante un eclipse es de Luc Viatour (CC BY-SA). Las de llamaradas en alta resolución son de Moshen Chan (Flickr, CC BY-NC).

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