Di che colore è il sole??

Di Lou Mayo

Sembra una domanda stupida; ” Di che colore è il sole?”. Tutti sanno che il sole è giallo, giusto? È proprio lì nel cielo; devi solo guardare per sapere questo (OK, non guardare davvero il sole…). Beh not non cosi ‘ in fretta. Si scopre che ci sono molte risposte assolutamente corrette e assolutamente diverse a questa domanda apparentemente semplice.,

La nostra percezione del colore è influenzata, ovviamente, dalla lunghezza d’onda della luce emessa, dall’intensità della luce emessa (lo spiegherò più avanti), dai fattori ambientali, dalla capacità e dai limiti dei nostri occhi di raccogliere la luce e, infine, dal nostro cervello. Quindi, iniziamo con la lunghezza d’onda della luce.

Come per tutta la materia, il sole emette uno “spettro del corpo nero” definito dalla sua temperatura superficiale., Uno spettro del corpo nero è il continuum di radiazione a molte lunghezze d’onda differenti che è emesso da tutto il corpo con una temperatura sopra zero assoluto. Per il nostro sole, questa curva del corpo nero o” Funzione di plancia ” è una curva liscia quasi a forma di campana che coinvolge radiazioni elettromagnetiche (EM) a molte lunghezze d’onda diverse da infrarossi molto lunghi a lunghezze d’onda ultraviolette molto corte., Durante eventi di brillamento solare molto caldi, esplosivi e ad alta energia, il sole emette enormi quantità di raggi X e raggi gamma, fino a oltre 100 energie MeV e fino a 1032 erg di energia in pochi secondi o decine di secondi! Questi massicci brillamenti solari sono enormi esplosioni nell’atmosfera del sole causate dall’improvviso rilascio di energia del campo magnetico e tendono a verificarsi vicino al massimo solare. I razzi accelerano anche i plasmi di particelle cariche ad alte velocità con conseguente emissione radio. Quindi, il sole in realtà emette energia a tutte le lunghezze d’onda dalla radio ai raggi gamma., Ma, come si può vedere nell’immagine sopra, emette la maggior parte della sua energia intorno a 500 nm, che è vicino alla luce blu-verde. Quindi si potrebbe dire che il sole è blu-verde! Questa frequenza massima di radiazione è governata dalla temperatura superficiale del sole, circa 5.800 K. Una temperatura superficiale più elevata si tradurrebbe in una lunghezza d’onda massima più corta e il nostro sole potrebbe raggiungere il picco nella parte blu o viola dello spettro (o anche nell’ultravioletto!). Una temperatura superficiale più bassa e lo spettro del nostro sole potrebbe raggiungere il picco nella parte gialla o arancione o addirittura rossa dello spettro. Ma questa è la fisica, non la percezione., Devo notare qui un’altra firma spettrale dal sole, il flusso di fotoni. Se usiamo la relazione trovata da Max Planck, E = hf (cioè Energia = la costante di Planck volte la frequenza) e convertiamo l’irraggiamento solare in conteggi di fotoni, la firma spettrale attraverso le lunghezze d’onda visibili è molto più piatta e il sole è percepito come più giallo.

Se fossimo sopra l’atmosfera, diciamo sulla Stazione Spaziale Internazionale e guardassimo il sole (attraverso la nostra visiera filtrata), il sole apparirebbe bianco! Perché?, Perché anche se il sole emette più forte nella parte verde dello spettro, emette anche fortemente in tutti i colori visibili-dal rosso al blu (da 400 nm a 600 nm). I nostri occhi che hanno tre recettori delle cellule a cono di colore, riferiscono al cervello che ogni recettore del colore è completamente saturo di colori significativi ricevuti a tutte le lunghezze d’onda visibili. I nostri cervelli quindi integrano questi segnali in un colore bianco percepito.

Qui sulla Terra, l’atmosfera gioca un ruolo nel colore del sole., Poiché la luce blu a lunghezza d’onda più corta è dispersa in modo più efficiente rispetto alla luce rossa a lunghezza d’onda più lunga, perdiamo parte della tinta blu del sole mentre la luce del sole passa attraverso l’atmosfera. Inoltre, tutte le lunghezze d’onda della luce visibile che passa attraverso la nostra atmosfera sono attenuate in modo che la luce che raggiunge i nostri occhi non satura immediatamente i recettori del cono. Ciò consente al cervello di percepire il colore dall’immagine con un po ‘ meno blu – giallo. Anche se non influisce su ciò che i nostri occhi vedono, tutte le radiazioni a raggi X e gamma vengono filtrate prima che si avvicini al suolo., La maggior parte dei raggi UV viene assorbita dall’ozono stratosferico (superiore a 10 km) e la maggior parte degli IR viene assorbita dal vapore acqueo e da altre molecole con momenti di dipolo diversi da zero.

Naturalmente, quando la luce del sole passa attraverso un sacco di atmosfera come è il caso con albe e tramonti, ancora più luce blu è sparsa e una percentuale molto maggiore della lunghezza d’onda più lunga (rosso) luce rende ai nostri occhi.

Quindi, vedi, non c’è una risposta semplice a questa domanda, ma la buona notizia è che puoi difendere quasi tutte le risposte!