Perché c’è calore sulla Terra ma non nel cielo?

Un'immagine artistica della sonda solare Parker che si avvicina al Sole.

Il Sole è caldo, quindi perché lo spazio è freddo? (NASA.)

Come sito web scientifico, è comune perdersi in domande come se ci sia vita su Encelado e dove siano tutti gli alieni, quando le persone stanno lottando con domande più basilari (ma divertenti!) come perché non possiamo alimentare le nostre auto con magneti e se le persone potrebbero respirare l’aria su Marte. Una di queste domande che sembra interessare alle persone è se il sole è nel cielo, perché c’è calore sulla Terra ma non nel cielo? Questa domanda è stata posta nel gruppo Facebook Physics is Fun (che lo è).

Prima di tutto, è importante sapere che lo spazio è freddo, con una temperatura di fondo che è in media di 2,7 Kelvin (-270,45°C o -454,8°F). D’altra parte, il Sole è effettivamente caldo, ma in modo confuso. Il nucleo raggiunge temperature superiori a 15 milioni di °C (27 milioni di °F), mentre la superficie (la fotosfera) scende a circa 5.500 °C (10.000 °F), e la corona del Sole (atmosfera esterna) si riscalda ancora di più, raggiungendo temperature di 3,5 milioni di °C (2 milioni di °F).

Ma allora, perché lo spazio non è caldo? Questa apparente contraddizione deriva probabilmente dal fatto che le persone pensano al Sole intuitivamente come a un fuoco caldo, che riscalda i pianeti come un marshmallow tostato vicino a un falò. Ma in realtà, i pianeti non si riscaldano in questo modo. Il calore che sentiamo sulla Terra non è calore diretto dal Sole, ma il risultato della radiazione solare emessa dal Sole (lunghezze d’onda in tutto lo spettro elettromagnetico, compresa la luce visibile) che interagisce con le particelle sulla Terra.

Nello spazio, ci sono meno particelle con cui interagire, quindi non c’è abbastanza materia per riscaldarsi tramite radiazione. Tuttavia, ciò non significa che una navicella spaziale possa avvicinarsi al Sole e aspettarsi temperature molto fredde. Quando metti materia sulla traiettoria della radiazione solare, questa si riscalda. Ad esempio, lo scudo solare della sonda solare Parker della NASA, nel suo avvicinamento più vicino al Sole, affronterà temperature di 1.400°C (2.600°F) mentre cerca di mantenere il suo carico utile a temperatura ambiente. Questo avviene mentre attraversa la corona del Sole a velocità mai raggiunte in precedenza da oggetti fatti dall’uomo.

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