TEMPERATURA DE LAS CAPAS EXTERNAS
Conocemos por múltiples medidas el valor de la denominada constante solar, que es la cantidad de energía solar que atraviesa en la unidad de tiempo la unidad de superficie perpendicular a los rayos incidentes y a la distancia media entre la Tierra y el Sol, este valor lo conocemos con un error menor del 1% y es:
q = 1360 J /m2
Si este valor lo multiplicamos por la superficie de una esfera de 1 u.a., obtendremos la cantidad total de energía irradiada por el Sol en todas las direcciones y en unidad de tiempo, es decir:
Q = 4pi *(149,6E6)2*1360 = 3,8E26 J/s
Que si dividimos por la superficie del Sol tendremos la cantidad que irradía la unidad de superficie solar
e = Q / 4pi R2 = 3,8E26 / 12,56*(697*10E6)2 = 6,28 E7 J/s
Conociendo este valor, podemos aplicar la ley de Stefan Boltzman:
e = s T4
siendo "s" la constante de Stefan igual a 5,67 E-8, tendremos despejando la raíz cuarta, la denominada temperatura efectiva de la superficie solar que es:
T = 5770 ºK
Recordemos que se denomina temperatura efectiva de un cuerpo, a la que tendría un cuerpo negro en las mismas condiciones.
Ahora bien que sucede si aplicamos otros métodos de medición: si consideramos que el máximo de radiación se efectúa a la longitud de onda de 4300 Angstroms y aplicamos la ley de Wien, obtendremos la temperatura de color:
l = 29E6 / T
T =29E6 / 4300 = 6750 ºK
si ahora aplicamos la fórmula de Planck obtendremos la temperatura de brillo, que según la longitud de onda obtendremos las siguientes temperaturas
l = 1000 Angstroms T = 4500 ºK
l = 2500 Angstroms T= 5000 ªK
l = 1 m T = 1000000 ºK
Esta discrepancia en los resultados según el método aplicado, nos conduce a las siguientes deducciones:
a) La radiación solar se diferencia de la radiación de un cuerpo negro ya que en tal caso todos los valores de las temperaturas calculadas serían iguales, tomándose como temperatura superficial, la efectiva, es decir 5770 ºK
b) La temperatura de la sustancia solar varía con la profundidad. En efecto, la opacidad de los gases considerablemente calentados es distinta para diferentes longitudes de onda. Por esto las emisiones de radio, ultravioleta y visible, pertenecen respectivamente a capas del Sol cada vez mas profundas, teniendo en cuenta esta dependencia, en alguna parte cercana a su superficie existe una capa con temperatura mínima (de unos 4500 ºK) y que se puede observar en el ultravioleta lejano, por encima y por debajo de esta capa la temperatura crece rápidamente.
c) De lo anterior se deduce que la mayor parte de la sustancia solar debe estar muy ionizada. A la temperatura de 5000 a 6000º se ionizan los átomos de los metales y a 15000º se ioniza el hidrógeno, luego la sustancia solar debe estar en forma de plasma. Solamente en una capa fina, cerca del borde visible la ionización es débil y predomina el hidrógeno neutro.