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¿De qué color es el Sol?


Antes que nada recordemos algo básico sobre la Luz.

Isaac Newton en 1667 publicó ante la Royal Society su experimento sobre la luz solar.
Newton hizo pasar un haz de luz solar por un prisma de vidrio y lo que observó es que la luz solar se descomponía en colores.
(Algo similar a lo que ocurre durante un arcoiris, siendo las partículas de agua pequeños "prismas de vidrio" que descomponen la luz proveniente del Sol)
Al mediodía: Amarillento.
Durante el crepúsculo: Anaranjado-rojizo.
Desde el espacio: Blanco.


¿Por qué desde la Tierra se ve amarillento?



Cuando los rayos solares ingresan a la atmósfera, estos sufren una dispersión denominada dispersión de Rayleigh. No todos los colores son dispersados de la misma manera, sino que la luz de color azul sufre una mayor dispersión que la luz de color rojo. Esto se debe a que la longitud de onda de la luz azul (400 nm) es prácticamente igual al tamaño de las moléculas de aire, mientras que la luz roja (700 nm) es muy superior. La luz roja logra atravesar las moléculas de aire prácticamente sin interactuar, mientras que la luz azul va a sufrir una dispersión importante. Motivo por el cual el cielo es azul (al menos cerca del cenit). Esa luz azul "perdida" de la luz solar hace que el Sol sea amarillento desde la Tierra.

Cuando el Sol está cerca del horizonte, ya sea durante el crepúsculo matutino o vespertino, la luz solar debe atravesar mayor espesor de la atmósfera, por lo que la luz azul va a ser dispersada prácticamente en su totalidad. De esta forma la luz solar pierde casi todo su color azul y nosotros vemos al Sol de un color rojizo-anaranjado.

¿Por qué el Sol se ve blanco del espacio?


La luz solar no interactúa con la atmósfera, por lo tanto nos llega sin ningún tipo de dispersión. De esta manera el Sol se ve Blanquecino.


Entonces.. ¿El Sol es blanco?


NO. Permítanme explicar por qué.


Tipos espectrales:



Cada letra, O, B, A, F, G, K, M representan un tipo espectral. Las estrellas de cada tipo espectral comparten características similares (no idénticas), como la temperatura, el color o las líneas espectrales de absorción en sus espectros. En la tabla anterior se puede apreciar que el Sol se encuentra en el tipo espectral G (sun) y en longitud de onda dice (480-580 nm. amarillo) Así que según astrónomos de la universidad de Berkeley el Sol es AMARILLO.



¿Entonces por qué en el espacio se ve blanco si es amarillo?



Curvas de Planck:



Las curvas de Planck representan la intensidad de emisión de energía de una estrella en función de la longitud de onda. En la imagen se pueden observar 3 curvas, una roja para una estrella de 3000 K de temperatura superficial, una amarilla para el Sol, 5800 K de temperatura y una azul para una estrella de 15.000 K de temperatura. En la imagen ubiqué 3 puntos de color negro que representan la longitud de onda de máxima emisión de la estrella; esto significa que la estrella emite radiación en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, pero hay un punto
donde se produce un máximo de intensidad, generalmente es en el espectro visible, aunque no siempre. En definitiva todas las estrellas emiten luz visible de todas las longitudes de onda (o colores), pero hay una longitud de onda (o color) que predomina ante los demás. El color real (visible) de la estrella dependerá de la longitud de onda en la cual se produce el máximo de intensidad.

En el caso del Sol, el máximo se da en el color AMARILLO.


Realicemos los cálculos necesarios para determinarlo.


Ley de desplazamiento de Wien:

cito: "La longitud de onda de máxima emisión de una estrella es inversamente proporcional a su temperatura superficial"



Ecuación:



Donde:

𝜆𝑚𝑎𝑥 = longitud de onda de máxima emisión. (nm)

K = constante de Wien = 2898000 nm.K

T = temperatura superficial(K)



Aplicando la ecuación para la temperatura solar.

Temperatura superficial del Sol = 5780 K.



esto significa que la longitud de onda (color) donde el Sol tiene su máximo de intensidad de emisión de energía es en los 501,3 nm.



¿En qué tipo espectral entra el Sol?



Observen la última columna, entre 480 y 580 nanómetros, el Sol es una estrella de tipo espectral G, de color amarillo.



¿Qué temperatura superficial necesitaría como mínimo una estrella para ser blanca?



- Por lo menos 7000 K en la superficie.



Considerando el índice de color



Sistema fotométrico UBV o Jhonson - Morgan es una técnica que nos permite, mediante filtros ubicados en los telescopios, medir la magnitud aparente de una estrella en una banda del espectro. Esto es útil, ya que conociendo los valores de las magnitudes en los filtros U, B y V es posible determinar el color real de una estrella. De los 3 filtros los más utilizados son los B y V.
Existe una relación intrínseca entre el índice de color B - V y la temperatura de la estrella.
Observando la siguiente gráfica de la temperatura en función del índice de color B - V tomada de "programa de ejercicios de astronomía. Agencia espacial europea ESA."


Considerando la temperatura del Sol: 5780 K, podemos estimar en la gráfica de temperatura en función del índice de color B - V un valor: B - V = 0,64.

El cual se aproxima al obtenido por David F Gray de 0,65 (The infrerred color index of the sun. David F. Gray.)
También al publicado en el libro Astronomia e astrofísica, cuyo valor es B - V = 0,62. (Astronomia e astrofisica. Kepler de Souza Oliveira filho, Maria de Fátima Oliveira Saraiva. 2004. Ed. Livraria da física. Sao Paulo. 2da. Edición.)

El índice de color B -V = 0,64, ¿qué color nos índica?


La siguiente tabla fue tomada del libro Astronomía e astrofísica citado anteriormente:



El Sol es exactamente del tipo espectral G2, observen el tipo espectral G0 = 0,58 y el G5 = 0,70, si bien no tenemos un ejemplo de G2, sabemos que el Sol es de tipo espectral G, y las estrellas G son de color amarillo. Incluso la temperatura solar 5780 K se encuentra entre las temperatura de las G0 y G5, 6030 y 5520 respectivamente.



Tanto con el índice de color como con la ley de desplazamiento de Wien podemos determinar con total seguridad que el Sol pertenece al tipo espectral G.



Entonces después de todo esto, ¿por qué el Sol se ve blanco en el espacio?



Observemos las curvas de Planck de cerca.



Las curvas A, B y C todas pasan por la parte del espectro visible, lo que significa que la estrella A, B y C emiten luz en todos los colores. Pero hay un detalle muy sutil.

La curva B posee una intensidad similar para todos los colores, aunque en el amarillo es máxima. Si tenemos una emisión similar de cada color, ¿de qué color veremos la estrella?



Si combinamos luz de todos los colores en cantidades similares lo que obtendremos será ¡luz blanca!, es el proceso inverso al descomponer la luz blanca en colores (hecho por Newton). Entonces el Sol o estrellas de temperatura similar, ¿son blancas o amarillas?, la respuesta es AMARILLAS según su temperatura, índice de color, en definitiva, según sus características físicas; en el espacio se verá de un color blanquecino únicamente por cuestiones relacionadas a la percepción de los colores emitidos casi en igual intensidad.



Ahora, ¿las estrellas de mayor temperatura y menor temperatura también tendrán este efecto?



La respuesta es NO, al menos en los casos más extremos.



Observen la curva A, la caída de la curva es muy pronunciada. Aunque la longitud de onda de máxima emisión de la estrella este fuera del visible, igualmente emitirá luz visible; en el caso de colores violetas - azules la intensidad de emisión es bastante más grande que en el caso de los colores rojizos - anaranjados, de esta manera la estrella será de un color azulado. Por su parte, la curva C es todo lo contrario a la A, en los colores rojizos la intensidad de emisión de energía será mayor que en los colores azulados, de
esta forma la estrella se verá roja en el espacio. (los círculos azules muestran en qué color se da la máxima intensidad de emisión de energía).

Comparación entre el Sol y una estrella blanca (blanca debido a su temperatura)



Castor es una estrella de la constelación de Géminis.



El Sol comparado:



Cástor tiene más del doble de la masa del Sol, 3700 K más de temperatura superficial, su luminosidad (emisión de energía en toda la superficie de la estrella) es 37 veces mayor. Es 2,3 veces más grande que el Sol.



Detalle: El hecho de que las moléculas de aire "quiten" luz de color azul a la luz proveniente del Sol, nos permite verlo del color que realmente es según sus características físicas. Ya que la diferencia entre el amarillo y el resto de los colores se ve más acentuada debido a la disminución de la luz azul.
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