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Estimación de la luminosidad del sol

 

Presentación

La luminosidad del sol es la energía que emite. Comparándola con una bombilla de potencia conocida, se puede hacer una estimación de la potencia del sol. Y desde allí, se pueden hacer estimaciones del tiempo que lleva así y del que le queda.

En esta actividad se muestra cómo hacer un sencillo fotómetro de comparación, y cómo estimar la luminosidad del sol. Y se guía para responder a las otras preguntas. 

¿Qué sabemos sobre la luminosidad del sol?

La luminosidad del sol es la energía que emite en un segundo, o lo que es lo mismo, su potencia. Comparándola con una bombilla de potencia conocida, se puede hacer una estimación de la potencia del sol. Y desde allí, se pueden hacer estimaciones del tiempo que lleva funcionando y del que le queda de vida. 

¿Qué necesitamos? 
-papel de estraza -aceite (de girasol, de oliva, etc.) -1 bombilla de 100 w y otra de 60 w con casquillo o lámpara -1 regla 


¿Cómo se hace? 

Vamos a construir un fotómetro que nos permita comparar la luminosidad de dos fuentes de luz. Para ello echamos un par de gotas de aceite en medio de una hoja de papel de estraza. La mancha que se forma hace que se transparente un poco el papel. Ese será nuestro fotómetro.

Situémosle entre dos fuentes de luz: si la iluminación que le llega por detrás es menor que la que le llega por delante, la mancha se verá oscura, mientras que si la que le llega por detrás es más intensa, la mancha se verá clara. 

En una habitación a oscuras, sitúa una bombilla de 100 w y otra de 60 w a una distancia de 1'5 m aproximadamente. Pon el fotómetro vertical entre ellas y muévelo hasta que la mancha de aceite apenas se vea (las dos caras del fotómetro estarán igualmente iluminadas). Mide las distancias del fotómetro a cada bombilla y comprueba que:

100 w /d12 = 60 w /d2

En un día soleado, saca al aire libre el fotómetro y la bombilla de 100 w. Pon el fotómetro entre el sol y la bombilla, a una distancia tal que los dos lados del fotómetro aparezcan igualmente brillantes. Mide la distancia d1, en metros, del fotómetro a la bombilla. Usando la misma relación que en el punto anterior, y sabiendo que la distancia del sol a la tierra es aproximadamente d2 = 150.000.000 km, calcula la potencia del sol. 

Esa potencia es la energía que el sol emite en un segundo. Proviene de lasreacciones nucleares que se producen en el interior del sol, en las que una parte de la materia del sol se convierte en energía. La relación entre una y otra nos viene dada por la famosa fórmula que debemos a einstein: e = m·c2, donde c es la velocidad de la luz: 300.000 km/s. Por tanto, para calcular la cantidad de materia m que el sol convierte en energía cada segundo, en la anterior fórmula sustituye e por la potencia del sol que has calculado antes. 

La masa del sol es 2·1030 kg. Estima el tiempo que le queda de vida si siguiese perdiendo masa a este ritmo (1 año = 3·107 s). Sale bastante mayor que los cálculos que hacen los astrónomos. La razón es que no toda la materia se convertirá en energía. El sol evolucionará expulsando mucha materia en forma de nebulosa planetaria, y acabara como una pesada enana blanca, que se irá enfriando lentamente.