Dal Sole come da ogni stella giungono a noi costantemente onde elettromagnetiche che noi comunemente chiamiamo raggi solari.

Esistono tre classi di onde elettromagnetiche distinte per la lunghezza d’onda di ciascuna:

le onde lunghe radio e infrarossi

le onde medie o luce visibile

le onde corte o ultravioletti.

Solo una parte dei raggi solari giunge fino sulla superficie terrestre, perché una parte cospicua viene fermata dallo scudo di ozono che avvolge la Terra.

L'ozono frena UV

L’ozono O3 trattiene circa il 77% dei raggi ultravioletti, raggi che possono essere particolarmente nocivi, perché possono danneggiare il DNA cellulare causando il cancro.

Un altro schermo importante è costituito dall’umidità atmosferica, le nuvole. Le nuvole diventano sia uno schermo in entrata che in uscita.

I gas emessi naturalmente da sempre dalla decomposizione dell’erba, delle piante, del plancton oceanico.

Infine i gas emessi dall’uomo con le attività industriali.

Umidità, decomposizione vegetale e industria sono la fonte dei gas serra: anidride carbonica, metano, gas al fluoro…

Onde elettromagnetiche: gli infrarossi

Le onde elettromagnetiche si suddividono per la loro lunghezza, che si misura in nanometri.

Onde radio

Le onde radio sono molto lunghe: più di 1 mm.

Infrarossi

Gli infrarossi hanno una lunghezza d’onda di 1400 nm, e inversamente una frequenza d’onda bassa. L’infrarosso non si vede ma si sente il calore.

Appena più corta dell’infrarosso c’è la luce rossa, che è visibile.

La onde luminose

La luce rappresenta una piccola parte delle onde elettromagnetiche. I nostri occhi vedono lunghezze tra 360 e 800 nanometri, tra il rosso e il violetto, e in mezzo lo spettro dell’arcobaleno.

Le onde elettromagnetiche della luce visibile prossime a 650 nm sono rosse e sono importanti per la fotosintesi clorofilliana. In autunno si riduce la luce rossa, la verde clorofilla non lavora più e la foglia muore.

Onde elettromagnetiche la luce visibile

La luce viola è la più corta fra le visibili. Sotto il violetto c’è l’ultravioletto che noi non vediamo, ma che invece è visto da insetti ed uccelli.

Gli ultravioletti

Il 10% dei raggi emessi dal Sole sono ultravioletti.

Gli ultravioletti hanno una lunghezza d’onda di 100 nm, e inversamente hanno una frequenza d’onda alta.

Esistono tre tipi di ultravioletti: A, B e C.

L’ultravioletto penetra nella pelle, stimola i melanociti, i quali abbronzano la pelle, oppure irritano causando eritemi solari, possono anche alterare il DNA cellulare causando il cancro. Per queste ragioni la tintarella, quando il Sole è allo zenit, è pericolosa.

Raggi X

Le onde più corte sono i raggi X hanno lunghezza 10-0,01 nm, nanometro 10−9 m, sono radiazioni ionizzanti. Penetrano molto in profondità. I raggi X solari ionizzano gli atomi neutri di ossigeno ed azoto dell’atmosfera terrestre, causando le aurore boreali e australi. L’imponenza delle aurore è legata all’attività solare di 11 anni: la prossima massima attività del Sole è prevista per il 2025.

Raggi gamma

Lunghezza d’onda minore di 3×10−13 m.

Il Sole è colpito da raggi cosmici, nell’atmosfera solare rimbalzano e si trasformano in raggi gamma che giungono fino a noi.

Natura della luce onda e corpuscolo

Newton a fine seicento afferma che la luce è composta da corpuscoli sparati dagli oggetti verso il nostro occhio, ma già nel 1704 Newton ipotizza che sia simile all’oscillazione ondosa.

Nel 1803 Young Thomas dimostra la natura ondulatoria della luce, analoga al moto ondoso dell’acqua.

Solo nel novecento Planck e Einstein affermano la duplice natura ondulatoria e corpuscolare della luce.

La luce ci raggiunge come pacchetti di energia o quanti energetici detti fotoni.

I fotoni sono particelle prive di massa che colpiscono particelle vere e proprie come ad esempio gli elettroni.

Heisemberg afferma che nello stesso istante non si può vedere la massa e l’onda, ma o l’una o l’altra.

L’effetto fotoelettrico compare quando una superficie metallica viene colpita da radiazione elettromagnetiche e subito emette elettroni.

La radiazione elettromagnetica è costituita da fotoni che si comportano come singole particelle.

L’energia della radiazione elettromagnetica non è distribuita su tutta l’onda, ma è concentrata in singoli pacchetti energetici detti quanti.

L’elettrone viene scalzato via non da tutta l’onda ma da un singolo fotone.

L’energia del singolo fotone dipende dalla frequenza e dalla lunghezza dell’onda elettromagnetica.

L’energia per scalzare l’elettrone varia da metallo e metallo: per scalzare un elettrone dal nichel ci vuole doppia energia che per scalzarlo dal potassio.

Pioggia tropicale

C’è un piccolo incremento di radiazioni elettromagnetiche nei giorni di pioggia in prossimità dell’Equatore, sarebbe correlato a un aumento della eccitazione della atmosfera: stato di plasma.