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Il Sole

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9 mesi fa

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vento solare

Il Sole è luce, è calore, in poche parole è vita. Anche se non è proprio un buon posto per vivere a causa della sua miscela di gas e plasma altamente energetici e caldi, il Sole ha reso possibile la vita sulla Terra fornendo calore ed energia che organismi come le piante usano per formare la base di molte catene alimentari.

Il sole, con tutti quei pianeti che gli girano attorno e da lui dipendono, può ancora far maturare una manciata di grappoli d’uva come se non avesse nient’altro da fare nell’universo.

La frase è attribuita a Galileo Galilei e quanta verità c’è dietro a queste semplici ma efficaci parole.

Se si pensa che tra le ipotesi più accreditate dell’estinzione dei dinosauri è stata proprio l’oscurità per un lungo periodo, causata dalle conseguenze di un asteroide caduto sulla Terra che ha oscurato i cieli, possiamo capire la fondamentale importanza della nostra stella per il pianeta Terra e non solo.

 

 

Che cos’è il Sole?

Il Sole è la stella più vicino a noi, fonte di vita quotidiana per noi e per l’intero Pianeta. Si tratta di una nana gialla (una stella di medie dimensioni) che genera la propria energia dalla fusione nucleare.

Per andare più sul concreto ricordiamo che il Sole si compone principalmente di gas idrogeno ed elio allo stato di plasma, perché i gas sono tanto caldi che gli atomi hanno perso gli elettroni e si sono ionizzati.

 

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La connessione e le interazioni tra il Sole e la Terra guidano le stagioni, le correnti oceaniche, il tempo, il clima, le fasce di radiazioni e le aurore.

Il Sole è il corpo del sistema solare più prossimo ad una sfera perfetta.

Il Sole è suddiviso in sei regioni: un nucleo centrale all’interno, in cui avviene la fusione nucleare, circondato poi dalla zona radioattiva e convettiva; all’esterno c’è la fotosfera, la superficie visibile circondata dalla cromosfera e dalla regione più esterna, la corona.

 

 

Nel Nucleo, dove la temperatura raggiunge i 15 milioni di gradi, la fusione produce tutto il calore e la luce del Sole. Tra le varie curiosità c’è sicuramente il fatto che un fotone per raggiungere la superficie del Sole può impiegare migliaia di anni, ma solamente otto minuti, una volta sulla superficie, per raggiungere la Terra.

Nella zona Radioattiva l’energia prodotta dal nucleo è trasportata da fotoni che percorrono il plasma impiegando, a causa dell’assorbimento e della riemissione, anche centinaia di migliaia di anni per attraversare la zona. Solo i neutrini, che interagiscono poco con la materia, attraversano la zona alla velocità della luce.

Nella zona Convettiva, in cui si spostano verso l’alto bolle di plasma incandescente, la temperatura scende a 1,5 milioni di gradi. Questa zona è uno strato interno del Sole e delle stelle, nella quale l’energia termica, attraverso i moti convettivi, viene portata negli strati più esterni del corpo celeste, ossia in superficie.

La Fotosfera è lo strato più basso dell’atmosfera del Sole. In senso più generale la fotosfera è lo strato di una stella da cui ha origine la radiazione. È caratterizzata da uno spessore relativamente piccolo e costituisce la superficie visibile dell’astro.

La Cromosfera altro non è che un sottile strato di atmosfera del Sole visibile durante una sua eclisse totale sotto forma di bordo rosso attorno al margine.

La Corona è lo strato più esterno del Sole che si estende in lontananza nello spazio. È formata da gas e vapori provenienti dagli strati sottostanti dell’atmosfera solare e si estende per milioni di chilometri ed è visibile assieme alla cromosfera, durante le eclissi solari totali, o con l’ausilio di un apposito strumento, il coronografo.

Il Sole si trova a 150 milioni di chilometri dalla Terra.

Il Sole si trova a centocinquanta milioni di chilometri dalla Terra, ha un raggio di 695.508 chilometri e pur non essendo una stella particolarmente grande è molto più massiccia del nostro pianeta, con una massa 332.946 volte quella della Terra.

Il Sole e il resto del sistema solare si sono formati da una gigantesca nuvola rotante di gas e polvere, la nebulosa solare, circa 4,5 miliardi di anni fa. A causa della sua grande forza di gravità, la nebulosa iniziò a ruotare più velocemente appiattendosi fino a formare un disco. La maggior parte del materiale è stato attratto verso il centro per formare la nostra stella, che rappresenta ora il 99,8% della massa dell’intero sistema solare.

 

 

 

 

La Fonte di Energia del Sole

L’enorme massa del Sole crea pressione e temperature elevatissime nel nucleo, dove ha luogo la fusione. I nuclei di atomi di idrogeno, ciascuno composto da un unico protone, si fondono con altri nuclei di idrogeno formandone uno di elio, con emissione di particelle subatomiche, radiazioni e un’enorme quantità di energia.

 

 

 

Che cosa sono le macchie solari?

Sono delle zone relativamente fredde e scure della fotosfera, causate dalla concentrazione del campo magnetico del Sole, che ostacola la trasmissione di calore verso l’esterno.

La vita media di un macchia solare è dell’ordine delle settimane e anche se i dettagli della loro formazione è ancora oggetto di ricerca è possibile affermare che le particolari formazioni sulla fotosfera risiedono nel processo fisico che genera il campo magnetico solare.

 

 

Il Sole è una sfera di plasma, materia allo stato gassoso composto da elettroni e ioni.

Queste particelle cariche ruotando attorno all’asse del Sole producono un campo magnetico. All’inizio di un ciclo le linee di forza del campo magnetico uniscono i poli geografici del Sole. A causa della rotazione differenziale a seconda della latitudine, venticinque giorni all’equatore e trentacinque ai poli, si ha una forte deformazione delle linee di forza del campo magnetico che tendono ad avvolgersi e ad assumere una forma toroidale, simile ad una ciambella.

Il campo magnetico toroidale si concentra nella parte inferiore della zona convettiva. Le linee di forza continuano ad avvolgersi e intensificano il campo magnetico fino a raggiungere un valore critico in corrispondenza del quale vengono innalzate verso la superficie solare andando a bucarla. Questa regione si presenta con due macchie, una con campo magnetico uscente e l’altra con campo magnetico entrante.

Nei punti in cui i campi magnetici attraversano la superficie la convezione non può operare il flusso di energia che arriva dall’interno del Sole si riduce e la temperatura di conseguenza scende.

 

 

La scoperta delle macchie solari

Le osservazioni dell’astronomo italiano Galileo Galilei del nostro sistema solare e della Via Lattea hanno rivoluzionato la comprensione del nostro posto nell’Universo. Come tutti gli oggetti dell’universo non è perfetto, e fu grazie alle prime osservazioni con il suo cannocchiale che Galileo individuò le macchie solari e ha permesso poi agli scienziati di studiare meglio il Sole.

Una macchia solare, pur essendo estremamente luminosa, è una regione della superficie del Sole che si distingue dalle zone circostanti per la sua colorazione più scura poiché ha una temperatura minore ed una forte attività magnetica rispetto a ciò che la circonda. Le macchie solari ebbero importanza nel dibattito sulla natura del sistema solare: mostravano che il Sole ruotava su se stesso, e il fatto che apparivano e scomparivano dimostrava che il Sole subiva dei cambiamenti, in contraddizione con gli insegnamenti di Aristotele.

 

Un disegno del Sole realizzato da Galileo Galilei il 23 Giugno 1613 che mostra le posizioni e le dimensioni delle macchie solari.

 

Galileo, grazie ad un dispositivo inventato in Olanda che permetteva di far sembrare più vicini gli oggetti lontani, costruì la sua versione migliorata, il cannocchiale, con cui fece le prime osservazioni del cielo e con le sue scoperte rivoluzionò l’astronomia. Fece importantissime scoperte su Luna, Giove e Venere. Scoprì che la Luna ha montagne, pozzi e altre caratteristiche come sulla Terra.

Osservando Giove scoprì quattro satelliti nella sua orbita. Di Venere osservò le fasi e fu in grado di capire che il pianeta orbita attorno al Sole e non alla Terra come era credenza a quei tempi.

Curioso del Sole, Galileo usò il suo telescopio per saperne di più. Non sapendo che guardare la nostra stessa stella gli avrebbe danneggiato la vista, Galileo puntò il suo telescopio verso il Sole. Ha scoperto che il sole ha macchie solari, che sembrano essere di colore scuro.

Le scoperte di Galileo sulla Luna, le lune di Giove, Venere e le macchie solari sostenevano l’idea che il Sole, non la Terra, fosse il centro dell’Universo, come si credeva comunemente all’epoca. Successive osservazioni determinarono che non tutte le zone del sole ruotano alla stessa velocità tra l’equatore e le zone più distanti. Questa diversa velocità stabilì la natura gassosa della stella.

Nel XIX secolo poi si scoprì che il numero di macchie solari variava secondo un ciclo di 11 anni: il ciclo undecennale dell’attività solare.

 

 

 

Il Sole nell’antichità

Fin dall’antichità il Sole è stato venerato, mitizzato e rappresentato. È stato oggetto di miti e leggende diventando un vero oggetto di culto e ispirando storie mitologiche nelle culture di tutto il mondo.

Gli antichi Egizi veneravano Ra, il dio del sole. Il Sole era un simbolo importantissimo per loro, rappresentava l’eternità: un cerchio perfetto che di fatto non ha un inizio e nemmeno una fine.

Anche trasferendoci dall’altra parte del mondo, il Sole è ancora protagonista. Nella cultura giapponese il Sole è un simbolo molto importante, basta pensare alla bandiera del Giappone: un fondo bianco dove si staglia un disco rosso che simboleggia proprio il Sole. Nella mitologia nipponica la dea Amaterasu, dea del sole, è una tra le più importanti.

Amaterasu

Stampa giapponese che ritrae Amaterasu mentre esce dalla caverna e torna ad illuminare la terra.

Facendo un altro salto intorno al mondo come non fare riferimento alla civiltà azteca. La Piedra del Sol raffigura l’immagine del Quinto Sole: Tonatiuh. È un omaggio al sole come motore di tutta la vita e tra le altre cose questo monolite fungeva da calendario solare e sembra che fosse anche colorato di giallo e di rosso.

Piedra del Sol

La Piedra del Sol è un monolite azteco

Per i vichinghi Sól era la dea del sole, alla guida del suo carro, un po’ come il dio Apollo in Grecia. Secondo la mitologia di giorno la dea percorreva da Est ad Ovest il cielo, mostrando agli uomini la sua luce; di notte, invece, faceva il viaggio all’inverso e gli uomini potevano vedere solo la sua oscurità.

Non dimentichiamo poi gli etruschi, che rappresentavano il sole con delle svastiche. Sulla superficie di monili o altri oggetti ci sono questi simboli che hanno un significato molto diverso da quello a cui siamo abituati. Nell’antichità il termine svastica deriva dal sanscrito e significa buono, o cosa buona, ed era un simbolo direttamente associato al sole. Ancora oggi la svastica rappresenta il sole: nel buddhismo, ad esempio, essa rappresenta il sole e in Tibet ha il significato di infinito.

 

 

La fine del Sole

Gli scienziati affermano che il Sole ora sia a poco meno della metà della sua vita e durerà altri 6,5 miliardi di anni prima di diventare una nana bianca. Ma in che modo si spegnerà la nostra stella?

Il Sole come tutte le stelle un giorno esaurirà la sua energia e comincerà a rimpicciolirsi fino a diventare una “nana bianca”.

Quando una stella esce dalla sua sequenza principale, nel suo nucleo ormai totalmente privo di idrogeno cominciano ad avvenire nuove reazioni di fusione che usano l’elio come combustibile.

Questa fase ha inizio con il cosiddetto brillamento dell’elio durante il quale si ha una perdita di circa il 30% della massa totale. In quel caso la stella comincerà ad aumentare notevolmente di dimensioni trasformandosi progressivamente in una “gigante rossa”: poco densa, ma più grande di tutto l’intero sistema solare.

 

Questa immagine riproduce il ciclo vitale di una stella della massa del Sole dalla sua formazione (a sinistra) alla sua evoluzione in gigante rossa dopo miliardi di anni (a destra).

 

Quando anche l’elio sarà esaurito, il Sole terminerà la sua esistenza contraendosi e raffreddandosi fino a diventare una “nana bianca”: cioè una stella molto densa e poco luminosa, dalle dimensioni inferiori a quelle della Terra.

 

 

Articolo scritto a quattro mani con Margherita Farella.

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