Sole

Sole

La nostra stella

Il Sole è la stella più vicina a noi e più importante per la nostra esistenza. La sua luce e il suo calore sono indispensabili per la vita della Terra, e la regolarità del suo movimento è uno strumento per misurare il trascorrere del tempo e una metafora per il ciclo dell’esistenza. Invece, per gli astronomi che ne studiano le eclissi sin dall’antichità e che oggi, grazie a strumenti sempre più sofisticati, possono esaminarne in dettaglio macchie, atmosfera e campo magnetico, il Sole è una stella come tante. Di media grandezza e senza ‘segni’ particolari, destinata un giorno, tra circa cinque miliardi di anni, a spegnersi poco per volta

Una stella senza segni particolari

Il Sole è l’unica stella del nostro sistema planetario e dalla Terra lo vediamo apparire e scomparire a intervalli regolari. Albe e tramonti scandiscono la nostra esistenza e regolano i processi biologici; dall’inclinazione dell’orbita terrestre, invece, dipendono le stagioni.

Tutti i pianeti del Sistema Solare, e in alcuni casi anche comete, asteroidi e meteoriti, descrivono un’orbita di forma ellittica attorno al Sole, che a sua volta ruota attorno al centro della nostra galassia con una velocità approssimativa di 220÷250 km/s. Il Sole è considerato ‘la stella’ per eccellenza, ma in realtà, dal punto di vista astronomico, la sua fama è ingiustificata. Si tratta di una nana gialla, una stella poco più grande della media, destinata a splendere per circa 10 miliardi di anni (oggi è già vecchio di 5 miliardi di anni) prima di spegnersi poco alla volta. La vera peculiarità del Sole è la sua vicinanza alla Terra, che riceve dall’astro – sotto forma di radiazione elettromagnetica – buona parte dell’energia indispensabile per i suoi processi vitali. Per andare dalla Terra al Sole spostandosi alla velocità della luce – la massima possibile – bastano infatti 8 minuti, mentre per raggiungere Alpha Centauri, l’altra stella a noi più vicina, servono più di 4 anni.

fonte di luce, calore e... qualche danno

Il Sole è formato per 3/4 da idrogeno e per 1/4 da elio con tracce di elementi più pesanti come ossigeno, carbonio, ferro. Ma composizione e massa del Sole sono destinate a mutare nel tempo: le reazioni nucleari di fusione che avvengono nel suo nucleo trasformano l’idrogeno in elio e generano l’energia che, sotto forma di luce e calore, raggiunge la Terra. Il tutto a discapito della sua massa – che diminuisce, ogni secondo, di circa 5 t. Nel nucleo, dove questi processi hanno luogo, la densità è 150 volte quella dell’acqua e si raggiungono temperature di 16.000.000 di °C.

Tuttavia, la radiazione che il nostro pianeta riceve non proviene direttamente dal caldissimo nucleo, ma dalla superficie del Sole, che invece si trova a una temperatura di ‘appena’ 6.000 °C. Si tratta di una vera fortuna per la Terra, che altrimenti verrebbe surriscaldata da un flusso troppo intenso di energia, per di più emessa sotto forma di raggi ultravioletti – considerata la temperatura del nucleo – molto dannosi per gli esseri viventi. Il Sole emette nello spazio, per irraggiamento, una potenza di 3,8 x 10²⁶ W, che solo in minima parte raggiunge la Terra.

Quando i raggi del Sole sono perpendicolari al suolo ogni metro quadrato della superficie terrestre riceve circa 1.000 W di potenza; nelle altre condizioni questo valore diminuisce, poiché aumenta – con la maggiore inclinazione – la massa d’aria che i raggi devono attraversare e una parte più consistente di radiazione solare viene assorbita e diffusa.

L’energia raggiante del Sole è responsabile delle reazioni chimiche che scuriscono la nostra pelle, permette la fotosintesi clorofilliana nei vegetali e può generare a sua volta energia elettrica, come accade nelle celle solari. Proprio per la sua intensità non dobbiamo dimenticare i rischi che comporta: mai guardare direttamente verso il Sole senza filtri opportuni che proteggano gli occhi dall’accecamento, mai esporsi ai suoi raggi senza un’adeguata protezione che ci metta al sicuro da insolazioni, ustioni e danni più gravi come l’insorgere di tumori della pelle, i melanomi.

Macchie solari e aurore polari

Anche il Sole ha un’atmosfera esterna, la cosiddetta corona, visibile da Terra durante le eclissi totali. La temperatura della corona è di 1.000.000 di °C, di gran lunga superiore a quella della superficie, perché nell’atmosfera solare si verificano eruzioni e brillamenti, vere e proprie esplosioni con getti di gas incandescente. I fenomeni che avvengono nella corona sono legati alle complesse interazioni tra il campo magnetico del Sole e la materia che lo forma e che può esistere solo allo stato di plasma, considerate le elevate temperature che si raggiungono sulla nostra stella.

Il Sole, quindi, non ha una struttura rigida, ma le diverse parti della sua superficie si muovono con velocità differenti: per esempio, all’equatore il periodo di rotazione è inferiore di alcune ore rispetto ai poli. Questa rotazione differenziale distorce le linee di forza del campo magnetico e provoca il fenomeno delle macchie solari. Si tratta di zone più scure che compaiono sulla superficie della stella e hanno dimensioni che possono superare i 30.000 km di ampiezza. Oggi sappiamo che le macchie ci appaiono più scure perché qui la temperatura è inferiore rispetto alle aree circostanti della superficie, mentre il campo magnetico è molto intenso, migliaia di volte maggiore di quello registrato sulla Terra.

Le macchie seguono un ciclo regolare di circa 11 anni, nell’arco del quale prima aumentano di numero e poi diminuiscono, contrassegnando periodi di maggiore e minore attività del Sole; queste fasi si ripercuotono su di noi con aumenti o diminuzioni della temperatura globale della Terra. Protuberanze e brillamenti, invece, possono causare sul nostro pianeta vere e proprie tempeste elettromagnetiche. L’energia e le particelle emesse durante queste esplosioni, infatti, vengono trasportate dal vento solare – un flusso costante di materiale espulso dalla corona – sulla Terra dove, interagendo con le molecole dell’aria, provocano le aurore polari (boreale e australe) e possono addirittura disturbare le telecomunicazioni, interferendo con la trasmissione dei segnali.

Alla scoperta del Sole

I primi fenomeni solari studiati sin dall’antichità sono stati le eclissi, accuratamente descritte dagli astronomi del passato e spesso interpretate come manifestazioni del volere divino. Nel Seicento Galileo Galilei ha studiato in dettaglio, grazie al cannocchiale, le macchie solari. Due secoli dopo, nel 1814, il fisico tedesco Joseph von Fraunhofer ha dato avvio alla spettroscopia solare, la disciplina che ha permesso di identificare gli elementi chimici che formano la nostra stella. È stata poi la volta dello spettroeliografo, che ha permesso di osservare il Sole a diverse lunghezze d’onda, e del coronografo, che ha consentito di studiare la corona anche in assenza di un’eclissi totale; dal 1958 è inoltre disponibile il magnetografo, che misura l’intensità del campo magnetico sulla nostra stella. Grazie a questi strumenti è stato tracciato un quadro esauriente del Sole, poi arricchito di nuovi particolari grazie a satelliti e sonde spaziali, come l’osservatorio solare SOHO (Solar and heliospheric observatory «Osservatorio solare ed eliosferico»), un progetto avviato nel 1995 dalle agenzie spaziali europea e statunitense per un monitoraggio continuo del Sole.

Ben più di una stella

Ogni giorno il Sole sorge a est e tramonta a ovest: nel suo apparente movimento quotidiano l’altezza dell’astro sull’orizzonte aumenta gradualmente fino a mezzogiorno, per poi diminuire sino alla sua scomparsa serale. Al variare delle stagioni cambiano le caratteristiche di questo moto giornaliero: durante l’inverno il Sole sorge e tramonta più a sud, la sua altezza a mezzogiorno è minore e la giornata è ‘più corta’, mentre nel periodo estivo il giorno ‘si allunga’.

Il moto regolare, diurno e annuale del Sole, è stato così fin dall’antichità metafora della nascita e della morte; è diventato uno strumento per misurare il tempo con le meridiane; la luce e il calore emanati dai suoi raggi e indispensabili per la vita sono stati celebrati come preziosi doni concessi all’uomo. Il Sole stesso è diventato una divinità da venerare, e non è una coincidenza se il Natale cristiano si celebra il 25 dicembre, giorno del solstizio d’inverno nel calendario romano.

Carta d’identità del Sole

Distanza media dalla Terra 1,5 x 10⁸ km

Diametro 1,4 x 10⁶ km

Periodo di rotazione all’equatore circa 27 giorni (visto dalla Terra)

Massa 3,3 x 10⁵ x massa della Terra

Volume 1,3 x 10⁶ x volume della Terra

Temperatura superficiale 6.000 °C

Temperatura del nucleo 16.000.000 °C