Impariamo a conoscere il Sole

Premessa

Quante volte abbiamo alzato gli occhi al cielo e tentato di osservare quella palla rossa per poi richiudere subito gli occhi perché abbagliati dall’intensa luminosità, sebbene sia lontana dalla Terra circa 150 milioni di km, ma che che possiamo sentirla sulla pelle. Ma noi conosciamo il funzionamento della nostra stella chiamata Sole? Diciamo che sommariamente qualcosa sappiamo grazie alle reminiscenze scolastiche; però il nostro Sole merita una trattazione più approfondita.

Tuttavia, in linea di massima, sappiamo che il Sole ci riscalda, ci illumina e ci nutre. Ma è bene sapere che la nostra stella è una tra le centinaia di miliardi di stelle presenti in una delle centinaia di miliardi di galassie che esistono nell’Universo. Il Sole è in realtà una stella medio-piccola, classificata Nana Gialla rispetto ad altre stelle Massicce e Supermassicce che popolano l’universo, così come riportato nel Diagramma Hertzsprung-Russell (Il diagramma Hertzsprung-Russell, in genere abbreviato in diagramma H-R è uno strumento teorico che mette in relazione la temperatura efficace e la luminosità delle stelle – Fig.1). Approfondiamo, quindi, la conoscenza della nostra stella, evitando di osservarla con strumenti ottici senza l’uso di filtri appropriati, utili ad evitare danni irreversibili alla nostra vista. Il Sole ha una temperatura esterna di circa 6000 gradi che prende il nome di Fotosfera; ha un raggio di quasi 700.000 km, e come comparazione servirebbero 1.3 milioni di Terre per riempire il suo volume; ed infine per il suo colore e le sue dimensioni modeste, il Sole, come già accennato precedentemente, viene classificato una Stella Nana Gialla. Adesso entriamo nella fornace, il nucleo centrale chiamato Core (Il nucleo solare, detto Core, è la parte più interna del Sole, e presenta la temperatura più calda intorno a circa 15 milioni di gradi Kelvin. Al suo interno ha luogo la reazione di fusione nucleare elemento indispensabile per la produzione di energia del Sole, ovvero per il sostentamento della vita sulla TerraFig.2). Attualmente la combustione nel Core vede l’idrogeno trasformarsi in elio, in quanto è composto da circa il 73% da idrogeno e il 25% da elio, cosa che avviene da 4.5 miliardi di anni. Esternamente il nostro astro è composto da diversi strati, che vanno dall’atmosfera fino al nucleo. Non potendoci entrare, proviamo ad esplorarli raccontando il lungo viaggio dei Fotoni. Abbiamo detto che nel nucleo stellare avviene la fusione termo nucleare dei nuclei di idrogeno, che oltre all’elio, produce energia sotto forma di fotoni gamma, che a loro volta collidono con le particelle del plasma le quali ne ostacolano la diffusione. Così facendo l’energia inizia a salire lentamente, attraversa la zona radiativa (Fig.2) cioè lo strato adiacente al nucleo, (La temperatura della zona radiativa è di circa 7 milioni di gradi kelvin nei pressi del nucleo, per poi scendere gradualmente fino a circa 2 milioni di gradi kelvin al suo confine esterno, a circa 500.000 km dalla superficie solare). Consideriamo un lungo viaggio oltre 100.000 anni fino alla zona convettiva, lo strato più profondo della regione esterna del Sole (Fig.2) Siamo risaliti all’esterno, la luce che lo avvolge prende il nome di Fotosfera, ovvero sfera di luce, dove la temperatura circa 5700/5800 gradi kelvin. I Fotoni sebbene degradati dal lungo viaggio verso l’esterno del Sole sono passati dalla banda X [Raggi X] alla banda U.V. [Ultravioletto], rendendosi visibile all’occhio umano. Analizziamo l’Atmosfera del Sole. Occorre dire che la Fotosfera è avvolta da una piccola atmosfera che si compone di due strati, la Cromosfera e la Corona Solare (Fig.2). Queste regioni generalmente non sono osservabili ad occhio nudo, se non con filtri solari montati sui telescopi, altrimenti durante le eclissi totali di Sole. La luce del Sole impiega circa 8 minuti per raggiungere la nostra pupilla, viaggiando a 300mila Km/s [la velocità della luce] per 150milioni di Km, cioè la distanza Terra-Sole. L’attività solare prevede un ciclo undicennale con un minimo ed un massimo. Tuttavia tra la fine del Seicento e l’inizio del Settecento non furono registrate macchie solari di quante di solito si osservano in un singolo ciclo. Il fenomeno fu catalogato con il nome di Minimo di Maunder (Maunder è il nome dell’astronomo Edward Walter Maunder che si accorse di questa anomalia, alla quale venne assegnata al periodo tra il 1645 ed il 1715, caratterizzato da un’attività solare molto scarsa, ovvero una situazione in cui il numero di macchie solari divenne inesistente. Inoltre il fenomeno coincise con la parte centrale e più fredda della cosiddetta Piccola Era Glaciale, durante la quale tutta l’Europa e buna parte del Nord America subirono inverni estremamente freddi). Adesso la domanda che ci si pone è: … ma il Sole durerà in eterno? Come tutte le stelle nell’Universo anche la nostra stella è destinata a spegnersi; e uno studio approfondito dei ricercatori dell’Università di Manchester ci spiega come finirà la vita del nostro Sole. Dunque la sorte che attende al nostro astro, stimato mediamente con 10 miliardi di anni di vita, di cui 5 miliardi già consunti, prevede che la prima fase della morte sarà quella in cui diventerà molto più brillante, perché la riserva di idrogeno si esaurirà, il nucleo centrale si restringerà e gli strati esterni di gas si avvicineranno al nucleo. L’aumento di pressione sul centro velocizzerà i processi di fusione e la luminosità crescerà facendo brillare il sole il 10% in più di adesso. Poi Tra circa 3,5 miliardi di anni il sole sarà il 40% più luminoso e per la terra significherà un effetto serra simile a quello che ha reso Venere invivibile. Effetto serra a livelli mai raggiunti prima, gli oceani bolliranno, calotte di ghiaccio fuse e ogni forma di vita spazzata via dalla terra. Successivamente il sole diverrà una Stella Gigante Rossa (Fig.3) una stella più fredda ma molto più grande, con gli strati più esterni che lambiranno la terra a causa dell’energia della forza di radiazione. Successivamente quando tutta l’energia di radiazione si sarà esaurita, interverrà la forza di gravità rendendola una stella Nana Bianca (Fig,4). Infine terminata questa ultima fase il destino del Sole sarà una Stella di Neutroni, un involucro di ferro che non brillerà più (Una stella di neutroni è una stella compatta formata da materia degenere, la cui componente predominante è costituita da neutroni mantenuti insieme dalla forza di gravità – Fig.5). A questo punto l’uomo dovrà necessariamente cercare un altro habitat se vuole conservare la sua specie.

Dott. Giovanni Lorusso IK0ELN