Il sole

 

E' la nostra Stella perfetta. Non è né la più grande né la più spettacolare,ma proprio per la sua “normalità” il Sole ha fatto crescere e alimenta la vita sulla Terra. La forza del Sole sta nel suo essere “normale”. Nel senso che,per esempio,non è né troppo grande né troppo piccolo,né troppo caldo né troppo freddo. Un mix di caratteristiche che lo ha reso la stella ideale perché su un pianeta del suo sistema si evolvesse la vita. Cioè noi. Tutto ha avuto inizio qualcosa come 4,6 miliardi di anni fa,quando in un angolo appartato della nostra galassia,la Via Lattea,si trovava una nube di gas e di polveri. Che cosa ha innescato,in quella nube,la formazione di nuove stelle,Sole compreso? Il merito potrebbe essere di una minuscola galassia satellite della nostra,chiamata Galassia nana ellittica del Sagittario,che ha il brutto vizio,ogni tanto,di passare attraverso la Via Lattea. Di questi incontri ravvicinati,un gruppo di ricerca guidato da Tomàs Ruiz-Lara dell'Istituto di Astrofisica delle Canarie ne ha di recente identificati almeno 3,avvenuti rispettivamente 5,7 miliardi di anni fa,1,7 e 1 miliardo di anni or sono. Ognuno di questi eventi ha scatenato la formazione di nuove stelle,e il più remoto,in particolare,potrebbe aver favorito anche la nascita del Sole. Che,bisogna sottolinearlo,è fatto anche con materiale “di scarto”. La nostra stella infatti non è composta solo da idrogeno (H) ed elio,che si formarono in gran parte all'inizio della storia dell'universo. Al suo interno,guardando bene,si trova traccia,in piccole quantità,di quasi tutti gli elementi chimici della Tavola Periodica. Il Sole li ha inglobati quando è nato,raccogliendo il materiale formato all'interno di stelle vissute in precedenza,che poi sono esplose rilasciando ciò che avevano creato al loro interno,a disposizione di nuove generazioni di stelle e di pianeti. L'universo ricicla tutto,al 100%. Fucina nucleare Anche nel Sole nascono nuovi elementi chimici. Come tutte le stelle,è un reattore nucleare a fusione di grande potenza,formato in gran parte da idrogeno (per circa il 70%) e da elio (per il 28%). Nel suo nucleo si raggiunge una temperatura di circa 15,7 milioni di gradi e una pressione pari a 265 miliardi di bar,qualcosa come 250 miliardi di volte quella sulla superficie della Terra. In queste condizioni estreme,quattro nuclei di idrogeno (cioè protoni) si fondono tra loro formandone 1 di elio,secondo un ciclo che viene chiamato “protone-protone”. Questo ciclo di reazioni è il motore del Sole,e spiega la straordinaria quantità di energia che la nostra stella produce: 384 milioni di miliardi di miliardi di watt ogni secondo. Circa 1 milione di volte il consumo complessivo di energia di tutta l'umanità in 1 anno. Ma per fare questo il Sole si consuma,perché ogni secondo oltre 4 milioni di tonnellate di materia solare vengono convertite appunto in energia,secondo la famosa formula di Einstein :E =mc2 ,dove “m” è la massa che si trasforma e “c” è la velocità della luce. Quattro milioni di tonnellate al secondo sono una quantità enorme,ma per una stella è pochissimo: da quando si è formato,4,6 miliardi di anni fa,il Sole ha consumato solo 3 decimillesimi di tutta la sua massa attuale. La sua relativa parsimonia nel bruciare il proprio combustibile di idrogeno è una delle caratteristiche che lo rendono adatto ad alimentare la vita: i modelli degli astronomi mostrano che il Sole può essere stabile per circa 10 miliardi di anni (e che quindi oggi è circa a metà della propria evoluzione). Se fosse più massiccio,la sua “aspettativa di vita” diminuirebbe vertiginosamente. Una stella con una massa pari a 1,5 volte quella del Sole vive 3 miliardi di anni,una 3 volte più massiccia 370 milioni di anni,e con una massa pari a 10 volte quella della nostra stella,si consuma,letteralmente,in 32 milioni di anni. Un'inezia,su scala astronomica. Quindi,le stelle molto più massicce del Sole non possono garantire ai propri pianeti una stabilità sufficiente perché su di essi la vita abbia il tempo di nascere e di evolvere. Sulla Terra,le prime forme di vita hanno fatto capolino 1 miliardo di anni dopo la formazione del Sistema solare,e per vedere la comparsa di tutto il genere umano si è dovuto aspettare fino a meno di 2,5 milioni di anni fa,cioè quasi 4,6 miliardi di anni dalla nascita del Sole. Un ciclo undecennale Questo non significa che la nostra stella sia immutabile. Rispetto a quando si è formata,ha aumentato il proprio diametro del 6%,la temperatura del 5% e la luminosità di ben il 40%. Ma in oltre 4 miliardi di anni; quindi,lentissimamente. Garantendo un irraggiamento del nostro Pianeta,e quindi un clima,sostanzialmente stabile,al quale la vita ha potuto adattarsi. Ma il Sole cambia persino sul breve periodo,anche se non ci facciamo caso. In media ogni 11 anni circa (ma possono variare tra 9 e i 14) la sua attività raggiunge un picco,il massimo solare,poi diminuisce,per poi tornare a un nuovo massimo dopo appunto 11 anni dall'inizio del ciclo. Come si manifesta questa attività? Per esempio con le macchie solari. Attualmente il Sole è in una lunga fase di minimo,testimoniata dal fatto che nel 2019 la sua superficie non ha mostrato alcuna macchia per ben 274 giorni su 365. Dal 1849,quando sono iniziate le osservazioni regolari del Sole,solo 3 anni hanno avuto più giorni senza macchie: il 1878,il 1901 e il 1913. Ma negli ultimi 2 mesi il Sole sta mostrando timidi cenni di ripresa: all'inizio del ciclo 25 da quando si è cominciato a contarli. Il prossimo massimo è quindi atteso,secondo gli scienziati del Noaa (National Oceanic and Atmospheric Administration),intorno al 2025. L'attività del Sole si manifesta anche con le eruzioni solari,o brillamenti,violente emissioni di materia (sotto forma sopratutto di protoni) e di energia che arrivano fino alla Terra. I brillamenti sono imprevedibili,ma si intensificano nei massimi solari. Anche in questo caso di norma non ce ne accorgiamo,ma a volte le eruzioni sono così violente che possono provocare disturbi alle trasmissioni radio,danni all'elettronica dei satelliti in orbita e alle linee elettriche a terra,con conseguenti blackout sul nostro Pianeta. Un'eruzione particolarmente violenta,nel 1859,produsse aurore polari (anch'esse legate all'attività del Sole) fino ai Caraibi. Un evento così,ai giorni nostri,in cui tutto dipende dall'energia elettrica,provocherebbe un disastro globale. Un'idea di quanto potrebbe accadere si è avuta nel 1989,quando un'eruzione molto meno potente di quella del 1859 generò un blackout in Canada che lasciò 6 milioni di persone senza elettricità per 9 lunghe ore. Osservato speciale Il Sole quindi è fondamentale per la vita,ma va tenuto sotto controllo. Da diversi anni,sonde come Soho (una collaborazione Esa/Nasa) e la più recente Solar Observer dell'Esa osservano la nostra stella 24 ore su 24; se dovesse verificarsi un brillamento molto potente avremo da qualche ora a un paio di giorni per prendere le contromisure necessarie. Questo è infatti il tempo perché le particelle cariche emesse dal Sole percorrano i 150 milioni di km che ci separano da lui. Per studiare le conseguenze dell'attività solare è nata da qualche tempo una disciplina chiamata space weather,che potremmo tradurre con meteorologia spaziale. Che si pone anche la domanda se l'attività del sole abbia un effetto sul clima della Terra. Il dibattito sul tema è aperto,e non c'è una risposta definitiva. Solo qualche indizio: per esempio,tra il XV e il XIX secolo,alcuni periodi di attività solare molto bassa hanno coinciso con i momenti più rigidi della cosiddetta Piccola Era Glaciale,in cui la temperatura media del Pianeta scese a circa mezzo grado rispetto ai secoli precedenti. Su un fatto però gli scienziati concordano: il ruolo del Sole nel riscaldamento globale è molto meno importante di quello dell'uomo. Ma anche se il Sole è una stella formidabile,e molto affidabile,non può fare tutto da solo. Nella ricetta cosmica che produce la vita c'è un altro ingrediente fondamentale: un pianeta. Se non ci fosse stato,alla giusta distanza dal Sole,un pianeta roccioso dalle giuste dimensioni,cioè la Terra,forse la vita nel Sistema Solare non sarebbe apparsa. Se questo sia un evento probabile o no,è ancora tutto da vedere. Uno studio recente di 2 astronomi dell'Università della Columbia Britannica (Canada) afferma che nella nostra galassia vi possono essere fino a 6 miliardi di pianeti simili alla Terra che orbitano intorno a stelle simili al Sole,alla giusta distanza perché vi possa essere acqua liquida. Ma quelli identificati finora,tra molte incertezze,si contano sulle dita di una mano. Teniamoci ben stretto il nostro. La fusione Nei nuclei delle stelle avvengono veri cicli di reazioni termonucleari. Quello più importante nel Sole è detto “protone-protone”. Il ciclo inizia quando 2 nuclei di idrogeno (cioè 2 protoni) si fondono formando un nucleo di deuterio,composto da un protone e un neutrone. Nel corso di questa reazione,quindi,1 protone perde la propria carica elettrica positiva,emessa sotto forma di positrone. Viene emesso anche un neutrino. Poi al deuterio si unisce un altro protone,trasformando il nucleo di deuterio in uno di elio-3. Questo si incontra con un altro nucleo di elio-3,formatosi allo stesso modo,e i due formano un nucleo di elio-4; i 2 protoni che “avanzano” possono iniziare un nuovo ciclo. In questi passaggi viene rilasciata un'enorme quantità di energia. Il Sole: una sfera di 1,4 milioni di km di diametro Zona convettiva: In questa zona,il materiale solare si rimescola,come l'acqua che bolle sul fuoco. Portando il calore verso la superficie. Zona radiativa : L'energia prodotta nel nucleo impiega centinaia di migliaia di anni per attraversare questo strato. Quando emerge in superficie,in 8 minuti arriva alla Terra sotto forma di luce. Getti di massa coronali : La corona è modellata dai campi magnetici del Sole in forme coniche,chiamate getti coronali,che possono estendersi per milioni di km. Corona : E' lo strato più esterno del Sole,formato da gas caldissimo ionizzato. Si vede soltanto durante le eclissi totali,o con speciali strumenti. Nucleo : Qui avvengono le reazioni termonucleari tipiche delle stelle. Nel Sole,ci sono oltre 15.000.000 di gradi. Cromosfera : E' un sottile guscio che si trova sopra la fotosfera,cioè la superficie visibile del Sole. La cromosfera è in genere invisibile,ma appare (di colore rosso tenue) nelle eclissi di Sole. Le stelle diverse Gli astronomi ordinano le stelle,in base alla loro temperatura superficiale,in classi chiamate con alcune lettere dell'alfabeto. Il Sole è una stella G. Salite & Discese I grafici mostrano le attività solari negli ultimi 30 anni. Si nota il suo andamento altalenante,che segue un periodo di circa 11 anni. Gli ultimi massimi sono stati raggiunti intorno al 1991,2001 e 2013. Ora siamo in fase di minimo. Nel prossimo ciclo,il ciclo 25,si prevede che l'attività solare sia ancora più bassa del ciclo appena concluso. In questi anni,tutto sommato,il Sole è più calmo del solito. In più… Il Sole sarà stabile per altri 4/5 miliardi di anni. Poi diventerà una gigante rossa e,infine,una nana bianca che si spegnerà lentamente.