Sole

Abbiamo parlato di animali, di piante, di fossili anche viventi, ora parleremo un po’ di astronomia. Una branca molto affascinante della Scienza perchè attraverso i telescopi si possono ammirare alcuni degli spettacoli più belli offerti dall’universo. Inizieremo parlando della fonte di energia della vita sulla Terra: il Sole.

Il sole è la stella intorno la quale orbitano la Terra e tutto il Sistema Solare. Anche se a noi sembra tanto caldo e luminoso, è in realtà una stella medio piccola, la cui massa è formata per il 74% da idrogeno e per il 25% da elio, il restante 1% è costituito da tracce di altri elementi.
Il Sole è classificato come una nana gialla e si trova nella fase detta sequenza principale, la lunga fase di equilibrio in cui l’idrogeno viene trasformato in elio nel nucleo mediante reazioni di fusione nucleare. È proprio questo processo che rilascia ogni secondo un’immensa quantità di energia, equivalente a 3,83 x 10²⁶ J, emessa sotto forma di radiazione elettromagnetica, vento solare (cioè un flusso di particelle cariche) e neutrini.

Ora vediamo un po’ di numeri:

• Temperatura superficiale, 5.400°C circa;
• Temperatura della Corona, 5.000.000°C circa;
• Temperatura del Nucleo, 15.000.000°C circa;
• Diametro, 1.400.000 Km circa (valore medio in quanto il diametro polare differisce da quello equatoriale).

Possiamo farci un’idea delle sue reali dimensioni osservando questa immagine, in cui sono raffrontate con quelle della Terra:

Cosa e dove guardare? Ma il puntino bianco sotto la scritta “Earth”, naturalmente! La Terra è davvero minuscola rispetto alla nostra stella.
L’aspetto granulare della fotosfera (superficie solare) visibile in questa immagine ci permette anche di farci un’ulteriore domanda: di cosa è fatto il Sole?

La nostra stella è interamente composta di plasma, uno stato della materia molto particolare, formato da elettroni e ioni la cui carica complessiva è neutra. Viene detto anche “gas ionizzato” e sembra qualcosa di molto esotico, invece è comunissimo: la maggioranza della materia dell’universo è in questo stato. Per esempio, la fiamma dei fornelli a gas o quella delle candele sono dei plasmi. La nostra stella è formata quindi da una massa fluida, ma talmente densa che la luce prodotta nel nucleo impiega curca un milione di anni per raggiungere la fotosfera, poi ci vogliono solo otto minuti perchè giunga alla Terra viaggiando alla velocità della luce, la famosa c.
I gas ionizzati inoltre sono ottimi conduttori di elettricità e reagiscono fortemente ai campi magnetici. Infatti il Sole genera una potente magnetosfera, visibile attraverso il fenomeno della macchie solari, ovvero regioni di fotosfera più fredde di quelle circonstanti, dalle quali fuoriescono le linee di forza del campo magnetico.

Questo schema mostra come l’interno della nostra stella sia fatto a strati, come lo è anche quello della Terra. In che modo gli astronomi a capire la struttura interna del Sole? Come con la Terra: attraverso le onde sismiche, infatti la fotosfera è continuamente squassata da immense esplosioni nucleari le cui onde d’urto possono essere studiate da apposite sonde od osservatori. Una di queste è S.O.H.O.. Quando un’onda passa da un materiale a un’altro essa viene distorta; studiando le distorsioni la Eliosismologia può farsi un’idea dell’interno della stella, non visibile direttamente.

Come la Terra orbita intorno al Sole, anche la nostra stella orbita intorno al Nucleo Galattico in circa 250 milioni di anni. Il centro della Galassia si trova a circa 27.000 anni luce di distanza (valore medio).

Per finire, diciamo qualcosa sul futuro: il Sole ha idrogeno per altri 5 miliardi di anni circa, esauriti i quali si contrarrà fino a raggiungere le pressione necessaria ad avviare la fusione nucleare dell’elio. L’espansione dovuta all’energia rilasciata dalla fusione dell’elio lo faranno espandere a dismisura (fino all’orbita di Venere), questo stadio è detto di Gigante Rossa.

Finito anche l’elio avverrà un’altra contrazione sotto l’effetto della gravità, ma la massa non sarà sufficiente per avviare fusioni nucleari di altri elementi, quindi gli strati esterni verranno lanciati via formando una nebulosa planetaria, mentre il nucleo collasserà in una nana bianca, che diventerà una nana nera una volta raffreddata.
La nostra stella non ha la massa per proseguire oltre nell’evolzione stellare, ovvero per esplodere come Supernova.

La Terra invece sarà inabitabile fra circa 3,5 miliardi di anni: l’energia emessa dal Sole è cresciuta costantemente fin dalla sua formazione e continuerà a crescere fino all’esaurimento dell’idrogeno. Gli oceani evaporeranno e l’atmosfera sarà erosa via, riducendo il nostro bel pianeta a un deserto simile a quello che è l’odierno Marte.