Il Sole di Gennaio 2014 Alessandro Colonna associazione astronomica “E. Fermi” - Sulmona (Aq) - La scorsa settimana, precisamente il giorno 8 Gennaio 2014, la nostra stella, il Sole, ci ha offerto un altro suo magnifico spettacolo che si è tradotto nella comparsa di una a dir poco gigantesca macchia solare sulla sua ‘superficie’. Chi scrive ha avuto il piacere di osservarla direttamente al telescopio e successivamente di fotografarla; la si può ammirare, in tutta la sua maestosità, nella foto riportata in Fig. 1 Fig. 1 Le dimensioni stimate di tale macchia sono pari a circa 5-6 diametri terrestri (ricordo che la Terra ha un diametro di 12.756 km) e quindi tale da essere osservata anche ad occhio nudo (protetti ovviamente da opportuni filtri astronomici). Poniamoci ora alcune domande: da cosa sono generate tali macchie, perchè appaiono scure quando le si guarda, e soprattutto perchè è importante seguire la nascita, l’evoluzione e la scomparsa di tali strutture? Iniziamo per gradi...Il Sole è una stella formata da un’immensa sfera di idrogeno di diametro pari a 1.400.000 km, posto ad una distanza media di 150.000.000 km dalla Terra, e strutturato internamente da una serie di ‘gusci’ proprio come quelli di una cipolla e rappresentati schematicamente in Fig.2. Il guscio più interno detto nucleo o ‘core’, è quello nel quale avvengono le reazioni di fusione nucleare, dove cioè l’idrogeno si trasforma in elio: la temperatura e la pressione del nucleo raggiungono valori elevatissimi (circa 15 milioni di gradi centigradi e 500 miliardi di atmosfere!!). In altre parole il nucleo del Sole è un gigantesco reattore a fusione nucleare. La produzione di questa immensa quantità di energia,che deriva dalla fusione dell’idrogeno in elio, consente al Sole di illuminare e scaldare da circa 5 miliardi di anni la Terra e l’intero Sistema solare e lo farà per altrettanti 5 miliardi di anni. Il nucleo (procedendo verso l’esterno) è a sua volta circondato da un successivo strato, la cosidetta zona radiativa in cui l’energia viene scambiata per irraggiamento, seguita a sua volta dalla zona convettiva dove lo scambio di energia avviene per convezione. L’ultimo strato, quello visibile e di interesse per noi, è detto fotosfera (sfera di luce). E’ proprio in questa regione che compaiono le macchie solari. La temperatura della fotosfera si aggira intorno ai 6000 gradi centigradi e lo spessore di tale strato è circa 700 km. Le macchie solari sono sede di intensi campi magnetici (circa 10.000 volte l’intensità del campo magnetico terrestre) che affiorano sulla fotosfera provenendo dagli strati più interni del Sole (effetto di dinamo solare); tali campi magnetici interrompono parzialmente il flusso di energia che sale dall’interno verso l’esterno e quindi raffreddano la parte interessata. La macchia ci appare allora costituita da una regione centrale molto scura detta umbra (ombra) dove la temperatura si abbassa a circa 4200 gradi centigradi, circondata da una zona grigia detta penumbra (penombra) dove la temperatura è di circa 5200 gradi centigradi: chi coniò questi termini fu Galileo Galilei che per primo le osservò con il telescopio nel 1610. Le macchie solari sono un’indice dell’attività solare: più è grande il numero delle macchie e le loro dimensioni, e più è elevata l’attività solare in quel periodo. La forma, le dimensioni e la durata delle macchie sono estremamente variabili e possono cambiare anche nell’intervallo di alcune ore. Si è poi successivamente scoperto che il Sole presenta ogni 11 anni un massimo di attività solare (massimo numero di macchie solari presenti sulla fotosfera), l’ultimo dei quali si è avuto nel 2012. Dall’esistenza di tale ciclo si deduce che l’attività del Sole oscilla con lo stesso periodo. Le macchie solari vengono catalogate secondo opportuni sistemi di catalogazione tra i quali ricordiamo quello di Waldmeier e quello di McIntosh introdotto nell’ anno 1990. Ci sono diversi motivi per cui lo studio delle macchie è importante: dal punto di vista puramente astrofisico, esse danno l’opportunità di studiare in dettaglio quali sono le interazioni tra i campi magnetici e il plasma (gas ionizzato); inoltre le loro caratteristiche fisiche ci danno informazioni sui meccanismi di dinamo solare operante all’interno del Sole, e di altre stelle simili ad esso. Ma l’aspetto che più ci riguarda direttamente, è dovuto al fatto che la presenza di forti campi magnetici si associa spesso alla presenza di fenomeni esplosivi (chiamati brillamenti) di rilascio di energia e massa (raggi X e gamma) che possono investire la Terra e avere conseguenze sulla nostra vita quotidiana; tempeste magnetiche con disturbi delle trasmissioni radio e telefoniche, o correnti elettriche che possono danneggiare le nostre reti di distribuzione di energia elettrica. Sul lungo periodo, l’osservazione e lo studio delle macchie e dell’attività solare, sono importanti per quel che riguarda l’influenza solare sul clima terrestre. Infatti la radiazione ultravioletta, la cui emissione dipende fortemente dall’attività solare, è l’agente di gran lunga più importante per l’atmosfera terrestre. I modelli climatici più sofisticati tengono conto del flusso di radiazione ultravioletta, e possono essere usati per stimare che tipo di effetti sarebbero prodotti sulla Terra da una sua variazione. Ad oggi non risulta ancora del tutto chiaro se l’aumento di temperatura misurato a Terra negli ultimi decenni possa essere correlato con variazioni dell’attività solare. Fig. 2