Il Sole di Gennaio 2014

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