UNIVERSITÀ DELLE TRE ETÀ
sede autonoma di Sesto Calende
Khepri, il sole nascente degli Egizi
a cura di
Gianpaolo Michelutti
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Il Sole: breve presentazione
Il termine "Sole" (dal latino sol, solis) deriverebbe dal sanscrito sûryas, la cui radice svar- significa
risplendere. Il prefisso "elio" deriva dal greco Helios, il nome con cui gli Antichi Greci designavano
correntemente l'astro e la divinità preposta.
Il Sole è la stella madre del sistema solare, attorno alla quale orbitano gli otto pianeti principali (tra
cui la Terra, i loro satelliti), i pianeti nani e innumerevoli altri corpi minori. È l’astro più importante
per la vita sul nostro pianeta: senza la sua luce e il suo calore la vita, come noi la conosciamo,
sarebbe impossibile. La maggior parte dell’energia consumata oggi dall’uomo è energia di origine
solare convertita. La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre in un certo periodo è
circa diecimila volte l'energia totale usata dall'umanità nello stesso periodo.
Principali caratteristiche
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diametro: 109 DT (Diametro Terra)
volume: 1.300.000 VT
Massa: 333.000 MT pari al 99,9% della massa complessiva del sistema solare
distanza media dalla Terra 149 milioni di Km
densità media: 1.408 g/cm3 ¼ della densità terrestre
composizione chimica: idrogeno (74% della massa), elio (24-25%), e tracce di elementi più
pesanti
• temperatura media superficie: 5780 °K (5500 °C)
• Età stimata: 4,57 miliardi di anni
• stella medio-piccola classificato come una "nana gialla" di tipo spettrale G2 V
"G2" indica la Classe spettrale (temperatura superficiale di 4900-6000 K), caratteristica che le
conferisce un colore bianco estremamente intenso e cromaticamente freddo, che però spesso può
apparire giallognolo, a causa della diffusione luminosa nell'atmosfera terrestre. "V" (quinto) indica
la classe di luminosità.
Collocato all'interno del Braccio di Orione, un braccio secondario della spirale galattica, il Sole
orbita attorno al centro della Via Lattea ad una distanza media di circa 26 000 anni luce e completa
la propria rivoluzione in 225-250 milioni di anni. La sua magnitudine assoluta è pari a +4,83.
Composizione chimica
Il Sole deriva la sua composizione chimica dal mezzo interstellare da cui ha preso origine,
composto prevalentemente da idrogeno ed l'elio con tracce di elementi più pesanti sintetizzati
dalla stelle più evolute, che li hanno diffusi nello spazio circostante.
La fotosfera è costituita essenzialmente da idrogeno (circa il 74% della sua massa, il 92% del suo
volume), elio (circa il 24-25% della massa, il 7% del volume) ed elementi in tracce soprattutto negli
strati più superficiali (litio, berillio. boro; neon, ferro, cobalto e manganese). La composizione del
nucleo è fortemente alterata dai processi di fusione nucleare, che hanno aumentato la
percentuale in massa dell'elio (34%) a discapito dell'idrogeno (64%).
Le conoscenze dei popoli primitivi
I periodi stagionali, con tutte le loro implicazioni dal punto di vista sociale ed economico, furono
presto messi in relazione con gli eventi celesti i quali per la loro precisa periodicità servirono da
sicuri e affidabili strumenti predittivi ai fini della pianificazione delle scadenze agricole e pastorali.
Le prime osservazioni astronomiche dell'uomo servivano quindi a costruire un calendario,
pianificare le scadenze agricole e pastorali, fissare i tempi delle feste religiose
Durante il giorno possiamo osservare:
il moto del Sole, che sorge ad est e tramonta ad ovest
l'altezza del sole sull'orizzonte che cambia durante lo scorrere dei mesi
la durata del giorno che è molto diversa durante lo scorrere dei mesi.
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Il Sole, strumento di misura del tempo e dello spazio
Vediamo come sia possibile sistematizzare le osservazioni del Sole utilizzando soltanto un'asta
(gnomone) e un filo a piombo; è probabile che i popoli antichi abbiano seguito metodi simili.
Innanzitutto scegliere un luogo di osservazione piano e con l'orizzonte libero da ostacoli,
delimitare un'area circolare e fissare al centro l'asta in posizione verticale.
La posizione del Sole, l'estremità dell'asta e l'estremità della sua ombra giacciono su di una linea
retta in ogni istante. Conoscendo la posizione dell'estremità dell'ombra possiamo quindi
determinare la posizione del Sole in ogni istante della giornata. Nell'antichità le osservazioni
dell'ombra dello gnomone fecero del Sole un mezzo di misura del tempo ed un regolatore del
calendario.
Individuare i punti cardinali e calcolare la durata del giorno
La lunghezza e la direzione dell'ombra di uno gnomone variano continuamente sia nel corso della
giornata sia da un giorno all'altro, ma presentano una caratteristica comune: ogni giorno
nell'istante in cui l'ombra dello gnomone ha la lunghezza minima e il Sole è nel punto più alto della
traiettoria che percorre durante il giorno, l'ombra punta sempre nella stessa direzione, quella che
chiamiamo Nord-Sud, mentre l'istante in cui il Sole è più alto sull'orizzonte è chiamato
mezzogiorno. La perpendicolare alla direzione N-S individua l'est e l'ovest.
L'intervallo fra un mezzogiorno e quello successivo - nello stesso luogo - determina una
fondamentale unità di tempo: il giorno solare.
Fissare la lunghezza dell'anno solare e la posizione di solstizi ed equinozi
Se si annota ogni giorno la lunghezza dell'ombra dell'asta per un lungo periodo, si noterà che la
posizione del Sole che sorge, la lunghezza dell'ombra di mezzogiorno, e il numero di ore di luce
variano da giorno a giorno.
Al solstizio d'inverno (21 dicembre nel calendario moderno) l'ombra di mezzodì dello gnomone è
più lunga che in qualsiasi altro giorno e le luce ha la durata minima. Il Sole sorge e tramonta nei
punti più meridionali rispetto all'est e all'ovest.
All'equinozio di primavera (21 marzo) e all'equinozio d'autunno (23 settembre) la durata della luce
e della notte è identica e il Sole sorge e tramonta in prossimità dell'est ed ovest convenzionali.
Al solstizio d'estate (21 giugno) l'ombra di mezzodì dello gnomone è la più corta e la luce ha la
massima durata. il Sole sorge e tramonta alla massima distanza verso nord,.
L'intervallo fra un equinozio primaverile ed il successivo definisce l'unità fondamentale del
calendario, l'anno solare, che corrisponde alla durata del ciclo delle stagioni (secondo le misure
moderne l'anno solare medio dura 365g 5h 48m 46s).
Calcolare la latitudine e l'inclinazione dell'asse terrestre
Per poter ricavare ulteriori informazioni dalle
nostre osservazioni, serve un quadrante murale,
un grande goniometro per la misura degli angoli.
Misuriamo l'angolo formato dalla retta che
congiunge la punta dello gnomone Gn e
l'estremità dell'ombra O con il piano orizzontale.
L'angolo corrisponde all'altezza h del Sole in
coordinate altazimutali.
A mezzogiorno l'angolo sarà massimo al
solstizio d'estate (SE), minimo a quello d'inverno
(SI. L'angolo=SE-SI vale circa 47° e la sua
bisettrice dà la posizione del sole agli equinozi.
L'altezza del Sole oscilla durante l'anno fra SE
eSI a causa dell'inclinazione dell'asse terrestre
sull'eclittica; si può dunque intuire che l'angolo
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sia due volte l'angolo formato dal piano dell'equatore terrestre con il piano dell'eclittica e che
quindi il piano dell'equatore terrestre formi un angolo di circa 23.5° con l'eclittica.
All'equatore negli equinozi - sempre a mezzogiorno - i raggi del sole sono paralleli al piano
equatoriale, per cui l'angolo formato dai raggi del Sole con la verticale è la latitudine del luogo di
osservazione. La latitudine, infatti, non è altro che l'angolo formato dalla verticale con il piano
equatoriale.
La traiettoria del Sole: l'eclittica e lo Zodiaco
Durante la notte possiamo osservare le Stelle che si muovono da est verso ovest, mantenendo
inalterata la loro posizione relativa. Fin dall'antichità l'uomo divise le stelle visibili in una stessa
zona di cielo in gruppi detti costellazioni e dette a ciascun gruppo un nome, ancora oggi usato
come rapido mezzo di riferimento, sebbene tali gruppi non abbiano alcun significato fisico.
Poiché le stelle conservano nel tempo la medesima posizione relativa, è possibile redigere una
mappa delle stelle (carta del cielo) e su di essa tracciare le traiettorie di oggetti celesti che si
muovono rispetto alle stelle.
Il Sole osservato si sposta ogni giorno rispetto alle stelle fisse. Poiché le stelle appaiono subito
dopo il tramonto del Sole, è possibile localizzare sulla carta del cielo la posizione del Sole al
momento del tramonto. Ogni sera la posizione del Sole avanza (verso est) di un tratto pari al
doppio del suo diametro (circa 1°) e dopo un mese il Sole si sarà spostato di circa 30°.
Le successive posizioni del Sole formano una curva, detta eclittica, che si chiude su se stessa al
termine di un anno e rappresenta la traiettoria percorsa dal Sole nel suo moto (apparente) attorno
alla Terra. L'eclittica attraversa un gruppo di costellazioni di particolare rilievo, note come i segni
dello zodiaco. Per una convenzione che vige fin dall'antichità remota, questi segni suddividono
l'eclittica in dodici tratti di eguale lunghezza (30°).
Il moto apparente del Sole sullo sfondo delle stelle fisse e dell'orizzonte fu utilizzato per redigere i
primi calendari, impiegati per regolare le pratiche agricole.
Gli allineamenti astronomici: siti di interesse archeoastronomico
Le osservazioni raccolte mediante lo gnomone non permettono di individuare con grande
precisione gli istanti degli equinozi e dei solstizi. Per questo i popoli antichi hanno orientato
elementi significativi di templi, monumenti, o manufatti di altro tipo per individuare con maggior
precisione il momento in cui si verificano dei fenomeni astronomici.
Gli antichi monumenti megalitici erano strutturati in modo da produrre l'allineamento di alcuni
megaliti (grosse pietre erette) con il Sole generalmente durante i solstizi e gli equinozi.
Nabta Playa (in Egitto). Nabta Playa è un complesso megalitico
risalente al V millennio a.C. Il complesso anticipa di oltre mille
anni quello di Stonehenge ed è il più antico del mondo
La più nota struttura detta "Circolo calendariale" è formata da
megaliti detti menhir, disposti in un circolo centrale detto
cromlech. Nel circolo centrale erano poste due file di monoliti,
la prima orientata in direzione Nord-Sud, l'altra in direzione EstOvest, verso il punto in cui sorgeva il sole nel solstizio d'estate
di circa seimila anni fa. Era quindi una struttura per individuare
l'inizio dell'estate e delle grandi piogge in cui il sole era allo
zenit del Tropico del Cancro.
Il tumulo di Newgrange (nuova fattoria) risale al 3200 a.C.
circa. Un passaggio lungo 19 m conduce ad una camera centrale a pianta cruciforme con tre vani.
Posta sopra all'entrata, un'apertura quadrata (roofbox) permette al sole di penetrare nel
passaggio e di illuminarlo nel giorno del solstizio d'inverno, che coincideva allora con l'inizio del
nuovo anno.
Stonehenge (pietra sospesa: in riferimento agli architravi, costruito in tre fasi dal 3100 a.C. al 1500
a.C.) è un sito neolitico che si trova in Inghilterra. È composto da un insieme circolare di megaliti.
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Alcuni sostengono che Stonehenge rappresenti un "antico osservatorio astronomico", con un
significato particolare ai punti di solstizio ed equinozio, anche se l'importanza del suo uso per tale
scopo è dibattuta.
Le piramidi di Giza (2500 a.C.). Edificate nell'area sud-occidentale del Cairo, le tre principali sono
Cheope, Chefren e Micerino. Si pensa che, siccome gli egizi praticavano il culto del Sole, gli spigoli
delle piramidi rappresentassero i raggi solari che scendono sulla terra e la piramide era la scala per
salire al cielo. Gli egizi erano molto precisi ad orientare ciascuna delle quattro facce nella direzione
di un rispettivo punto cardinale.
Secondo alcuni studiosi le tre grandi piramidi di Giza rispecchierebbero lo schema della cintura di
Orione. Al solstizio d’estate, il Sole tramonta nel punto di mezzo tra le due grandi piramidi. Questa
immagine forma una replica gigantesca del geroglifico - Akhet composto dal disco solare che
tramonta – o sorge – tra due montagne. Questo geroglifico significava “orizzonte”, un orizzonte
però simbolico, legato alla rinascita e alla vita oltre la morte e in quanto tale associato alla Grande
Piramide che era chiamata “Orizzonte di Cheope”.
El Castillo conosciuto anche come Tempio di Kukulcan, il "dio-Serpente Piumato", è una piramide
a gradini che domina il sito archeologico di Chichen Itza nel Messico. Costruito dalla civiltà precolombiana Maya tra il IX e il XII secolo. Durante gli equinozi primaverili e d'autunno, il sole del
tardo pomeriggio colpisce l'angolo nord-ovest della piramide e lancia una serie di ombre
triangolari creando l'illusione di un serpente piumato "strisciante" sullo sfondo della piramide.
L'evento è molto popolare, ma è discutibile se si tratta di un risultato di design mirato.
I calendari
Il calendario è un sistema convenzionale di divisione del tempo adottato per regolare le attività
dell'uomo. Il moto apparente del Sole sullo sfondo delle stelle fisse e dell'orizzonte fu utilizzato per
redigere i primi calendari, impiegati per regolare le pratiche agricole.
Le unità di tempo su cui si basano i calendari sono ricavate dall'osservazione del Sole e della Luna:
il giorno corrisponde al tempo impiegato dal sole a tornare nella stessa posizione in cielo
il mese lunare corrisponde alla durata di un ciclo completo di fasi lunari (29,5 giorni)
l'anno corrisponde alla durata di un ciclo di stagioni (anno solare).
calendari solari: basati sulla durata dell'anno solare di circa 365 giorni. Le stagioni iniziano sempre
nelle stesse date, ma i mesi non seguono esattamente il ciclo delle fasi lunari.
calendari lunari: basati sulla durata del mese lunare, di circa 29 giorni e mezzo. In questi calendari
il mese inizia sempre con la Luna nuova, ma la data d'inizio delle stagioni si può spostare.
calendari lunisolari: sincronizzati sia con la durata dell'anno solare, che con quella del mese
lunare. Per poter mantenere la sincronia, occorre ideare metodi che consentano di mantenere
l'inizio delle stagioni prossimo ad una data fissa.
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L'astronomia degli egizi
Le annotazioni egizie dei fenomeni astronomici pervenute fino ai nostri giorni sono molto scarse a
causa dell'alta deperibilità del materiale usato per scrivere (papiro) ed è perciò difficile farsi
un'idea completa delle conoscenze astronomiche degli Egizi, mentre quelle dei babilonesi, scritte
in caratteri cuneiformi su tavolette di argilla, si sono ben conservate. Le conoscenze astronomiche
egizie possono quindi essere dedotte dalle seguenti fonti:
Coperchi di sarcofagi dell’Antico regno (2.850 - 2.180 a.C.) sui quali compaiono i decani, stelle
singole o costellazioni, accompagnati da geroglifici di difficile decifrazione.
Coperchi di sarcofagi e dipinti del Medio Regno (2.133 - 1.786 a.C.) sui quali fanno la loro prima
apparizione gli orologi stellari diagonali, vere e proprie effemeridi delle stelle.
Due papiri risalenti circa al 144 d.C.; il primo per quanto riguarda i decani e l’altro per quanto
riguarda le fasi lunari.
Studi sull’orientamento delle piramidi e di alcuni templi, sviluppo degli strumenti come ad
esempio la clessidra ad acqua, il merkhet e gli orologi solari.
Si devono agli Egizi alcune delle prime precise osservazioni astronomiche solari, in base alle quali i
sacerdoti del faraone prevedevano le piene del Nilo e programmavano i lavori agricoli. Gli
obelischi erano essenzialmente degli gnomoni, che con la loro ombra scandivano le ore e le
stagioni. Gli orologi solari erano ben noti e ne esistevano diversi tipi, alcuni dei quali portatili.
Gli egizi lasciarono ai posteri un' eredità di grande interesse: l'anno egizio e la suddivisione del
giorno in 24 ore (12 ore di notte e 12 ore di luce).
La cosmologia egizia
All’inizio dell’estate le piogge equatoriali e lo scioglimento delle nevi sulle montagne dell’Abissinia
riempiono il Nilo e durante i mesi successivi allagano e fertilizzano l’intero Egitto. Questa
circostanza ha fortemente influenzato la storia, la cultura e la religione degli egizi.
Gli egizi immaginavano l' universo come una grande scatola a pianta pressappoco rettangolare,
con l'asse maggiore in direzione nord-sud, come la valle del Nilo. La Terra era il fondo di questa
scatola, stretta, oblunga, leggermente concava circondata da una catena di montagne continua,
con l'Egitto al centro. Sopra la Terra si estendeva la volta del cielo, sostenuto da quattro alte
montagne corrispondenti ai quattro punti cardinali; la volta era cosparsa di lampade appese a funi
o, più generalmente, trasportate da divinità; spente e invisibili di giorno, diventavano visibili di
notte. Un grande fiume scorreva intorno alla Terra, nascosto verso nord dall'interposizione delle
montagne, oltre le quali il fiume fluiva lungo una valle chiamata Duat, immersa in un'eterna notte.
Il Nilo è un braccio di questo fiume, e trae origine dalla sua ansa meridionale.
La cosmogonia eliopolitana
Esistono tre narrazioni cosmogoniche: quelle di Eliopoli, di Ermopoli e di Menfi-Tebe.
Secondo la narrazione eliopolitana all'inizio c'era l'Oceano primordiale personificato, nella coppia
Nun - Nunet: Nun, la parte maschile e Nunet, la parte femminile; il Nun era immerso nelle
tenebre, ma conteneva i germi del mondo. In Nun riposa ozioso il dio Atum, autogeneratosi, che
emerge dalle acque primordiali del Nun, secondo alcuni miti portato tra le corna della vacca
celeste, la dea Mehetueret, iniziando a splendere sotto forma di Sole (Ra).
Ra genera tra gli altri Shu (dio dell'aria) e Tefnut (dea dell'umidità). Da Shu e Tefnut nascono Nut
(la volta celeste) e Geb (la terra). Geb e Nut restano in un perenne abbraccio, impedendo il
formarsi delle cose. Generano tuttavia Osiride (primogenito), Seth, Iside, Nefti. A questi si
aggiunge in seguito Horo (Horus) figlio di Osiride e Iside, dio del cielo dalla forma di falco, il cui
occhio destro era il Sole e l'occhio sinistro la luna, prototipo del Faraone, che si considerava come
Horo vivente. Nell'età più antica Horo era conosciuto come Horo il Grande, per distinguerlo da
Horo il giovane, figlio di Osiride ed Iside secondo la teologia eliopolitana
Il padre di Horo, Osiride, era stato ucciso da suo fratello Seth che ne disperde le membra. Iside,
con l’aiuto della sorella Nefti, riportò in vita Osiride usando i suoi poteri magici e,
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successivamente, diede alla luce Horo. Horo insegue Seth per vendicare il padre. Durante la
disputa Seth acceca Horo cavandogli un occhio. Horo è poi trovato da
Hathor, in alcuni casi ritenuta sua madre. Sarà lei a restituirgli la vista
sanandogli gli occhi con il latte di gazzella.
L’occhio lunare di Horo o udjat divenne una potente immagine che
simboleggiava regalità, forza, purificazione e protezione. Per gli
Egiziani l’udjat era un totem di protezione che veniva
frequentemente indossato come collana, collocato sulle fasciature
dei corpi mummificati e, in alcuni casi, dipinto sopra i feretri.
Il culto del Sole
Nella religione egizia il Sole era la divinità più importante e tutto il culto degli
antichi Egizi è dominato dal Sole; il faraone stesso, considerato una divinità
in terra, era ritenuto il figlio del Sole.
Eliopoli, la città del Sole, era il luogo sacro all’astro del giorno e la capitale del
suo culto. Ra è il dio sole di Eliopoli: il sole è il corpo di Ra, o solamente il
suo occhio. Ad Eliopoli il sole è adorato come Atum (il tramonto del sole),
come, Ra (il sole allo zenit, nel fulgore del meriggio) e Khepri ("il sole che
sorge") associato ad Harmakis ("Horus sorge all'orizzonte") e più tardi ad
Horus ("Il lontano"). Nei testi delle piramidi si legge "Io sono Khepri al
mattino, Ra a mezzodì, Atum alla sera". Khepri è il Sole nel suo aspetto
mattutino, rappresentato in forma di scarabeo.
A partire dalla dodicesima dinastia (ca. 1990 a.C.) Ra fu congiunto con il dio
tebano Amon fino a diventare la più importante divinità del pantheon egizio
con il nome di Amon-Ra. I simboli di Ra sono il disco solare o il simbolo
astronomico del sole: un cerchio con un punto nel centro.
Durante la diciottesima dinastia, il faraone Akhenaton (Amenofi IV, "Amon è
in pace") tentò di trasformare la tradizionale religione politeista egizia in una
pseudo-monoteista, nota come Atonismo. Tutte le divinità, compreso Amon,
furono sostituite da Aton. Egli fondò nel deserto la città di Akhetaton (l'orizzonte di Aton)
Diversamente dalle altre divinità, Aton non possedeva forme multiple: la sua unica effigie era il
disco solare. Tale culto non sopravvisse a lungo dopo la morte del faraone e ben presto il
tradizionale politeismo fu riaffermato dalla stessa casta sacerdotale, che tempo prima aveva
abbracciato il culto atonistico.
La barca del Sole
Il grande fiume che scorreva intorno alla Terra
trasportava un'imbarcazione su cui c'era un disco
di fuoco, il Sole, un dio vivente chiamato Ra, che
attraversava il cielo diurno in dodici ore sopra una
barca chiamata Mandet da oriente ad occidente,
dove scompariva dietro la montagna di Abido.
Viaggiava poi nel mondo sotterraneo dell'ovest
attraverso il cielo inferiore della Duat, con la barca
Mesketet, che lo portava durante la notte sino alla
porta dell'oriente. Ra nasceva ogni mattino,
cresceva e acquistava vigore fino a mezzogiorno
per poi affievolirsi verso sera.
A volte, durante le ore diurne, la barca era assalita da un enorme serpente (Apophis), che eclissava
il Sole per breve tempo. La barca del Sole si tiene sempre vicina alla riva del fiume celeste più
prossima alla dimora dell'uomo, per cui, quando il fiume straripa, la barca del Sole esce dal letto
del fiume e si avvicina molto all'Egitto: per questo durante i mesi estivi, in prossimità delle
inondazioni, i raggi del sole sono meno inclinati.
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Lo stesso fiume trasporta anche la barca della Luna (Yaahu Auhu, in alcuni luoghi chiamata
l'occhio sinistro di Horus), che esce dalla porta dell'oriente di sera. Come il Sole, anche la Luna ha i
suoi nemici; una scrofa la assale il quindicesimo giorno di ogni mese, e dopo un'agonia di quindici
giorni e un pallore crescente, la Luna muore e rinasce. Qualche volta la scrofa riesce a ingoiarla
interamente per breve tempo, causando cosi un'eclisse di Luna.
La narrazione cosmologica eliopolitana
Geb e Nut restano in un perenne abbraccio, impedendo il formarsi delle cose. Atum comanda a
Shu di separare Nut e Geb. Questi viene messo sotto i piedi di Shu, e Nut viene posta in alto ad
arco sulla terra, completamente nuda, la pelle scura e il ventre cosparso di stelle (Nut significa
“cielo stellato”), mentre sul suo dorso scorre il Nilo celeste. Solo le punte delle dita delle mani e
dei piedi poggiano a terra, ma su quel precario sostegno ella si sostiene con straordinaria
leggerezza. Essa avvolge e delimita l'universo.
Sotto di lei, steso al suolo, è raffigurato Geb, il dio-terra.
Egli non sembra a suo agio, con una gamba piegata, il
capo voltato di lato e le braccia protese a cercare
qualcosa alle sue spalle. Geb fa crescere le piante sul
suo corpo e trattiene i morti nelle sue viscere profonde.
E tra l'uno e l'altra, Shu, il dio dell'atmosfera, con i piedi
puntati contro Geb e le mani sollevate verso Nût, li
tiene separati per sempre. Con questa separazione il
caos primordiale fu definitivamente domato, creando
una terra sulla quale la vita poteva germogliare. Nut e
Geb separati per sempre possono solo sfiorarsi
all'orizzonte e Geb nel tentativo di raggiungere la
sorella innalzò le montagne ma il suo sforzo fu vano.
Secondo un'altra tradizione Atum-Ra regnava sulla terra, sugli uomini, ma disgustato di loro, salì su
una barca che navigava sul dorso di Nut, dove scorre il Nilo celeste. La barca del sole scivola
durante il giorno sul suo corpo, s'immerge al tramonto nella sua bocca, scorre di notte nelle sue
viscere e all'alba emerge dal suo grembo. Il sole può così rinascere a nuova vita giorno dopo giorno
e l'aurora rossastra altri non è che il sangue del parto mattutino.
Inno ad Aton di Amenofi 4° (1350 a.C.)
Il dio Aton è un dio di luce, gioia, calore, amore per tutte le forme di vita e per tutti i popoli,
compresi i tradizionali nemici dell'Egitto. In tutta la composizione non si trova una parola di odio,
nessun accenno a premiazioni o punizioni. L'aldilà è ignorato (infatti Akhenaton aveva soppresso il
culto di Osiride, dio dell'oltretomba e giudice dei defunti), la vita è tutto ed è il valore supremo.
Inno ad Aton (1)
Tu sorgi bello all'orizzonte del cielo
o Aton vivo, da cui nacque ogni vita
Quando ti levi all'orizzonte orientale
tutte le terre riempi della tua bellezza.
Tu sei bello, grande, splendente, eccelso in ogni paese;
i tuoi raggi abbracciano le terre
tenendole strette per il tuo amato figlio (1).
Tu sei lontano ma i tuoi raggi sono sulla terra.
Tu sei davanti agli uomini, ma essi non vedono la tua via.
Quando vai in pace all'orizzonte occidentale,
la terra è nell'oscurità come morta.
allora gli uomini dormono nelle loro stanze,
le teste sono ammantate, un occhio non vede l'altro.
1
da http://www.webalice.it/gangited/Antologia/Akhenaton.html
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
….
All'alba tu riappari all'orizzonte,
Con il tuo disco splendente di giorno.
Tu lanci i tuoi raggi scacciando le tenebre.
Le Due Terre (2) sono in festa:
svegliate e levate sui due piedi.
Tu le hai fatte alzare.
Lavano le loro membra, prendono le loro vesti,
alzano le loro braccia lodando tuo sorgere.
La terra intera si mette al lavoro.
Ogni animale gode del suo pascolo.
Alberi e cespugli verdeggiano.
Gli uccelli volano dal loro nido,
alzano le loro ali lodando il tuo ka (3) .
Gli animali selvatici balzano sui loro piedi.
Quelli che volano via, quelli che si posano,
essi vivono quando tu ti levi per loro.
Le barche salgono e scendono per il fiume
perché ogni via si apre al tuo sorgere.
I pesci del fiume guizzano verso di te,
i tuoi raggi raggiungono il mare verde.
….
Come numerose sono le tue opere!
Esse sono inconoscibili al volto degli uomini,
tu Dio unico, al di fuori del quale nessuno esiste.
Tu hai creato la terra a tuo desiderio,
quando tu eri solo,
con gli uomini, il bestiame ed ogni animale selvatico,
e tutto quel che è sulla terra - e cammina sui suoi piedi e tutto
quel che è nel cielo e vola sulle sue ali.
E i paesi stranieri, Khor e Kush (4) e la terra d'Egitto.
Tu hai collocato ogni uomo al suo posto,
hai provveduto ai suoi bisogni.
Ognuno con il suo cibo e le sue cose
e sono contati i suoi giorni.
…
Tu fai le stagioni
per far sì che si sviluppi tutto quel che tu crei.
L'inverno per rinfrescarle
l'estate perché gustino il tuo calore.
Tu hai fatto il cielo lontano per splendere in lui,
Il tuo disco nella sua solitudine veglia su tutto ciò che tu hai fatto
tu che splendi nella forma di Aton vivo,
sorto e luminoso, lontano eppure vicino.
…
Tutti gli esseri sono nella tua mano
come tu li hai creati.
Se tu splendi essi vivono,
se tu tramonti essi muoiono:
tu sei la durata stessa della vita
e si vive di te.
Gli occhi vedono bellezza, finché tu non tramonti.
Si depone ogni lavoro quando tu tramonti a destra.
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UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Quando tu risplendi, tu dai vigore
e agilità è in ogni gamba
da quando tu hai fondato la terra.
Note
1) dopo l'Antico Regno (2700 aC), Akhenaton è il primo re che non pretende di essere un vero e proprio dio
in terra, ma solo "figlio" (ma unico) del dio creatore
2) le Due Terre sono i regni dell'Alto e del Basso Egitto, unificati per la prima volta dal leggendario re
Narmer (Menes) intorno al 3000 aC e di nuovo uniti all'epoca di Akhenaton
3) Ka: termine di significato incerto, in questo caso si dovrebbe intendere come uno dei diversi attributi della
divinità, per es. la "Luminosità", benefica per gli Egiziani mentre per i Sumeri era terrificante.
4) Khor è la regione siriano-palestinese, Kush è il Sudan
Il calendario solare egizio civile (vago) e la suddivisione del giorno
Il calendario seguiva il ciclo annuale dell'esondazione del Nilo. Le attività agricole erano ripartite in
tre stagioni di quattro mesi, ciascuno di 30 giorni, chiamati mesi dell 'inondazione, mesi della
germinazione e mesi del raccolto, per un totale di 360 giorni, seguiti, alla fine, da 5 giorni
supplementari, chiamati 'epagomeni' che erano anche collegati con la dea del cielo Nut, che
generava ogni anno i suoi cinque figli appunto in quei giorni.
Al momento della sua introduzione il primo giorno dell'anno era fissato in coincidenza con il
sorgere 'eliaco‘ di Sirio, detta Soped dagli egiziani e Sothis dai greci. L'inondazione del Nilo
coincideva press'a poco con la levata eliaca di Sothis. Poiché l'anno egizio era più corto di quasi un
quarto di giorno rispetto a quello tropico, il capodanno anticipava di quasi un giorno ogni 4 anni e
occorrevano 1460 anni perché anno tropico ed anno civile coincidessero nuovamente . Per questo
l’anno era detto vago.
Gli egizi individuarono 36 stelle particolarmente brillanti chiamate DECANI, a cui era associata
un'ora della notte, che spuntavano a intervalli di 10 giorni l'una dall'altra (36x10=360). Al tempo
della levata eliaca di Sirio si poteva osservare la levata nella notte di 12 decani. A questo è legata
la suddivisione della notte in 12 parti (ore) e del giorno in 24 parti
Il calendario egizio sothiaco
La prima conseguenza dell'uso del calendario vago è che tutte le date si sarebbero spostate
continuamente rispetto all'anno tropico, per cui si può supporre che, almeno per alcune feste
religiose, venisse usato un secondo calendario, in cui il primo giorno di ogni anno era fissato in
coincidenza con il sorgere 'eliaco‘ di Sothis, che si verifica quasi esattamente dopo 365 giorni e 6
ore (365,25 gg.) dalla precedente. Il calendario che ne risultava era perciò detto Sothiaco. Questo
calendario, presentava piccole fluttuazioni rispetto alla precisa durata dell’anno tropico.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
11
L'astronomia babilonese
Il popolo dei Sumeri si è insediato nella Bassa Mesopotamia intorno al 4000-3500 a.C. Essi hanno
inventato la scrittura cuneiforme (attorno al 3500 - 3000 a.C.) e creato le prime grandi città-stato
(Uruk, Larsa, Nippur ) che si sviluppavano attorno alla ziqqurat (tempio religioso costituito da più
gradoni sovrapposti) e al palazzo del potere statale. Dopo la caduta dei Sumeri, molti popoli
ebbero il sopravvento e tra questi ricordiamo gli Accadi (Sargon il grande), i Babilonesi
(Hammurabi), i Cassiti, gli Assiri (Assurbanipal) e i Greci. Nel seguito con "babilonesi" faremo
riferimento ai popoli della Mesopotamia.
I risultati raggiunti in campo astronomico dalle prime civiltà medio - orientali, e in particolare da
quella babilonese, rimasero nell'oblio fino al XIX secolo, quando vennero ritrovate alcune
tavolette di argilla incise in caratteri cuneiformi che trattavano di astronomia. Emerse così la
notevole conoscenza che essi avevano dei fenomeni celesti. In Mesopotamia astrologia ed
astronomia non erano ben distinte ed era compito primario dei sacerdoti e dei sapienti (gli scribi)
compilare una serie di presagi riguardanti i fenomeni celesti, quelli terrestri, i sogni ed altro
ancora. Ai sacerdoti era anche demandata la divinazione - che si basava sull'ipotesi della
partecipazione degli dèi alle vicende del mondo umano e naturale - e la gestione del calendario.
Per dare ai presagi una base più sicura si sentì ben presto la necessità di studiare accuratamente i
moti dei corpi celesti. E così a poco a poco i Babilonesi acquisirono una conoscenza molto precisa
dei periodi del Sole, della Luna e dei pianeti, e poterono predire le posizioni di questi corpi tra le
stelle e i periodici ritorni delle eclissi lunari, senza formulare - a quanto ci consta - alcun genere di
teoria geometrica dei corpi celesti.
L’istante del tramonto del Sole rappresentava l’inizio del giorno, diviso in 12 intervalli detti
“kaspu”, corrispondenti a 30° che è l’arco che il Sole percorre in due ore rispetto alle stelle. A
partire dal VI secolo, il giorno verrà diviso in 24 ore, l’ora in 60 minuti e in 3600 secondi.
Si può dire che l'astronomia sia sorta in Babilonia, ma la cosmologia, distinta dalle cosmogonie
mitologiche, nacque soltanto in Grecia.
Le tappe storiche più significative
La serie "Enūma Anu Enlil": l'applicazione dell'aritmetica all'astronomia
L'ultimo re assiro Assurbanipal (667/626 a.C.) realizzò una sterminata raccolta di testi babilonesi
ed assiri sistemandoli in quella che divenne la Biblioteca di Ninive (scoperta nel 1853).
A partire almeno dal 17° sec a.C. i sacerdoti-astronomi hanno raccolto una serie di presagi e di
osservazioni sistematiche dei fenomeni celesti nella serie Enūma Anu Enlil ('Quando Anu ed Enlil'),
dalle prime parole dell'incipit. Il testo che possediamo proviene dalla biblioteca di Assurbanipal.
La serie fu probabilmente compilata nella sua forma canonica durante il periodo Cassita (XIII e il XII
a.C.), ma le prime stesure risalgono al 17° secolo, mentre l'ultima copia ritrovata è datata 194 a.C.
Anu ed Enlil erano le divinità del cielo e dell'aria, mentre Ea era il dio delle acque dolci e della
sapienza, uno dei creatori dell'umanità. Ecco le prime righe della serie
"Quando Anu, Enlil ed Ea, i grandi dèi, hanno stabilito per loro legittima decisione i disegni per il cielo e
la Terra, la crescita del giorno, il rinnovarsi del mese e la comparsa [dei corpi celesti], [allora] l'umanità
ha visto il Sole uscire dalla sua porta e [i corpi celesti] mostrarsi con regolarità tra la Terra e il cielo".
Enūma Anu Enlil comprende 70 tavolette dedicate ai segni celesti, contenenti circa 7000 presagi.
Segno celeste indicava qualsiasi fenomeno fisico visibile (o previsto) che si verificasse nel cielo
durante il giorno o nel corso della notte, riguardante la Luna e le eclissi di Luna, il Sole, i pianeti, le
stelle fisse, ma anche i fenomeni meteorologici, come le formazioni di nuvole. La Tavoletta 63
("Tavoletta di Venere di Ammi-Saduqa“), che mostra i periodo di visibilità di Venere per un periodo
di circa 21 anni, è il primo riconoscimento della periodicità dei fenomeni planetari.
La tavoletta 14 di Enūma Anu Enlil fornisce uno schema aritmetico per la durata della visibilità
della Luna per ogni notte: è una delle più antiche testimonianze dell'applicazione dell'aritmetica
all'astronomia, pratica che sarà poi comune tra gli astronomi greci.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
12
Gli astrolabi,: il compedio "Mul-Apin" (X sec)
I primi tentativi di conferire un ordine alle costellazioni sono gli astrolabi, così detti perché scritti
su una tavoletta d'argilla circolare; il più antico esemplare risale al XII sec. a.C.
Gli astrolabi contengono 12 sezioni, una per ogni mese dell'anno, e ogni sezione registra tre
costellazioni, ciascuna appartenente a uno dei tre 'sentieri' del cielo: il più settentrionale era il
'sentiero di Enlil' (+17° di declinazione), quello mediano il 'sentiero di Anu', quello meridionale il
'sentiero di Ea' (−17° di declinazione). Dalle liste delle 12 costellazioni indicatrici dei mesi scaturì,
verso l’epoca della conquista persiana (538 a.C.) l’idea dello zodiaco.
Gran parte delle nostre conoscenze circa le cognizioni astronomiche babilonesi nei primi secoli del
I millennio a.C. viene dalla raccolta MUL.APIN, ossia 'Stella Aratro', chiamata così dall'incipit del
testo. Si tratta di un compendio delle conoscenze astronomiche dell'epoca. È plausibile che il testo
sia stato composto intorno al 1000 a.C., anche se gli esemplari pervenutici risalgono al 687 a.C.
MUL.Apin è formato da due tavolette proveniente dalla biblioteca di Assurbanipal. La prima tratta
delle stelle fisse ripartite nei tre sentieri celesti. La seconda contiene due tavole, la tavola delle
ombre per l'omonimo orologio solare e la tavola dei deflussi per l'orologio ad acqua. Nella tavole
delle ombre è indicata per i giorni dei solstizi e degli equinozi la lunghezza dell'ombra di
un'asticella verticale (probabilmente lunga 1 cubito) riferita ad ogni ora del giorno. Tratta anche
delle stagioni, contiene metodi per sincronizzare il calendario lunare a quello solare, schemi per
predire le posizioni dei pianeti e della Luna. Queste tavolette lasciano trasparire la volontà di
applicare metodi matematici alle previsioni astronomiche.
La linea (eclittica) che segna in cielo il corso annuo del Sole fra le stelle era approssimativamente
conosciuta dagli astronomi Babilonesi. Secondo il MUL.APIN, il Sole trascorre un quarto dell'anno
in un sentiero e poi entra in quello adiacente. Scrive Schiapparelli2
«Secondo questa ripartizione, la prima delle quattro divisioni […] conteneva nel suo punto di mezzo il
punto equinoziale di primavera, dove il Sole giungeva al giorno 15 di Nisannu. La seconda divisione […]
conteneva nel suo punto di mezzo il punto solstiziale d’estate. La terza divisione […] conteneva nel suo
punto di mezzo il punto equinoziale di autunno. La quarta divisione […] conteneva nel suo mezzo il
punto solstiziale d’inverno».
Le raccolte più recenti: almanacchi e diari astronomici (VIII-VI sec)
A partire dall'VIII secolo i Babilonesi iniziarono una sistematica registrazione dei fenomeni
astronomici in almanacchi, che portò alla scoperta della frequenza delle eclissi lunari in cicli di 18
anni e 11 mesi (ciclo di Saros). Ciascun almanacco si occupava di un intero anno, suddiviso in 12 o
13 sezioni, una per ciascun mese. Ogni sezione mensile indicava la posizione dei pianeti e della
Luna e le date delle eclissi lunari. Stabilivano anche quando le eclissi solari erano probabili e
fornivano le date dei solstizi e degli equinozi. A quest'epoca si sapeva che le eclissi di Sole possono
prodursi solo al novilunio e quelle di Luna al plenilunio.
Il regno di Nabonassar (747 - 733) ha una grande importanza per l'astronomia perché gli
astronomi greci, diversi secoli dopo, trassero da questo periodo una gran messe di dati
astronomici con un alto grado di precisione. Scrive Schiaparelli a proposito del Babilonesi:
«I loro calcoli cronologici e le osservazioni astronomiche da loro comunicate ai Greci non risalgono al di
là dell’anno 747 avanti Cristo, data che costituisce la così detta êra di Nabonassar. […] L’êra di
Nabonassar segna altresì il momento in cui a Babilonia si cominciò ad osservare i fenomeni celesti con
metodo sistematico».
Al VII secolo appartengono i più antichi diari astronomici, contenenti osservazioni svolte nell'arco
di sei mesi in ordine cronologico. Essi furono redatti fino al I sec, anche se la maggior parte risale al
IV e II secolo. Le date calcolate secondo schemi prestabiliti sono collegate al ciclo metonico di 19
anni (di cui sette anni intercalari) che regolava il calendario in uso a partire dal V secolo a.C.
Durante la dominazione persiana (dal 538 a.C.) lo studio dei moti celesti portò alla elaborazione di
ingegnose teorie matematiche, che descrivevano con buona approssimazione i moti della Luna,
2
Schiaparelli Giovanni Virginio, Scritti sulla storia della astronomia antica, www.liberliber.it
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
13
del Sole e dei pianeti, la durata della luce e della notte. Il modello planetario babilonese era
strettamente empirico e aritmetico, e non includeva modelli cosmologici.
L'introduzione dello Zodiaco nel corso del V sec. e la conseguente suddivisione dell'eclittica in 12
parti di 30°, permise una comoda localizzazione dei corpi celesti che si spostano lungo l'eclittica.
La cosmologia babilonese
Il fiume Oceano circonda il mondo, il cielo è una volta solida, le cui fondamenta poggiano sul vasto
oceano, l'abisso (apsu), che sostiene la Terra. Al di sopra della volta erano le acque superiori e,
ancora più in alto, l'interno dei cieli sede degli dèi e la casa
illuminata dal Sole, da cui il Sole esce ogni mattina da una porta
rivolta a oriente e a cui fa ritorno ogni sera per un'altra porta.
Si supponeva che la Terra fosse una grande montagna divisa in 7
zone o in 4 quadranti: a est c'è la montagna risplendente o la
grande montagna del levar del Sole, a ovest la montagna oscura o
montagna del calar del Sole. La parte settentrionale della Terra è
sconosciuta e misteriosa. Tra il cielo e la terra sono le acque
dell'oceano terrestre. Sotto la crosta terrestre c'è la dimora dei
morti. La volta celeste è immobile; il Sole, la Luna e le stelle sono
esseri viventi o divinità e si muovono lungo orbite circolari.
La cosmogonia babilonese
Una delle più antiche cosmogonie conosciute è quella contenuta nel poema babilonese «Enuma
Elish», che significa "quando in alto", dall'incipit del poema: Il testo fu scoperto su sette tavolette
d'argilla appartenenti alla biblioteca di Ninive, sicuramente ricopiato da un testo più antico
presente in Babilonia, dove l'opera deve essere stata composta intorno al 1100 a.C.
Tutto il cosmo è fatto risalire all'amore di due dei primordiali: la dea Tiamat, la distesa delle acque
marine, e il dio Apsu, la distesa delle acque dolci. Essi generarono i primi dei, tra cui Ea/Enki
(Ea=casa dell'acqua), dio dell'acqua, del mare, dei laghi e signore della terra (Enki da En=signore,
Ki=terra), e Anu, signore dei cieli. Anu generò Enlil, dio dell'atmosfera, padre di Sin, dio della Luna.
Enlil insieme agli dei An/Anum ed Enki/Ea costituisce la triade cosmica. Ishtar, dea dell'amore e
della guerra è figlia di Sin, o secondo un'altra tradizione, di Anu.
Ea mosse guerra al padre Apsu (cosi' come Saturno mosse guerra al padre Urano), lo sconfisse, lo
uccise e col suo corpo formò il Mondo Inferiore, (il "grande abisso" della cosmologia biblica). La
vendetta di Tiamat generò mostri orribili, tra cui Kingu, che però venne affrontato ed ucciso da
Marduk, figlio di Ea e dio di Babilonia. Marduk uccise anche Tiamat, e divise il suo corpo in due
parti «come un'ostrica», generando con le due metà la distesa delle terre e la volta celeste, su cui
costruì la splendida magione degli dei. Il sangue del terribile Kingu, colando a terra diede vita
all'umanità:
«Lo incatenarono e lo portarono davanti ad Ea; gli inflissero la sua punizione recidendogli le vene. Dal
suo sangue Ea formò l'umanità: ad essa impose il lavoro per liberare gli dei da esso».
Il dio Sole "Shamash"
I primi e più attenti studi del movimento del Sole risalgono ai Babilonesi, subentrati ai Sumeri
intorno al 1800 a.C., e si collegano alla loro complessa mitologia. Il nome del dio Sole in sumero è
Utu, quello assiro-babilonese Shamash, che deriva da shanshu (sole), nelle lingue semitiche.
Shamash non appartiene al gruppo delle divinità più importanti e nelle genealogie mitiche, appare
come figlio di Sin, il dio-Luna, e della sua sposa Ningal; è fratello della dea Ishtar, la stella Venere
dea dell'amore, della terra madre, della fecondità, dell'erotismo e della guerra. Ha cinque figli che
impersonano alcune sue funzioni come la giustizia, la fertilità e la divinazione. Shamash con Sin e
Ishtar forma la triade astrale. Il suo simbolo è il disco con i raggi del sole; dopo il 1000 a.C. un
cavallo e, più tardi, un carro.
Shamash è connesso con la regalità e con l'amministrazione della giustizia. É il "re dei re terrestri"
e i re della terra ricevono il potere da lui. È rappresentato pertanto seduto su di un trono con i
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
14
segni del potere, il disco solare e lo scettro, nella mano destra. Shamash è il “divino pastore di
giustizia” che dall'alto tutto illumina e vede: il colpevole viene da lui imprigionato mediante un
laccio o una rete. Può riconoscere l'inganno e la doppiezza, per cui viene invocato quando si
devono siglare trattati, fare giuramenti e transazioni commerciali. È il “signore della visione”, dio
degli oracoli e della divinazione e come tale risponde alle pratiche divinatorie. E' un dio generoso a
cui veniva richiesta la protezione contro il male e le maledizioni, protettore dei viaggiatori e dei
mercanti. Al 3000 aC risalgono le feste di celebrazione del Dio del Sole nel giorno corrispondente
al nostro 25 dicembre
Tammuz, il mito dell’alternarsi delle stagioni
In Babilonia nasce uno dei miti più antichi fra i tanti che raffigurano l’alternarsi delle stagioni e si
ispirano al mistero della vita quando si risveglia a primavera dopo il lungo sopore invernale.
Tammuz, figlio di Enki (signore della terra) e sposo di Ishtar (la dea madre, incarnazione delle forze
produttive della natura), era il dio mesopotamico della vegetazione, reincarnazione di Shamash o,
secondo un'altra tradizione, figlio di Shamash. Il mito di Tammuz che scompariva nel regno
dell’oltretomba durante la calura estiva e poi risorgeva durante l'inverno simboleggiava il
periodico rigenerarsi della vegetazione a primavera.
I Babilonesi ritenevano che l'accorciarsi delle giornate coincidesse con la "morte" del dio e
celebravano un "funerale" che durava sei giorni nel mese di Tammuz, il sesto mese dell'anno che
cadeva in estate. La sua sposa Ishtar scendeva nell'Ade per riavere Tammuz e la Regina dei morti
bagnava Tammuz con l’acqua della vita e lo lasciava partire con Istar. La rinascita di Tammuz, che
appariva come un bambino per redimere un mondo avvolto nell’oscurità, avveniva durante il
solstizio d’inverno e veniva festeggiata il 25 dicembre.
Secondo un'altra tradizione Tammuz era figlio della dea Ishtar e veniva considerato l’incarnazione
del Sole. Ishtar veniva rappresentata con il suo bambino tra le braccia. Attorno alla testa di
Tammuz vi era un’aureola di 12 stelle che simboleggiavano i dodici segni zodiacali. In questo culto
il dio Tammuz muore per risorgere dopo tre giorni. Nel deperire e nel rinascere della natura, i
Babilonesi vedevano la morte e la resurrezione del "figlio".
Il culto di Tammuz era talmente forte e diffuso che nella stessa Bibbia Ezechiele, nel VI secolo a.C,
rimproverare le donne di Gerusalemme perché piangevano la morte di Tammuz (il dio-pastore,
che muore e poi risorge dopo tre giorni):
«[Il Signore] mi condusse all'ingresso della porta del tempio del Signore che guarda a settentrione e vidi
donne sedute che piangevano Tammuz».(Ez 8,14)
Il calendario babilonese
Il calendario babilonese era fondato sul mese lunare, che ha durata di 29,5 giorni. Il primo giorno
del mese cominciava la sera in cui la sottile falce della Luna emergeva per la prima volta, dopo il
novilunio, dalle luci del tramonto. Il giorno babilonese cominciava quindi di sera.
Poiché un mese del calendario deve contenere un numero di giorni intero, si alternavano mesi di
30 giorni e mesi di 29 giorni. L’anno comprendeva 12 mesi lunari (6x30+ 6x29 in totale 354 giorni).
Il 1° mese, Nīsannu iniziava con l'equinozio di primavera; quando l'anno lunare era allineato con
l'anno solare.
Per renderlo compatibile con l'anno solare (circa 365.25 giorni) gli astronomi introdussero il mese
bisestile. Poiché 235 mesi lunari hanno durata quasi identica a 19 anni solari, fu decisa
l'introduzione di un 13° mese (Ululu II° oppure Addaru II°) per 7 volte in 19 anni (12 anni di 12 mesi
e 7 anni di 13 mesi: 12x12+7x13=235). A partire dal VII°-VI° sec. a.C. le intercalazioni del mese
lunare sono documentate.
I babilonesi conoscevano quindi il ciclo lunisolare di 19 anni equivalente a 235 mesi lunari,
denominato 'ciclo metonico‘, prima, quindi, della data di attribuzione a Metone di Atene (432
a.C.). Il giorno fu diviso in 24 ore; l’ora in 60 minuti primi e in 3600 minuti secondi.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
15
L'astronomia greco - ellenistica: salvare i fenomeni
L’astronomia greco-ellenistica (greca di seguito) riguarda un arco temporale che va all'incirca dal
700 a.C. al 400 d.C. Anche se i greci consideravano l’astronomia un ramo della matematica, si può
dire che a partire dall’epoca di Talete essa nasce come scienza a se stante.
I risultati scientifici (non solo astronomici) conseguiti dai Greci in quel periodo furono senza
paragone rispetto a quelli ottenuti altrove. A partire dal 3° secolo a.C., con la dinastia dei Tolomei,
il centro della cultura e delle scienze fu Alessandria d’Egitto. Qui operarono Eratostene, Ipparco e
Claudio Tolomeo, le cui teorie divennero un riferimento per ben 1400 anni.
In principio la riflessione cosmologica dei Greci si mosse in un contesto puramente mitologico, ma
in seguito essi si sforzarono di trovare una spiegazione razionale dei fenomeni celesti e delle leggi
che li regolano ricorrendo non all'azione di esseri soprannaturali, ma a modelli geometrico cinematici, mostrando una libertà intellettuale a cui i loro precursori non erano mai pervenuti.
Nasceva per la prima volta così una vera cosmologia.
I filosofi che dettarono le linee direttive che saranno l'oggetto della ricerca astronomica nei secoli
successivi furono principalmente:
Pitagora, che assumeva la circolarità e l’uniformità dei moti di tutti gli astri, concezione che si
accordava con la filosofia che vedeva nella sfera e nel cerchio il più alto grado di perfezione.
Platone (427-387 a.C.), che invitava a "salvare i fenomeni", cioè ad escogitare metodi matematici
per spiegare i fenomeni celesti osservati, preservando i due assiomi pitagorici (circolarità e
uniformità), compito particolarmente arduo nel caso dei moti planetari.
Secondo Eudemo Platone propose "di trovare con quali supposizioni di movimenti regolari ed
ordinati si potessero rappresentare le apparenze osservate nei moti dei pianeti".
I filosofi greci: dalla scuola di Mileto ai Pitagorici
Aristotele è il primo autore in cui troviamo frequenti riferimenti al pensiero dei predecessori.
Questi riferimenti sono per noi di grande valore. Nel 6° secolo comincia la riflessione sull'universo
e la ricerca di leggi che lo regolano. Si cerca il perché dell'ordine della natura, e quali sono le leggi
che legano fra loro i fenomeni osservati anche utilizzando strumenti matematici e geometrici.
La scuola di Mileto o ionica: Talete, Anassimandro e Anassimene,
Con la scuola di Mileto comincia la riflessione sull'universo, sulle ragioni dell'ordine della natura e
sulle leggi che legano fra loro i fenomeni osservati. Gli esponenti più importanti della Scuola
Ionica, sono Talete, Anassimandro e Anassimene, filosofi ma anche astronomi e cosmologi. Essi si
domandarono quale fosse il principio unico, arché, sostanza fondamentale e causa prima che dava
origine a tutta la materia. Ne citiamo alcuni.
Talete di Mileto (640-718 a.C) fu il primo grande filosofo ionico, fondatore della geometria greca.
Gli sono attribuiti una buona stima del diametro apparente del Sole e della Luna (come la 720ª
parte del circolo percorso dal Sole), lo studio di solstizi ed equinozi. Secondo Erodoto (I, 74), Talete
era in grado di predire un'eclisse di Sole, o almeno l'anno in cui doveva aver luogo.
Anassimandro (c. 611-545) è l'iniziatore dell'astronomia razionale. Egli sostiene che vi sono mondi
infiniti in tutte le direzioni (intuizione del principio cosmologico) e che l’universo è costituito da
quattro corpi principali: i tre corpi celesti, cioè Sole, Stelle e Luna e la Terra. I corpi celesti seguono
percorsi circolari e sono cerchi di fuoco avvolti da uno strato di foschia che lascia trapassare i raggi
luminosi attraverso dei fori che si spostano su tutta superficie dei cerchi. Nel momento in cui uno
dei fori viene ostruito si assiste ad un’ eclissi.
"Quanto al Sole, dobbiamo immaginare una ruota o un cerchio con un diametro 27 o 28 volte maggiore di
quello della Terra. Il cerchione di questa ruota sarebbe cavo e pieno di fuoco; questo è visibile solo
attraverso un'apertura nel cerchione grande quanto la Terra".
La scuola eleatica
La scuola eleatica sorse nell'Italia meridionale nel VI sec. a.C. Il vero fondatore della scuola eleatica
fu Parmenide di Elea (515 -450 a.C.), che per primo concepì la forma sferica della Terra, un
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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grande passo avanti che nessun filosofo, all'infuori dei Pitagorici, osò fare sino a Platone. Egli
concepì un sistema di sfere concentriche intorno alla Terra, modello destinato a svolgere in futuro
una parte importante nella storia dell'astronomia. Il più esterno di questi strati è una volta solida e
inferiormente ad esso, immersi nell'etere, la stella del mattino e della sera (in cui egli riconobbe lo
stesso astro) e quindi il Sole e la Luna, entrambi di natura ignea e di uguali dimensioni. Tuttavia
dice che la Luna deriva la sua luce dal Sole. Il Sole e la Luna si sono formati da materia staccatasi
dalla Via Lattea, il Sole dalla sostanza calda e sottile, la Luna principalmente da quella oscura e
fredda. Le "altre stelle nel luogo igneo che egli chiama cielo" sono sotto il Sole e più prossime alla
Terra. Al centro c'è la Terra.
Egli spiegò le fasi lunari in modo corretto. Capì che l'apparenza del suo crescere e decrescere è
dovuta al variare della posizione relativa di Terra, Sole e Luna, che rende variabile la porzione della
Luna che è illuminata dal Sole.
I pitagorici
Pitagora (570-500 aC) è considerato il primo matematico puro della storia. Di lui non ci è giunto
alcuna opera scritta (e nemmeno eventuali titoli), anche perché il suo insegnamento sembra abbia
avuto un carattere completamente orale ed uno standard di segretezza elevato.
L'idea-guida della filosofia pitagorica è che il numero è tutto, che il numero non rappresenta
soltanto le relazioni reciproche dei fenomeni ma è la sostanza delle cose, la causa di tutti i
fenomeni della natura. In natura ogni cosa è governata da relazioni numeriche e i moti celesti si
svolgano con assoluta regolarità. Aristotele scrive: “I Pitagorici pensavano che tutte le cose sono
numeri e che l’universo è un regolo e un numero.”
Secondo i Pitagorici il mondo è governato dall'armonia: essi avevano sviluppato una teoria delle
sfere armoniche per la quale le varie rivoluzioni celesti producono suoni diversi, cosicché ogni
pianeta e la sfera delle stelle fisse emettono ciascuno una sua nota particolare dipendente dalla
velocità con cui ruotano intorno alla Terra, che le nostre orecchie non percepiscono perché la
udiamo sin dalla nascita.
Alessandro Poliistore, in un testo citato da Diogene Laerzio, attribuisce a Pitagora l’affermazione
che il mondo è di figura sferica e nel centro è situata la Terra, anch'essa sferica. L'idea
fondamentale è che la rotazione diurna apparente del cielo e il moto diurno del Sole sono causati
dal fatto che la Terra si muove, con un periodo di ventiquattr'ore, lungo la circonferenza di un
cerchio, sistema poi sviluppato da Filolao.
Filolao (470 –390 a.C.), della scuola Pitagorica, sostenne un modello di sistema solare con al
centro un grande fuoco animatore di tutto l’universo, al quale era dato il nome di fuoco centrale.
Intorno al fuoco ruotavano la Terra con un periodo di ventiquattro ore. Interposto tra la Terra e il
fuoco centrale, c'era un corpo celeste, l' Antiterra (Antichton, la cui introduzione consentiva di
arrivare al numero perfetto di dieci corpi celesti), che occultava il fuoco centrale e ne giustificava
l'invisibilità. Inoltre le velocità di rotazione e di rivoluzione della Terra erano uguali, per cui la Terra
rivolgeva sempre l’emisfero abitato verso il Sole e l’Antiterra non poteva essere mai vista.
All'esterno dell'orbita della Terra vi erano quelle della Luna, del Sole (col periodo di un anno), dei
pianeti Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno e delle stelle fisse.
L'audacia della nozione che la Terra non fosse necessariamente il corpo principale, in quiete al
centro dell'universo, contrasta considerevolmente con le idee prevalenti, non solo a quel tempo,
ma anche nei successivi duemila anni, per questo il sistema non incontrò molti sostenitori.
Platone e Aristotele e i loro contemporanei
Platone (427 - 347 aC)
Platone immaginava l'universo formato da sfere cristalline, quindi solide, che trasportavano nei
loro movimenti attorno alla Terra, naturalmente immobile al centro del cosmo, in successione la
Luna, il Sole, Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno e le stelle fisse. Riteneva che la luce
mostrata dalla Luna fosse luce riflessa dal Sole.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Per Platone erano assolutamente indiscutibili gli assiomi pitagorici della circolarità dei moti di tutti
gli astri (il cerchio era la figura geometrica che maggiormente racchiudeva i caratteri della
perfezione) e della loro uniformità. Le concezioni astronomiche di Platone erano sostanzialmente
quelle dei Pitagorici. Dove Platone proponeva innovazioni rispetto a Pitagora era nell’esortare gli
astronomi a escogitare rigorosi metodi matematici che avrebbero permesso di spiegare le
irregolarità che venivano riscontrate nei moti planetari, salvando i fenomeni e preservando i due
assiomi pitagorici di cui sopra.
Di questa esortazione è testimone lo storico Eudemo, secondo cui Platone propose agli astronomi
"di trovare con quali supposizioni di movimenti regolari ed ordinati si potessero rappresentare
le apparenze osservate nei moti dei pianeti". Questo fu il grande contributo di Platone
all'astronomia perché fu l'oggetto dell'astronomia nei secoli successivi.
Eraclide Pontico (385-322 aC)
Mentre Platone e Aristotele non abbandonarono mai l'idea della rotazione diurna del cielo da est a
ovest, il loro contemporaneo Eraclide Pontico, nato a Eraclea nel Ponto, insegnò nel modo più
netto e più chiaro che è la Terra a ruotare sul suo asse da ovest a est in ventiquattr'ore. Le sue
opinioni sulla rotazione della Terra sul suo asse ci sono state tramandate da almeno tre scrittori
dell’antichità: Aezio (I secolo d.C.), Simplicio (VI secolo d.C.) e Plutarco.
Calcidio, nel suo commento al Timeo, afferma che Eraclide suppose che i corpi celesti non fossero
"incastonati" in sfere cristalline, secondo l'ipotesi generalmente accettata nell'antichità, ma si
"librassero" nell'etere. Eraclide faceva muovere Mercurio e Venere intorno al Sole invece che
intorno alla Terra, cosicché talvolta essi sono più vicini a noi del Sole e talvolta più lontani. Egli
mantenne, tuttavia, la Terra al centro del moto del Sole e dei pianeti: tale modello, conosciuto nel
Medioevo tramite Calcidio e Macrobio ma raramente accolto, fu ripreso nel 16° secolo da Ticho
Brahe. Eraclide esercitò anche una forte influenza sulla formazione della teoria copernicana.
Eudosso di Cnido (408 a.C. – 355 a.C.) concepì un universo formato da una serie di sfere aventi un
unico centro di rotazione (omocentriche) in cui si trovava la Terra; ogni sfera si muoveva di moto
circolare uniforme. Gli astri erano incastonati su una sfera, la quale era a sua volta collegata ad
altre sfere concentriche. Per spiegare il moto dei corpi celesti egli ricorse ad una serie di 4 sfere
per ogni pianeta, 3 per il sole e la luna, una per le stelle fisse, per un totale di ben 27 sfere.
Aristotele (384 a.C. - 322 a.C.)
Nella sua concezione generale del cosmo Aristotele è guidato da argomentazioni puramente
metafisiche. L'universo è sferico perché la sfera è il corpo più perfetto; delimitato da un'unica
superficie, è il solo corpo che, in rotazione occupi continuamente lo stesso spazio. Il moto dei cieli
è diretto da est a ovest, poiché questa è la direzione più onorevole, e si compie con velocità
uniforme, la Terra è una sfera in quiete al centro dell'universo.
Le sfere di Eudosso esistono fisicamente come parti di un immenso meccanismo mediante il quale
i corpi celesti sono mantenuti in moto dalle rispettive anime. Per fare in modo che il moto delle
sfere più esterne non si trasmettesse a quelle più interne egli inserì un certo numero di sfere
arrivando a un totale di cinquantacinque!
Il sistema cosmico aristotelico distingue nettamente tra i cieli, che rappresentano la regione
dell'ordine immutabile, della perfezione e del moto circolare, e lo spazio interno alla sfera della
Luna, dove tutto è disordine e mutamento e il solo tipo di moto naturale è il rettilineo.
I grandi astronomi greci del III e II secolo a.C.
Aristarco di Samo (310 a.C.– 230 a.C.)
Delle sue opere è giunto a noi soltanto il trattato Sulle
dimensioni e distanze del Sole e della Luna:, in cui troviamo i
risultati del primo serio tentativo di determinare questi valori
mediante l'osservazione. Nel momento in cui la Luna è
illuminata per metà dal Sole (l'angolo formato dalle rette
Terra-Luna e Luna-Sole è retto), egli misurò che l'angolo
formato dalle rette che congiungono il Sole e la Luna è 87°
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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(l'angolo reale è 89° 51’, valore molto piccolo). Da ciò dedusse che la distanza del Sole è diciotto venti volte quella della Luna (il valore reale è 390). Il risultato è grossolanamente sbagliato, ma
forse ad Aristarco interessava più il metodo che il valore trovato, anche perché disponeva di
strumenti di misura non idonei.
Egli sostenne per primo la tesi eliocentrica; andando ancora più in là di Eraclide, sostenne che il
Sole è il centro dell'universo e che la Terra ruota intorno ad esso, spiegando con l'inclinazione
dell'asse terrestre il ciclo delle stagioni. È davvero sorprendente che questa un'ipotesi fosse già
stata formulata nel III secolo a.C.! Quasi 2000 anni dopo Copernico si avvierà nella stessa
direzione.
Plutarco riferisce anche che secondo Aristarco la Terra si muove in un cerchio obliquo nello stesso
tempo che ruota intorno al suo asse." Infine Galeno riferisce che: "Aristarco [disse] che il disco del
Sole è oscurato dalla Terra" al momento di una eclisse di Sole.
Aristarco fu forse accusato di delitto contro la religione e le sue teorie non ebbero successo
nell'antichità: contrastavano troppo radicalmente con le opinioni dei Platonici e degli Aristotelici,
come pure con quelle della scuola degli Stoici, per suscitare qualche interesse.
Eratostene di Cirene (275 a.C.– 195 a.C.) per primo misurò la lunghezza del raggio terrestre
Apollonio di Perga (262 a.C. – 190 a.C.) introdusse il sistema degli epicicli e dei deferenti poi
ripreso e sviluppato da Ipparco e Tolomeo.
Ipparco di Nicea
(190 a.C. – 120 a.C.)
Fu insieme a Tolomeo il più grande astronomo dell'antichità. Grande osservatore, compilò un
catalogo con 850 stelle e catalogò le stelle in base alla loro luminosità mediante una scala di sei
grandezze che oggi conosciamo come magnitudini stellari. La sua opera scientifica ha trovato un
abilissimo interprete e divulgatore in Tolomeo, che riporta le ricerche di Ipparco esposte e
sviluppate, e in molti casi completate.
Ipparco disponeva, oltre che delle sue stesse osservazioni, di quelle fatte ad Alessandria negli
ultimi 150 anni, come pure delle molto più antiche osservazioni d'eclissi compiute dai Babilonesi.
Dal confronto tra le sue osservazioni, quelle alessandrine e quelle babilonesi giunse alla grande
scoperta della precessione degli equinozi; egli calcolò valori di spostamento dell'asse terrestre di
45” d'arco all'anno (oggi il valore stimato è di 50”).
Ipparco spiegò la diversa durata delle quattro stagioni. mediante l'ipotesi
seguente:
In un anno tropico il Sole descrive un cerchio di raggio r, il cui centro sta a
una distanza pari a e (eccentricità) dal centro della Terra. L'ipotesi equivale
ad ammettere uno spostamento del centro di rotazione del cielo, che non
coincide più col centro della Terra.
Questa ipotesi era in grado di rappresentare il moto apparente del Sole e
la durata delle stagioni con un errore molto basso.
Claudio Tolomeo
(100 d. C. - 170 circa )
L'astronomia greca trovò il suo ultimo importante cultore ed
esponente in Claudio Tolomeo di Alessandria nel II secolo d.C. La
sua opera, l'Almagesto, è un compendio di tutto il sapere della sua
epoca, talmente completo e autorevole da divenire in breve
tempo un riferimento fino alla comparsa di Copernico. Nel campo
dell'astronomia Tolomeo completò l'opera di Ipparco e lasciò alla
posterità il primo trattato completo di astronomia.
Tolomeo stabilì il sistema geocentrico come punto irremovibile
delle sue idee, riprese le teorie di Apollonio ed Ipparco usando
epicicli e deferenti ed introdusse il concetto di equante.
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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In questo modo Tolomeo riuscì a non discostarsi troppo dai principi aristotelici di circolarità delle
orbite e di costanza del moto e nello stesso tempo riuscì a giustificare tutti i moti dei pianeti in
modo soddisfacente per la strumentazione dell'epoca. Nelle sue concezioni generali Tolomeo non
si allontanò perciò in alcun modo dai suoi predecessori.
Per quanto concerne il moto del Sole, Tolomeo si accontentò di riprendere la teoria di Ipparco.
Il sistema dell'Almagesto, pur "salvando" i fenomeni, non poteva dare un'immagine reale
dell'universo, perché deferenti (concentrici o eccentrici) ed epicicli non avevano realtà fisica come
le sfere solide e impenetrabili di Aristotele, ma erano espedienti matematici per calcolare le
posizioni dei corpi celesti.
La cosmologia ai tempi di Omero (8° sec. aC)
Le idee cosmologiche anteriori ai primi grandi filosofi sono illustrate nei poemi omerici, risalenti
all'8° sec a.C. La terra è un disco piatto circondato dal grande fiume Oceano che nasce a nord delle
colonne d'Ercole, parzialmente coperta dal mar Mediterraneo. Nell'Oriente estremo c'è il lago del
Sole, un grande golfo dell'Oceano (il Mar Caspio); a
nord, in una fittissima oscurità, il paese dei morti
(Ade, o Tartaro), che secondo altre fonti è situato
sotto la superficie della terra.
Al di sopra della terra è la regione dell'etere, sopra
la quale si estende la volta bronzea del cielo che
ricopre il tutto come un'enorme campana;
inferiormente a questa si muovono il Sole, la Luna
e le stelle. All'alba Elios, il Sole, fa la sua comparsa
sorgendo dal lago del Sole a oriente e alla sera si
immerge nell'Oceano a occidente. Durante ogni
notte il Sole viene trasportato da Ovest ad Est
lungo l'Oceano, adagiato in un letto o, secondo
altri autori, posto in una coppa.
Secondo un altro mito il Sole era trasportato da un
carro guidato da Febo che lo portava a spegnersi
ogni sera nel fiume Oceano. Quando il figlio
Fetonte, guidando il carro, perdette il controllo dei focosi destrieri provocò l’incendio del cielo,
ancora visibile nella Via Lattea.
La Cosmogonia greca. Il racconto degli inizi del mondo a cui in genere si fa riferimento è quello
della Teogonia di Esiodo. Tutto comincia con il Caos, un enorme ed indistinto nulla. Dal vuoto del
caos apparve Gea (la Terra) con alcune altre divinità primordiali: Eros (l'Amore), l'Abisso (il
Tartaro) e l'Erebo (l'oscurità). Gea, senza collaborazione maschile, generò Urano (il cielo), che una
volta nato la fecondò. Dalla loro unione per primi nacquero i Titani, sei maschi e sei femmine.
Il Sole nella mitologia greca
In Grecia la principale divinità solare fu Helios, figlio dei Titani
Iperione e Teia fratello di Selene, la Luna, e di Eos, l'Aurora. Il
dio viene rappresentato come un giovane di straordinaria
bellezza, nel fiore degli anni, la cui testa è circondata da raggi
che formano la sua capigliatura dorata.
Svegliato da un gallo. animale a lui sacro, ed annunciato da Eos,
Helios conduceva ogni giorno il carro del sole, una quadriga per
il cielo d’oro tirata da quattro cavalli alati (Piroide, Eoo, Etone e
Flegone) che emettevano fuoco dalle narici. Partiva da un
palazzo della Colchide, a oriente, per arrivare ad un altro
palazzo nel Paese delle Esperidi, a occidente. Poi staccava i
cavalli per farli pascolare nell’Isola dei Beati e si accomodava in
una grandissima coppa (un battello d’oro) che lo riportava al
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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punto di partenza lungo l’Oceano che circondava la Terra.
Dall'unione di Helios e della ninfa Climene nasce Fetonte, che chiederà al padre il divino carro, ma,
ignaro della guida, precipiterà, provocando un incendio generale
Apollo, figlio di Zeus e di Leto, era il dio della musica, della profezia, della poesia, della medicina e
della scienza che illumina l'intelletto; da Euripide (V° sec a.C.) in poi venne identificato come Dio
del Sole, e spesso soppiantò Helios quale portatore di luce e auriga del cocchio solare. Apollo ed
Helios rimasero entità distinte nei testi letterari e mitologici, mentre nel culto Apollo fu assimilato
ad Helios. Febo (Phoebus) era un epiteto della divinità greca Apollo, con il significato di "puro".
Il mito di Fetonte
Epafo, figlio di Giove, canzonava Fetonte e poneva in dubbio la sua origine divina. Allora Fetonte
pregò il padre di lasciargli guidare il carro del Sole; ma, a causa della sua inesperienza, ne perse il
controllo. I cavalli imbizzarriti corsero all'impazzata per la volta celeste: prima salirono troppo in
alto, bruciando un tratto del cielo che divenne la Via Lattea, quindi scesero troppo vicino alla terra,
devastando la Libia che divenne un deserto. Gli abitanti della terra chiesero aiuto a Zeus che
intervenne per salvare la terra e, adirato, scagliò un fulmine contro Fetonte, che cadde alle foci del
fiume Eridano (da molti identificato con il Po, da alcuni col Rodano).
Le sue sorelle, le Eliadi, spaventate, piansero abbondanti lacrime con viso afflitto e vennero
trasformate dagli dèi in pioppi biancheggianti, mentre le loro lacrime divennero ambra.
Citando questo mito nella Divina Commedia, Dante si riferisce all'eclittica come «...la strada che
mal non seppe carreggiar Fetòn»; viene citato anche nell'Inferno riguardo al volo sopra il demone
Gerione come «Maggior paura non credo che fosse quando Fetonte abbandonò li freni, per che 'l
ciel, come pare ancor, si cosse».
Il culto del Sole a Roma: Eliogabalo e il Sol Invictus
Il culto del Sole trovò terreno fertile anche a Roma; il primo tentativo di introdurre il culto solare
fu ad opera dell'imperatore Marco Aurelio Antonino Augusto (203-222), meglio noto come
Eliogabalo,
appartenente
alla
dinastia dei Severi, che regnò dal
218 al 222.
Siriano di origine, Eliogabalo era,
per diritto ereditario, l'alto
sacerdote del dio Sole di Emesa,
sua città d'origine. Il nome
"Eliogabalo" deriva infatti da due
parole siriache, El ("dio") e gabal
(concetto
associabile
a
"montagna"), e significa "il dio [che
si manifesta su una] montagna".
Fin dal regno di Settimio Severo, l'adorazione della divinità solare era cresciuta in tutto l'impero;
Eliogabalo sfruttò questa popolarità e sovvertì le tradizioni religiose romane, sostituendo a Giove,
signore del pantheon romano, la nuova divinità solare El-Gabal, che venne rinominato Deus Sol
Invictus ("Dio Sole Invitto"), che aveva gli stessi attributi del dio solare di Emesa.
Nel giorno del solstizio d'estate fu istituita in onore del dio una grande festa, popolare tra la gente
per via della grande distribuzione di viveri. Durante questa festa, Eliogabalo poneva El-Gabal, il
meteorite nero che rappresentava il dio solare di Emesa, su di un carro adornato con oro e gioielli,
che girava la città in parata. Erodiano, uno storico siriano contemporaneo, scrive
«Un tiro a sei cavalli trasportava la divinità, i cavalli enormi e di un bianco immacolato, con dispendiosi
finimenti in oro e ricchi ornamenti. Nessuno teneva le redini, e nessuno era a bordo della biga; il veicolo
era scortato come se il dio stesso fosse l'auriga. Eliogabalo camminava all'indietro davanti alla biga,
rivolto verso il dio e reggendo le redini dei cavalli. Compiva tutto il viaggio in questo modo inverso,
guardando in faccia il suo dio. » (Erodiano, Storia romana, V, 6)
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Un sontuoso tempio detto Elagabalium fu costruito sul Palatino allo scopo di ospitare il betilo del
dio (pietra sacra, spesso identificata con la divinità stessa). Erodiano, racconta che
«questa pietra è adorata come se fosse stata inviata dal cielo; su essa si trovano piccole protuberanze e
segni, che alla gente piace considerare un grezzo ritratto del sole, perché è così che li vedono».
Le reliquie più sacre della Religione romana furono trasferite dai rispettivi templi all'Elagabalium,
mentre Eliogabalo decise di unirsi in matrimonio con la vergine vestale Aquilia Severa: si trattava
della rottura di una antichissima e onorata tradizione romana, tanto che, per legge, una vestale
che avesse perso la propria verginità veniva seppellita viva.
La politica religiosa e i suoi eccessi sessuali (ebbe cinque mogli e due "mariti") causarono una
crescente opposizione del popolo e del Senato romano, che culminò col suo assassinio per mano
della guardia pretoriana e l'insediamento del cugino Alessandro Severo.
Il Sol Invictus e il Natale
Nel 272 Aureliano sconfisse la Regina Zenobia del Regno di Palmira grazie all'aiuto provvidenziale
della città stato di Emesa. Grato per il sostegno ricevuto, trasferì a Roma i sacerdoti del dio Sol
Invictus e ufficializzò il culto solare di Emesa, edificando un tempio e creando un nuovo corpo di
sacerdoti (pontifices solis invicti). Aureliano si proclamò suo supremo sacerdote.
Le celebrazioni del rito della nascita del Sole (Dies Natalis Solis Invicti, Natale del Sole invitto),
avvenivano il 25 dicembre, con particolare solennità in Siria ed Egitto, ove tale culto era radicato
da secoli. Il rito prevedeva che celebranti, ritiratisi in appositi santuari, ne uscissero a mezzanotte,
annunciando che la Vergine aveva partorito il Sole, raffigurato nelle sembianze di un infante.
Dopo aver abbracciato la fede cristiana, nel 330 l'imperatore Costantino fece coincidere con un
decreto il Dies Natalis Solis Invicti con la data di nascita di Gesù, considerato dai cristiani il "Sole di
giustizia" profetizzato da Malachia (Mal, 4:2). Nel 337 papa Giulio I ufficializzò la data liturgica del
Natale da parte della Chiesa cristiana, come riferito da Giovanni Crisostomo nel 390: «In questo
giorno, 25 dicembre, anche la natività di Cristo fu definitivamente fissata in Roma». Il
Cristianesimo fu ufficializzato come religione di Stato con l'editto di Tessalonica di Teodosio I, il 27
febbraio 380.
Il Dies Solis e la domenica
Il 7 marzo 321, l'imperatore Costantino I decretò che il settimo giorno della settimana, il Dies Solis,
diventasse il giorno del riposo; il decreto non aveva carattere religioso, ma intendeva
regolamentare le attività settimanali ed entrò a far parte del corpo legislativo romano.
Alcuni cristiani approfittarono del decreto imperiale per trasferire il significato dello Shabbat
ebraico al Dies Solis, che, sin dall'epoca di Giustino (II secolo), iniziò ad assumere tra le comunità
cristiane il nome di Dies Dominica (Giorno del Signore), memoriale settimanale della Risurrezione
di Gesù avvenuta, secondo il racconto evangelico, il primo giorno dopo il sabato (Mt 28,1; Mc 16,1;
Lc 24,1; Gv 20,1);[150] il 3 novembre 383, per volere di Teodosio, il Dies Solis viene infine
ufficialmente rinominato Dies Dominica.
L'abitudine di chiamare il Dies Solis col nome di Dies dominica compare per la prima volta alla fine
del primo secolo (Apocalisse 1, 10) e poco dopo nella didachè, prima cioè che il culto del Sol
Invictus prendesse piede.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Verso una concezione moderna del cosmo: da Copernico a Newton
Sfidando le credenze del suo tempo Niccolò Copernico, che nel XVI secolo, riprese e sviluppò la
teoria eliocentrica, già postulata nel II secolo a.C. da Aristarco di Samo. Galileo fu il fondatore del
metodo scientifico sperimentale e pioniere dell'osservazione solare; grazie al cannocchiale egli
scoprì nel 1610 le macchie solari. Keplero, uno dei più grandi astronomi di tutti i tempi, fissò le tre
leggi del moto dei pianeti, grazie anche alle precise osservazioni ereditate da Tycho Brahe. Isaac
Newton, uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi, è noto soprattutto per il suo contributo alla
meccanica classica e per la scoperta della legge di gravitazione universale.
Nel XIX secolo la spettroscopia conseguì enormi progressi: Joseph von Fraunhofer, considerato il
"padre" di questa disciplina, effettuò le prime osservazioni delle linee di assorbimento dello
spettro solare, che attualmente vengono chiamate, in suo onore, linee di Fraunhofer.
Niccolò Copernico (1473-1543).
Copernico propone uno schema del mondo più semplice di quello tolemaico. Ma al tempo di
Copernico questo non era ritenuto essenziale. In questo senso dobbiamo riconoscere a Copernico
il coraggio di rifiutare quella che era una concezione dell'universo ormai del tutto consolidata.
Nel 1514, nel Commentariolus, egli espone i principî del suo sistema mostrando, senza darne
prova matematica, come sia più semplice la spiegazione dei fenomeni celesti mediante l'ipotesi
eliocentrica, poiché essa richiede un minor numero di sfere per rendere conto dei moti osservabili
dei pianeti e dell'alternarsi di giorno e notte e delle stagioni, con l'ammissione della rotazione
diurna e della rivoluzione annua della Terra, e l' inclinazione del suo asse rispetto all'orbita.
Il volume più ampio con le dimostrazioni, a cui Copernico lavorò per il resto della sua vita, fu
pubblicato nel 1542 con il titolo De revolutionibus orbium caelestium.
Copernico conservò il presupposto metafisico della perfetta circolarità dei moti celesti e questo a
lo costrinse a mantenere epicicli ed eccentrici, come Tolomeo; il suo sistema era quindi piuttosto
complicato ed i risultati concreti non più precisi di quelli ottenuti col sistema tolemaico. Il suo
modello incontrò l'opposizione degli ambienti ecclesiastici, che lo ritenevano contrario
all’interpretazione letterale della Bibbia.
Attraverso l'eliocentrismo Copernico realizzò la sintesi di astronomia e cosmologia, dando inizio a
quel cambiamento di prospettiva che portò poi all'unificazione di fisica celeste e fisica terrestre.
Sintesi delle sue idee
Il Sole e non la Terra è il centro dell'Universo;
la Terra ruota attorno al proprio asse in un giorno, mentre il firmamento resta immobile;
la Terra ruota attorno al Sole come qualsiasi altro pianeta;
il moto retrogrado dei pianeti dipende dal moto della Terra e dei pianeti attorno al Sole.
Giovanni Keplero
Giovanni Keplero è considerato uno dei più grandi astronomi di tutti i tempi. I trattati di meccanica
celeste ricordano le sue tre leggi del moto dei pianeti. Non meno importanti sono i suoi contributi
nel campo dell'ottica. È significativo che la sua opera principale, davvero rivoluzionaria, porti il
titolo Astronomia Nova, consapevole, com'egli era, di avere con essa profondamente cambiato
l'astronomia tradizionale. Egli infatti eliminò il ricorso a deferenti ed epicicli nell'interpretazione
dei moti planetari, e superò il principio assiomatico del moto circolare e uniforme, che aveva
finora dominato l'astronomia. Keplero, uomo di natura religiosa e mistica, cerca soprattutto
nell’universo uno scopo, un ordine superiore, un’armonia che rifletta la grandezza del creatore.
Studiando le precise osservazioni sull'orbita di Marte raccolte da Tycho Brahe (1546 - 1601) egli
dedusse le prime due leggi sul movimento dei pianeti note con il suo nome ed esposte in
Astronomia nova, pubblicato nel 1609; la terza viene resa nota nel 1619 in Harmonices mundi,
un'opera che si può per molti versi considerare il suo testamento intellettuale e spirituale.
Le tre leggi di Keplero:
1. L’orbita di un pianeta è un’ellisse, di cui il sole occupa uno dei due fuochi
2. Il raggio vettore del pianeta descrive aree uguali in tempi uguali.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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3. I quadrati dei periodi di rivoluzione sono direttamente proporzionali ai cubi dei semiassi
maggiori delle loro orbite
Galileo Galilei
Galileo Galilei fu uno dei più grandi uomini di scienza di tutta la storia per gli importanti contributi
che diede in fisica e astronomia e in altri campi; ma a lui si deve soprattutto l'introduzione del
metodo scientifico moderno. Il suo apporto alla scienza riguarda
la fisica (lo studio dei moti, le traiettorie, la resistenza dei materiali) e l'astronomia
(cannocchiale, macchie solari, fasi di Venere, satelliti medicei …);
la concezione meccanicista della natura, presupposto a qualsiasi formalizzazione matematica
che è la base della scienza moderna
il metodo galileiano (osservazione, ipotesi, esperimenti): la raccolta rigorosa di dati,
l’esperimento ( il cimento) sono fasi ineludibili del percorso del sapere scientifico moderno
l’autonomia e l’autosufficienza della scienza da qualsiasi autorità esterna. Egli diventò, per le
drammatiche vicende della sua vita, un simbolo della lotta per la libertà di ricerca contro
l’oppressione del potere
«Il metodo che seguiremo sarà quello di ... mai supporre come vero quello che si deve spiegare... Per
conseguenza quelli che imparano, non sanno mai le cose dalle loro cause, ma le credono solamente per
fede, cioè perché le ha dette Aristotele». (discorso all’università di Pisa)
Mediante il cannocchiale inventato nel 1609 da Johann Lippershey, egli fornì le prove a sostegno
della teoria copernicana: l'esistenza delle fasi di Venere e di Mercurio, osservate da Galileo,
dimostrano che quei pianeti ruotano intorno al Sole.
Nel 1613 pubblica l'Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti in cui
Galileo considerava le macchie solari materia fluida appartenente alla superficie del Sole e
ruotante intorno ad esso proprio a causa della rotazione stessa della stella.
Il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo. Nel 1624 Galileo pubblica il Dialogo, che mette
a confronto il sistema tolemaico e quello copernicano attraverso le conversazioni di tre
personaggi: Filippo Salviati, Gianfrancesco Sagredo e Simplicio, sostenitore del sistema tolemaico il
cui nome sottintende il suo semplicismo scientifico. Il Dialogo gli costò però l’ira dell’Inquisizione
romana, che il 22 giugno 1633 gli impose l'abiura «con cuor sincero e fede non finta».
Isaac Newton (1642-1727)
Matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e alchimista inglese, è considerato uno
dei più grandi scienziati di tutti i tempi, noto soprattutto per il suo contributo alla meccanica
classica e per la scoperta della legge di gravitazione universale, anche se Isaac Newton contribuì in
maniera fondamentale a più di una branca del sapere.
Solo nel XX secolo con la teoria della relatività di Albert Einstein ci si è resi conto che quando le
velocità considerate sono confrontabili con quella della luce (relativistiche) la concezione
newtoniana dello spazio e del tempo non è più sufficiente.
Nel 1687 pubblica Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, unanimemente considerata un
capolavoro assoluto della storia della scienza; con essa Newton stabilì i tre principi della dinamica
newtoniana validi ancor oggi per velocità non relativistiche. Egli usò la parola latina gravitas (peso)
per quella che sarebbe diventata la forza di gravità, e definì la legge della gravitazione universale.
la legge di gravitazione universale
Due masse m1 ed m2 si attraggono con una forza F diretta lungo la linea che
congiunge i centri delle masse, proporzionale al prodotto delle due masse e
inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza (r).
G è la costante di gravitazione universale,
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Struttura del Sole
Quello che vediamo: la fotosfera e l'atmosfera
Il Sole appare costituito da un'enorme quantità di materia disposta con simmetria sferica. La
superficie del Sole viene chiamata fotosfera (dal greco phótos, "luce", e spháira, "globo", "palla").
Le macchie solari
Osservando la superficie del Sole con un piccolo telescopio (munito di filtro appropriato), oppure
col metodo della proiezione dall'oculare, si notano generalmente delle zone più scure rispetto al
resto della fotosfera a causa della loro temperatura più "bassa" (dell'ordine di 4500 gradi K): sono
le macchie solari, che vengono generate dal campo magnetico del Sole (vedere più avanti).
Le dimensioni delle macchie vanno da poche migliaia a oltre
centomila chilometri; alcuni gruppi sono tanto grandi che
potrebbero contenere diversi pianeti delle dimensioni della Terra.
La loro durata è estremamente variabile e può andare da meno di
un giorno a oltre tre mesi, con una media di due settimane. Le
macchie subiscono continue variazioni: si ingrandiscono, si
moltiplicano, poi, a poco a poco, si richiudono e svaniscono.
La zona centrale, più scura, viene chiamata ombra, quella
marginale penombra. La penombra ha una struttura raggiata, cioè
composta da un numero enorme di filamenti del diametro medio di 300 km e della lunghezza di
circa 5000 km puntati verso il centro dell'ombra. Anche questi filamenti si formano e si dissolvono
continuamente, poiché ognuno di essi dura, in media, non più di tre quarti d'ora.
Se osserviamo il sole in modo sistematico, potremo notare che il numero di macchie solari visibili
non è costante, varia nel corso degli anni da un minimo, durante il quale le macchie sono assenti o
molto esigue fino ad un massimo, quando le macchie si fanno sempre più frequenti.
L'attività delle macchie
segue un ciclo di circa 11
anni (il ciclo undecennale
dell'attività solare legato
alle variazioni del campo
magnetico solare). Durante
il minimo solare le macchie
sono assenti o molto rare e
quelle che appaiono si
trovano alle alte latitudini
(lontane
dall'equatore).
Man mano che il ciclo
prosegue, avanzando verso il massimo, le macchie si fanno sempre più frequenti e tendono a
spostarsi verso le zone equatoriali della stella. Ogni ciclo di undici anni comprende un massimo ed
un minimo, che sono identificati contando il numero di macchie solari che appaiono in quell'anno.
Il minimo del ciclo in corso, il 24° da quando vengono registrati, ci
sarà nel 2019-20, il prossimo massimo nel 2024.
Rotazione del Sole
Se osserviamo attentamente le macchie solari, noteremo che
queste si spostano sulla superficie del Sole a causa della rotazione
della stella. Ma se osserviamo più attentamente noteremo che le
macchie solari si spostano più rapidamente nella zona equatoriale,
sempre più lentamente procedendo verso i poli. Il Sole infatti non
possiede - al contrario di un pianeta roccioso - una superficie
solida, e ruota più velocemente all'equatore che non ai poli.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
25
Il periodo di rotazione (siderale) varia tra i 25 giorni dell'equatore e i 35 dei poli. Poiché il nostro
punto di osservazione si sposta a causa del moto di rivoluzione della Terra, il periodo di rotazione
apparente all'equatore è di 28 giorni.
Poiché la rotazione della stella è molto lenta, il Sole non possieda un rigonfiamento equatoriale
molto pronunciato per cui il diametro polare differisce da quello equatoriale di appena 10 km.
La granulazione
La superficie del Sole, osservata con un telescopio appare formata da
una miriade di piccole zone brillanti contornate da un bordo più scuro,
con diametri di un migliaio di kilometri, che ricordano le tessere di un
grande mosaico. Tali zone sono chiamate granuli, hanno una vita
breve e scompaiono nel giro di pochi minuti. L'aspetto granulare della
fotosfera prende il nome di granulazione.
L'atmosfera solare
Nel corso di un'eclisse totale di Sole, quando il disco nero della Luna è sovrapposto a quello solare,
noteremo un'aureola che si spinge fino a notevole distanza (otto milioni di kilometri) dal Sole, si
tratta dell'atmosfera solare. Al di sopra della fotosfera vi sono dunque strati gassosi sempre più
trasparenti, sempre più rarefatti, che non ci impediscono di vedere la fotosfera sottostante e
restano invisibili all'osservazione ordinaria.
Trasmissione di calore / energia
Conduzione: trasmissione di calore3 in un mezzo solido, liquido o aeriforme dalle zone a
temperatura maggiore verso quelle con temperatura minore, senza trasporto di materiale.
Convezione: trasmissione di calore in un fluido mediante moti convettivi del fluido stesso dalle zone
di minore densità (e maggior temperatura) verso zone di maggiore densità (e minore temperatura).
Irraggiamento: trasferimento di energia (anche nel vuoto) tra due corpi senza contatto diretto per
mezzo di onde elettromagnetiche, per mezzo di particelle (fotoni) emesse dalla materia in
conseguenza dei cambiamenti delle configurazioni elettroniche degli atomi. L’ energia emessa è
proporzionale a T4 e dipende dalla frequenza della radiazione, dalla natura del corpo e dalle
caratteristiche della sua superficie.
Quello che non vediamo: la struttura interna
Al di sotto della fotosfera vi sono strati sempre più opachi e più densi che impediscono la visione
della struttura interna. È perciò necessario costruire dei modelli che la possano rappresentare.
Supponendo che le leggi fondamentali della fisica valgano anche sul Sole, si può ipotizzare che la
superficie esterna del Sole (fotosfera) riceva il calore dalla regione sottostante che deve essere più
calda e più densa, essendo compressa dagli strati più esterni. Procedendo allo stesso modo,
dall'esterno verso il centro del Sole troveremo degli strati sempre più caldi e densi. A partire da
queste considerazioni, diversi astrofisici proposero, già dalla fine del 19° secolo, schemi e modelli
che interpretano in modo ragionevole la struttura del Sole.
Un valido strumento per la comprensione della struttura solare è fornito dall'eliosismologia, che
studia le modalità di propagazione delle onde sismiche attraverso il Sole. Associata a simulazioni
computerizzate, consente di risalire con buona approssimazione alla struttura interna.
Principali Missioni spaziali
Le missioni spaziali hanno permesso una più approfondita conoscenza del Sole.
Con l'avvento, nei primi anni cinquanta, dell'era spaziale e l'inizio delle esplorazioni del sistema
solare, numerose sono state le sonde appositamente progettate per studiare la nostra stella.
3
Calore o energia termica è la forma di energia posseduta da qualsiasi corpo che abbia una temperatura
superiore allo zero assoluto, proporzionale alla temperatura, alla massa e al calore specifico del corpo.
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
26
Anno
Missione
Scopo
1959-68
Pioneer 5, 6, 7, 8 e 9
misure dettagliate del vento e del campo magnetico solare
1970
Helios 1 e Skylab
dati sull'emissione del vento solare e sulla corona
1980
Solar Maximum
Mission
osservazione di radiazioni ultraviolette, raggi gamma ed X
emanati dai flare solari durante il periodo di massima attività
1991
Yohkoh
flare solari alle lunghezze d'onda dei raggi X
1995
Solar and Heliospheric
Observatory (SOHO)
osservazione in gran parte delle lunghezze d'onda dello spettro
elettromagnetico, e scoperta di un gran numero di comete radenti
1990
Ulysses
studio delle regioni polari, misurazioni del vento solare e
dell'intensità del campo magnetico
1998
TRACE
connessioni tra il campo magnetico e strutture di plasma
associate, immagini ad alta risoluzione della fotosfera e della
bassa atmosfera del Sole
2001
Genesis
prelevare dei campioni di vento solare e avere una misura diretta
della composizione del Sole
2006
Solar Terrestrial
Relations Observatory
(STEREO)
due navicelle identiche poste in orbite che permettono di ottenere
una visione stereoscopica della stella
2006
Hinode-SOT Solar
Optical Telescope
telescopio solare con l'apertura più grande che si trova
attualmente nello spazio
2010
Solar Dynamics
Observatory (SDO)
telescopio spaziale per studiare il Sole
Struttura del Sole secondo le ipotesi più accreditate
Il Sole è costituito da una serie di involucri concentrici; ogni strato possiede caratteristiche e
condizioni fisiche che lo differenziano da quello successivo. Essi sono evidenziati nella tabella
seguente:
Struttura
Dimensioni
Temperat.°K
Fenomeni
Nucleo
Zona radiativa
r = 0.2 Rs
0.2 - 0.7 Rs
14 milioni
7ml - 2 ml
Tachocline
Zona convettiva
zona di transizione
da 0.7 Rs
2 ml- 6000
Fotosfera
500 Km
8000-4200
2000 Km
10K-100K
fusione nucleare
trasporto energia per
irraggiamento
transizione solido-fluido
trasporto energia per
convezione
granulazione, macchie solari,
facule
brillamenti, spicule, fibrille,
filamenti, protuberanze
aumento repentino della
temperatura
archi coronali, brillamenti,
espulsioni di massa,
protuberanze , buchi coronali
cromosfera
Atmosfera
zona di
transizione
corona
fino a 1 ml
milioni Km
> 1 ml
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
27
Il nucleo
Il nucleo è la parte meno conosciuta del Sole, nascosta
com'è all'osservazione diretta. Gli indizi migliori sul suo
stato vengono dall'eliosismologia e dall'analisi dei
neutrini emessi dalle reazioni di fusione, che possono
arrivare indisturbati fino a noi.
Il nucleo solare rappresenta in volume il 10% della stella,
in massa oltre il 40%. Nel nucleo avvengono le reazioni di
fusione nucleare, fonte principale dell'energia solare.
Gli astrofisici ritengono che il nucleo solare abbia raggio
prossimo a 0,2 raggi solari, con una densità almeno 150
volte quella dell'acqua, una temperatura di circa 13 600 000 K (la temperatura superficiale della
stella è 5800 K) ed una pressione di quasi 500 miliardi di atmosfere; è la combinazione di simili
valori a permettere la fusione nucleare dell'idrogeno in elio.
La fusione libera energia sotto forma di radiazione γ che viene assorbita dagli strati più esterni e
riemessa a lunghezze d'onda sempre maggiori, per diffondersi poi nello spazio. Un altro prodotto
delle reazioni nucleari sono i neutrini, particelle che raramente interagiscono con la materia e che
dunque attraversano liberamente lo spazio.
Zona radiativa
Situata all'esterno del nucleo, la zona radiativa si estende da circa 0,2 sino a 0,7 raggi solari, cioè
dal nucleo fino al confine con la zona convettiva con uno spessore di circa 350000 km; la zona
radiativa appare priva di moti convettivi.
Nella zona radiativa, l'energia prodotta dal nucleo è trasportata da fotoni che percorrono il
plasma4 impiegando, a causa dell'assorbimento e della riemissione, anche centinaia di migliaia di
anni per attraversare la zona. Solo i neutrini, che interagiscono poco con la materia, attraversano
la zona alla velocità della luce. L'energia è trasportata per irraggiamento.
La temperatura della zona radiativa varia da circa 6.500.000 K in prossimità del nucleo, fino a circa
3.000.000 °C all'interfaccia con la zona convettiva.
Zona di transizione - tachocline
La tachocline è la zona di transizione tra la zona radiativa e la zona convettiva e segna il passaggio
tra la parte interna della stella, la cui rotazione è paragonabile a quella di un corpo solido, e la
porzione esterna, che ruota in maniera differenziale comportandosi come un fluido. La tachocline
sembra essere lo strato del Sole in cui si genera il campo magnetico per "effetto dinamo". La
rotazione differenziale produce poi una distorsione del campo magnetico solare.
Zona convettiva
La zona convettiva si estende da 0,7 Rs fin quasi alla superficie visibile, ed ha uno spessore di circa
200.000 km. Con temperature e densità inferiori a quelle degli strati sottostanti, la materia ha qui
le caratteristiche di un fluido ed energia e calore sono trasferiti attraverso moti convettivi.
Alla base della zona convettiva, dove la temperatura è di circa 2.000.000 °C, celle di plasma caldo
iniziano a muoversi verso l'alto, espandendosi e raffreddandosi fino ad una temperatura di circa
6000 °C, mentre celle di plasma freddo scendono verso la base della zona convettiva riscaldandosi.
Alla superficie la densità del plasma è di appena 0,000 000 2 g/cm3 (Terra 5.5 g/cm3).
4
Il plasma è un gas ionizzato, costituito da un insieme di elettroni e ioni e globalmente neutro (la cui carica
elettrica totale è cioè nulla), considerato come il quarto stato della materia, che si distingue quindi dal solido,
il liquido e l'aeriforme, mentre il termine "ionizzato" indica che una frazione significativamente grande di
elettroni è stata strappata dai rispettivi atomi.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
28
A differenza dello strato radiativo, qui la materia è in costante movimento, il che sembra essere
una delle cause che generano il campo magnetico solare.
Fenomeni legati ai moti convettivi: la granulazione
Secondo l'interpretazione corrente i granuli sono la parte
terminale delle celle convettive, enormi colonne di plasma (gas ad
alta temperatura) che vediamo dall'alto e quindi secondo la loro
sezione. Il plasma sale continuamente verso l'esterno dalle zone
più basse e più calde della zona convettiva alla velocità di circa 1
km/s mantenendosi nella zona centrale del granulo, che, a causa
della temperatura più alta, appare più brillante. Raffreddatosi,
ridiscende verso il basso in prossimità del bordo del granulo, che
appare quindi più freddo e meno luminoso.
Il diametro tipico di un granulo è nell'ordine dei 1000 km e la durata della sua attività prima di
dissiparsi varia dagli 8 ai 20 minuti, ma se ne formano di nuovi continuamente, dando alla
fotosfera un aspetto complessivo simile ad una lenta ebollizione. In media la superficie solare è
coperta da circa quattro milioni di singoli granuli.
Tra i granuli normali si trovano dei supergranuli con diametri fino a 30.000 chilometri, capaci di
resistere fino ad un giorno. Quando un intero gruppo di granuli vicini viene a mancare, nel reticolo
granuloso viene a formarsi una lacuna oscura, rotondeggiante, chiamata poro. La granulazione
resta una delle prove fondanti della presenza di moti convettivi all'interno del Sole.
Fotosfera
La fotosfera ha uno spessore molto piccolo, di circa 500 km - meno di un millesimo del raggio del
Sole - e appare perciò come una superficie a bordi netti.
La temperatura va dagli 8000 ai 4000 °C e decresce andando dagli strati più interni verso quelli più
esterni. A partire dalle temperature rilevate, si può affermare che la fotosfera presenta una
cromaticità bianca e "fredda" senza sfumature verso il giallo (luce bianca solare).
La densità equivale all'1% della densità dell'atmosfera terrestre.
Poiché il Sole è una sfera di gas il suo raggio non è
facilmente determinabile: esso è definito come la distanza
tra il suo centro e il limite della fotosfera. Lo spettro di
emissione della fotosfera è quello di un corpo nero5 alla
temperatura di 5777 K (detta temperatura efficace della
superficie solare). Allo spettro continuo sono sovrapposte
numerose righe oscure (righe di Fraunhofer), dovute
all’assorbimento della radiazione da parte dei vari elementi
chimici presenti nella fotosfera stessa e nella atmosfera
solare.
Atmosfera
Gli strati gassosi che circondano la fotosfera costituiscono l'atmosfera solare ed emettono
radiazioni a tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi
gamma. Si distinguono tre strati: la cromosfera all'interno, la zona di transizione e la corona
all'esterno. La cromosfera, la zona di transizione e la corona sono molto più calde della superficie
solare e le ragioni di questo riscaldamento non sono ancora del tutto chiare.
A circa 500 km sopra la fotosfera si trova lo strato più freddo del Sole: si tratta di una fascia,
chiamata regione di minima temperatura, con una temperatura di 4000 K, sufficientemente fredda
5
un corpo nero è un oggetto (ideale) che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente a
qualsiasi lunghezza d’onda o emette in modo uniforme in ogni direzione.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
29
da consentire l'esistenza di alcune molecole, come il monossido di carbonio e l'acqua, le cui linee
di assorbimento sono ben visibili nello spettro solare.
Cromosfera
Al di sopra della fotosfera si trova una sottile fascia spessa circa 2000 km, chiamata cromosfera
(sfera di colore) a causa dei brillamenti colorati (trattate più avanti) visibili durante le eclissi totali
di Sole. La colorazione rossastra è dovuta all'emissione di radiazioni
degli atomi di idrogeno alle basse pressioni. La temperatura media della
cromosfera è di 10.000 K, ma aumenta gradualmente allontanandosi
dalla stella, raggiungendo i 100 000 K negli strati più esterni.
La cromosfera è interessata da diversi fenomeni emissivi di origine
magnetica, come le spicule, le fibrille, i filamenti e le protuberanze
solari (trattate più avanti).
Zona di transizione
La zona di transizione segna il passaggio tra la cromosfera e la corona solare. È sede di alcune
importanti transizioni dell'atmosfera solare, dovute soprattutto all'aumento repentino della
temperatura, che nella zona di transizione sale dai circa 100 000 K degli strati più esterni della
cromosfera, fino al milione di K della corona; tale incremento causa una passaggio di fase dell'elio,
che diventa completamente ionizzato per le elevate temperature.
La zona di transizione non è ben definita e forma una sorta di alone sopra la superficie del Sole o
attorno alle formazioni della cromosfera come le spicole, i filamenti e le protuberanze solari; in
moto costante e caotico, è visibile nelle immagini riprese alle lunghezze d'onda degli ultravioletti
dalla sonda TRACE, dove la superficie del Sole appare scura.
Al di sotto della zona di transizione
al di sopra
la gravità domina la forma di gran parte delle
strutture, tanto che la struttura del Sole può essere
descritta come una serie di involucri concentrici
gran parte dell'elio non è ionizzato
predominano le linee spettrali di assorbimento
nell'infrarosso, nella luce visibile e nel vicino
ultravioletto
sono le forze dinamiche a prevalere e a dominare le
strutture, che non hanno forma definita (come
anche la zona di transizione)
l'elio è completamente ionizzato
vi sono linee di emissione nell'ultravioletto e nei
raggi X
la pressione del gas e la fluidodinamica dominano il domina il magnetismo, a cui sono dovuti molti dei
movimento e la forma delle strutture
fenomeni presenti oltre la zona di transizione
L'aumento repentino della temperatura è dovuto ad un fenomeno detto "catastrofe in
temperatura", una transizione di fase analoga all'ebollizione dell'acqua. La zona di transizione è
formata da materiale a temperatura prossima o coincidente a quella della catastrofe in
temperatura, per cui è sufficiente un lieve apporto di calore per innescare il processo e far salire la
temperatura rapidamente fino a un milione di gradi, la temperatura della corona solare.
Corona solare
La corona è la parte più esterna dell'atmosfera solare; non ha limiti ben definiti, ma si estende
nello spazio per decine di milioni di chilometri ed è visibile, assieme alla cromosfera, durante le
eclissi totali o con l'ausilio di un apposito strumento, il coronografo.
La corona non è distribuita in modo uniforme attorno alla superficie del Sole. Durante i periodi di
quiete è prevalentemente confinata nelle regioni equatoriali, mentre nelle regioni polari vi sono i
cosiddetti buchi coronali (trattati più avanti); durante i periodi di attività solare essa è distribuita
attorno all'equatore e ai poli ed è maggiormente presente nelle zone attive del Sole
La corona è formata da gas (soprattutto idrogeno) e vapori provenienti dagli strati sottostanti
dell'atmosfera solare, ha una temperatura media di milioni di K (temperatura cinetica) ed il gas si
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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trova quindi allo stato di plasma. Il meccanismo che la riscalda non è perfettamente compreso, ma
una parte rilevante è sicuramente giocata dal campo magnetico solare.
Gli strati interni della corona hanno una densità molto bassa, pari a 1014 – 1016 particelle al metro
cubo (l'atmosfera terrestre al livello del mare ha una densità di 2 × 10 25 particelle al metro cubo).
La corona solare è sede di numerosi fenomeni legati al campo magnetico del Sole, come le
espulsioni coronali di massa (CME) e gli archi coronali (trattati più avanti).
Le prime immagini nei raggi X ad alta risoluzione, riprese dal satellite Skylab nel 1973, hanno
evidenziato come la struttura della corona sia molto complessa.
Campo magnetico
Un campo vettoriale è una regione dello spazio nella quale ad ogni punto è associato un vettore. I
vettori sono grandezze definite da modulo, direzione ed un verso. Il campo elettrico è un campo di
forze generato nello spazio dalla presenza di una carica elettrica.
Il campo magnetico è un campo vettoriale generato nello spazio dal moto di una carica elettrica
oppure da un magnete permanente o da un campo elettrico variabile nel tempo. Esistono due
polarità nel magnetismo, polo nord e polo sud: poli uguali si respingono, poli opposti si attraggono.
Le linee di forza (o di campo) sono linee sempre tangenti alla direzione del vettore campo e la cui
densità è proporzionale all’intensità del campo; le linee di forza sono continue, passano sempre
all’interno della sorgente del campo magnetico, escono dal polo nord ed entrano in quello sud.
Tubo di flusso: inviluppo delle linee di flusso tangenti ad un contorno chiuso
Campo magnetico solare
Si ritiene che abbia origine all'interno della zona convettiva del Sole,
ove il moto turbolento del plasma e delle particelle cariche agisce come
una dinamo che genera un campo bipolare. A causa della rotazione
differenziale del Sole (l'equatore ruota più velocemente dei poli), il
campo magnetico si "attorciglia" attorno al corpo celeste, come se le
linee di campo fosse un insieme di corde. L'attività del Sole è più
pronunciata in vicinanza del massimo del ciclo solare, quando il campo
magnetico è più attorcigliato.
Il campo magnetico solare inverte il proprio verso ogni undici anni, in
corrispondenza del massimo del ciclo solare; esso causa diversi
fenomeni localizzati ad altezze molto differenti sulla superficie del Sole, che prendono
complessivamente il nome di "attività solare"; tra essi si annoverano:
macchie solari, facule in fotosfera;
spicole, fibrille in cromosfera;
protuberanze e filamenti, brillamenti, espulsioni di massa in cromosfera e corona. I
brillamenti. possono anche perturbare la fotosfera;
archi e anelli coronali, buchi coronali in corona;
variazioni dell'intensità del vento solare, che diffonde materia attraverso il sistema solare.
Gli effetti del campo magnetico solare sulla Terra includono, principalmente durante i periodi di
massima attività, le aurore polari, le interferenze e le interruzioni delle comunicazioni radio e della
potenza elettrica.
Le regioni attive e il Sole quieto
Le regioni attive sono zone di interazione fra plasma solare e campi magnetici: esse sono
caratterizzate da insiemi di strutture ad arco, dette archi e anelli coronali, che connettono punti di
polarità magnetica opposta. La temperatura varia tra 2 e 4 milioni di °K. Nelle regioni attive sono
particolarmente evidenti i fenomeni connessi al campo magnetico.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
31
Le regioni solari che non fanno parte delle regioni attive sono comunemente identificate come
parte del "Sole quieto". Tali regioni coincidono sempre con la zona equatoriale e la loro superficie
è minima durante il massimo del ciclo solare, mentre aumenta in vicinanza del minimo fino a
ricoprire l'intera superficie del disco solare, con l'esclusione dei poli in cui vi sono i buchi coronali.
Fenomeni legati al campo magnetico del Sole
Come sono generate le macchie solari
Secondo l'interpretazione più accreditata le macchie solari sono generate da tubi di flusso degli
intensi campi magnetici che provengono dalla zona convettiva e raggiungono la fotosfera durante i
periodi di elevata attività solare. Nei punti in cui essi attraversano la superficie della fotosfera la
convezione non può operare, per cui il flusso di materiale caldo che arriva dall'interno del Sole si
riduce, e la temperatura di conseguenza scende.
Le facule
Le linee scure che delimitano i granuli della fotosfera sono punteggiate
da molti piccoli punti luminosi intensamente brillanti detti facule (o
facole). Sono regioni di concentrazione delle linee di flusso dei campi
magnetici, che comunicano con gli strati più profondi e caldi al di sotto
della fotosfera.
Le spicule e fibrille
Le spicule sono getti dinamici di 500 - 1000 km di diametro che si
protendono dalla fotosfera e si muovono alla velocità di 20 - 50km/s.
Possono raggiungere un'altezza di 15000 km. Le spicule salgono oltre la
cromosfera e poi ricadono in basso, nel giro di 5-10 minuti. Di solito si
possono rinvenire circa 100.000 spicule attive contemporaneamente
sul Sole. Un'altra formazione cromosferica sono le fibrille, simili alle
spicule, ma con una vita media doppia.
Archi coronali
Gli archi (o anelli) coronali sono le strutture basilari della corona create
dal campo magnetico. Sono formati da tubi di flusso magnetico, pieni di
plasma caldissimo, che emergono dalla superficie del sole e si
richiudono di nuovo su di essa. Strutture simili, ma aperte, possono
essere presenti nei buchi coronali. A causa dell'elevatissima attività
magnetica, gli archi coronali possono essere spesso i precursori dei
brillamenti e delle espulsioni coronali di massa.
Gli archi coronali possono avere tempi di vita dell'ordine dei secondi
(nel caso dei brillamenti), minuti, ore o giorni. Gli archi coronali che durano per lunghi periodi di
tempo si dicono in stato stazionario, quando c'è equilibrio tra potenza immessa e dissipata.
Gli archi coronali sono importanti per comprendere il meccanismo del riscaldamento coronale.
Essi emettono molte radiazioni ad alta energia e pertanto sono facili da osservare con strumenti
come TRACE, che riprendono il Sole alle lunghezze d'onda dei raggi ultravioletti.
Le protuberanze e i filamenti
Una protuberanza (o prominenza) solare è una nube di gas allo
stato di plasma che dalla cromosfera del Sole si protende nella
corona spinta dalle forze del campo magnetico del Sole, fino ad
altezze che a volte superano i 500.000 km. Possono essere
osservate anche a occhio nudo, durante le eclissi totali di Sole,
come strutture brillanti immerse nella corona.
Protuberanze di bordo Le protuberanze osservate sul bordo del
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
32
disco solare appaiono brillanti rispetto alla corona nella quale sono immerse, perché sono formate
da gas assai più densi (anche se meno caldi) che, quindi, irradiano più intensamente.
Protuberanze di disco o filamenti. Le protuberanze osservate sullo sfondo del Sole appaiono scure
perché sono più fredde della sottostante fotosfera, dato che sono illuminate da questa soltanto
dal di sotto, mentre irradiano in tutte le direzioni. Esse sono chiamate filamenti, benché da tempo
sia noto che hanno la stessa natura delle protuberanze di bordo: quando infatti un filamento nel
corso della rotazione del Sole, raggiunge il bordo diventa una protuberanza. brillante.
Si distinguono due tipi fondamentali di protuberanze: quiescenti e a rapida evoluzione.
Le protuberanze quiescenti sono strutture assai stabili, la cui durata può variare da alcuni giorni a
7-8 mesi. con lunghezza ∼200.000 km, larghezza ∼5000 km, altezza anche superiore a ∼50.000
km, densità circa 100 volte maggiore di quella della circostante corona e temperatura (∼10.000 K)
minore di quella coronale (∼2.000.000 K). Velocità con cui si muovono i gas, circa 1 Km/s.
Le protuberanze a rapida evoluzione, spesso associate a brillamenti, sono strutture più piccole
delle quiescenti e durano, in genere, soltanto qualche ora. Esse sono formate da getti di gas che si
innalzano dalla cromosfera a velocità di 100 e più km/s. In alcune di esse, chiamate sprays, i gas
superano la velocità di fuga dal Sole (670 km/s), per cui si disperdono nello spazio.
La protuberanza osservata nel 1997 dalla sonda solare SOHO raggiunse una distanza di 350.000
chilometri dalla superficie del Sole, mentre la lunghezza di una protuberanza osservata il 5 agosto
2012 raggiunse una lunghezza di 800.000 km.
I brillamenti
Il brillamento (flare) è un improvviso aumento del flusso di
radiazione emesso da una regione localizzata del Sole, causata da
una violenta eruzione di materia dalla fotosfera. Sembra che i
brillamenti vengano prodotti da fenomeni di riconnessione delle
linee del campo magnetico, quando la disposizione delle linee di
forza viene riarrangiata e l'energia magnetica è convertita in
energia cinetica ed energia termica. I brillamenti implicano un
notevole e rapido aumento della densità e della temperatura del
gas, per cui generalmente emettono radiazioni nelle bande UV e
X, caratteristiche dell'emissione cromosferica e coronale.
I brillamenti, che avvengono generalmente nelle regioni attive, sono fenomeni impulsivi della
durata media di 15 minuti, anche se alcuni possono durare diverse ore. Essi preludono spesso a
spettacolari protuberanze solari ed emettono fasci di vento solare energetico che interferisce con
le comunicazioni radio sulla Terra.
La frequenza dei brillamenti varia da molti al giorno, quando il Sole è particolarmente "attivo", a
circa uno alla settimana quando invece è "quieto".
Le espulsioni di massa coronale
Un'espulsione di massa coronale (CME) è una violenta eruzione
di materiale dalla corona solare: enormi quantità di materiale
vengono espulse a milioni di km dal Sole. Nei casi più eclatanti
possono essere rilasciate centinaia di milioni di tonnellate di
materia nello spazio con energie talmente elevate che la nube
riesce a raggiungere la Terra. In questo caso il CME viene
chiamato ICME (Interplanetary CME) e può danneggiarne i
satelliti, disturbare la magnetosfera e le telecomunicazioni,
provocare aurore particolarmente intense (dette anche Luci
del Nord nell'emisfero boreale e Luci del Sud nell'emisfero australe).
Il materiale viene espulso allo stato di plasma ed è costituito principalmente da elettroni e protoni
(oltre a piccole quantità di elementi più pesanti come elio, ossigeno e ferro); esso viene trascinato
dal campo magnetico della corona.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
33
I buchi coronali
I buchi coronali sono aree dove la corona solare è più scura,
perché, essendo più fredda delle aree circostanti, emette minori
radiazioni. I buchi sono causati da concentrazioni di linee di
campo magnetico aperte, che impediscono alla materia calda di
arrivare in superficie. Durante il minimo solare, i buchi coronali si
trovano principalmente nelle regioni polari del Sole, mentre
durante il massimo solare sono dislocati su tutta la superficie
solare. I componenti ad alta velocità del vento solare sembra che
transitino lungo le linee magnetiche che passano attraverso i
buchi coronali.
Il vento solare
Il vento solare è un flusso di particelle cariche emesso dall'alta atmosfera del Sole che sfugge alla
gravità del Sole per le alte energie cinetiche in gioco e l'alta temperatura della corona che le
accelera. Alcuni studi ipotizzano che il vento solare svolga un'importante funzione protettiva nei
confronti dei pianeti, ossia "schermerebbe" i raggi cosmici grazie alla sua natura ionizzata.
Il vento solare è un plasma tenuissimo formato per il 95% da protoni ed elettroni (in proporzione
circa uguale) e per il 5 %
da nuclei di elio e tracce
di nuclei di elementi più
pesanti. Vicino alla Terra,
la velocità del vento
solare varia da 200 km/s a
900 km/s, mentre la sua
densità varia da alcune
unità a decine di particelle
per cm3.
La velocità del vento
solare è molto alta, per
cui le interazioni dovute
all'attrazione dei pianeti
sono molto deboli e il suo
moto è poco perturbato. Il
vento solare impiega da 2
a 9 giorni per percorrere i
149.600.000 km che mediamente separano la Terra dal Sole.
Il Sole perde circa 800 milioni di kg di materiale al secondo eiettandolo sotto forma di vento
solare, ma rispetto alla massa del Sole questa perdita è del tutto insignificante.
Il vento solare "porta con sé" il campo magnetico del Sole in tutto lo spazio interplanetario, ben
oltre le 100 unità astronomiche (l'unità astronomica corrisponde alla distanza Terra - Sole): questo
significa che le linee di forza del campo magnetico del vento solare rimangono collegate alla loro
origine nella fotosfera. Combinando il moto di espansione radiale del vento solare dal Sole con la
rotazione di questo, ne consegue che le linee di forza del campo magnetico portato dal vento
solare si curvino in modo da formare una spirale.
Il vento solare interagisce con il campo magnetico terrestre e lo confina in una regione di spazio
detta magnetosfera. Le variazioni nel tempo della pressione dinamica del vento solare e
dell'intensità e orientamento del suo campo magnetico perturbano in modo a volte drammatico la
magnetosfera terrestre. Tra tali effetti vi sono, ad esempio, il danneggiamento delle sonde spaziali
e dei satelliti artificiali e le ben note aurora boreale e australe. Altri pianeti con campi magnetici
simili a quelli della Terra hanno anch'essi le loro aurore.
UNITRE SESTO CALENDE
IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
34
Aurora Polare (Boreale e Australe)
L’aurora polare (boreale nell'emisfero nord, australe nell'emisfero sud) è un fenomeno ottico
dell'atmosfera terrestre, caratterizzato principalmente da bande luminose di un'ampia gamma di
forme e colori rapidamente mutevoli nel tempo e nello spazio, tipicamente di colore rosso-verdeazzurro detti archi aurorali.
Il fenomeno è causato dall'interazione di particelle cariche (protoni ed elettroni) del vento solare
con gli atomi dell'alta atmosfera terrestre, i cui elettroni vengono eccitati tramite collisioni. Dopo
un intervallo di tempo caratteristico, tali elettroni ritornano al loro stato iniziale, emettendo
fotoni. I particolari colori di un'aurora dipendono dai gas presenti nell'atmosfera e dall'energia
delle particelle che li colpiscono. L'ossigeno atomico è responsabile del colore verde, l'ossigeno
molecolare del rosso, l'azoto del blu. Le aurore sono più intense e frequenti durante i periodi di
intensa attività solare
A causa della geometria del campo magnetico terrestre, le aurore sono visibili in due ristrette
fasce attorno ai poli magnetici della Terra, dette ovali aurorali, ma spesso anche in zone meno
vicine ai poli, come la Scozia, o la penisola scandinava.
Eliosfera
Il vento solare crea una "bolla" nel mezzo interstellare - composto dal gas rarefatto di idrogeno ed
elio che riempie la galassia - che prende il nome di eliosfera. L'eliosfera si estende da una distanza
di circa 20 raggi solari (0,1 UA) dalla superficie del Sole fino alle regioni più estreme del sistema
solare.
Il bordo più esterno di questa bolla, dove la forza del vento solare non è più sufficiente a spingere
indietro il mezzo interstellare, è conosciuto come eliopausa, ed è spesso considerato come il
confine esterno del sistema solare. La distanza dell'eliopausa non è conosciuta con precisione, ma
comunque va ben oltre l'orbita di Plutone, ad oltre 100 UA dal Sole. La sonda spaziale Voyager 1
ha superato il confine dell'eliopausa il 25 agosto 2012, a una distanza di circa 121 UA dal Sole.
Ciclo solare e ciclo vitale
Il ciclo solare (detto anche ciclo dell'attività magnetica solare) è il tempo, mediamente pari a
undici anni, che intercorre tra due periodi di minimo dell'attività solare; la lunghezza del periodo
non è strettamente regolare, ma può variare tra i dieci e i dodici anni.
L'attività solare durante il minimo coincide spesso con temperature più basse rispetto alla media
sulla Terra, mentre le fasi di massimo più ravvicinate tendono ad essere correlate a temperature
più alte rispetto alla media. I livelli di attività tendono a variare in maniera ciclica e possono
cessare completamente per brevi periodi di tempo. Un esempio fu il minimo di Maunder, durante
il quale l'Europa subì un brusco calo delle temperature.
Il Sole si trova in un periodo di stabilità a circa metà della propria vita. Tra circa 5 miliardi di anni,
quando l'idrogeno del nucleo sarà totalmente convertito in elio, la pressione delle radiazioni
emesse dalle reazioni termonucleari scomparirà e il Sole subirà un collasso gravitazionale, che
causerà un incremento della temperatura sufficiente ad innescare la fusione dell'idrogeno negli
strati superiori e l'espansione della stella fin oltre l'orbita di Mercurio: il Sole diventerà una gigante
rossa. L'espansione causerà un raffreddamento della fotosfera (fino a 3500 K), per cui il Sole avrà
una colorazione tipicamente gialla intensa.
Dopo qualche decina di milioni di anni, quando anche l'idrogeno dello strato superiore al nucleo
sarà totalmente convertito in elio, si avrà un nuovo collasso, che porterà alla fusione dell'elio in
carbonio e ossigeno prima nel nucleo e poi negli strati più esterni. Il Sole subirà una nuova
espansione fino quasi a raggiungere la Terra.
Dopo 7-8 miliardi di anni, esaurito ogni processo termonucleare, il Sole rilascerà i suoi strati più
esterni, che verranno spazzati via creando una nebulosa planetaria; mentre le parti più interne
collasseranno e daranno origine ad una nana bianca (circa delle dimensioni della Terra), che
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lentamente si raffredderà sino a diventare, nel corso di centinaia di miliardi di anni, una nana
nera.
Struttura della materia
L'atomo (dal greco àtomos, indivisibile) era considerato l'unità più piccola ed
indivisibile che costituisce tutta la materia. La teoria atomica si applica agli
stati della materia solido, liquido e gassoso, mentre allo stato di plasma gli
elevati valori di pressione e temperatura impediscono la formazione di atomi.
Verso la fine dell'Ottocento fu dimostrato che l'atomo era in realtà divisibile,
essendo a sua volta composto da particelle più piccole "subatomiche". Esso
presenta un nucleo formato da protoni (con carica positiva) e neutroni (con
carica neutra), circondato da elettroni di massa minore (con carica negativa).
L'elettrone pur avendo una massa pari allo 0,06% dell'intero atomo ne caratterizza sensibilmente la
natura e ne determina le proprietà chimiche. L'elettrone è inoltre responsabile della conduzione
della corrente elettrica e del calore. Quando un elettrone passa da un livello di energia (orbita) più
alto ad uno più basso emette un fotone, una particella elementare di massa nulla (la massa è tutta
trasformata in energia), solitamente indicato con la lettera greca γ (dai raggi gamma).
Si definiscono due quantità per identificare ogni atomo:
Numero di massa (A): la somma del numero di neutroni e protoni nel nucleo
Numero atomico (Z): il numero dei protoni nel nucleo, che, allo stato neutro, corrisponde al
numero di elettroni esterni ad esso.
Massa atomica è la massa complessiva dell'atomo. Essendo molto piccola si fa riferimento alla
Massa atomica unificata (u), una misura relativa la cui unità è detta anche Dalton (Da) ed è definita
come la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12 (12C) che vale 1,67* 10-27 Kg
(pari a 931,1 MeV/c²).
La molecola è un'entità elettricamente neutra composta da due o più atomi, dello stesso elemento o
di elementi diversi, uniti fra loro da un legame chimico.
Il neutrino è una particella subatomica elementare di massa piccolissima (1 milione di volte
inferiore a quella dell'elettrone), ma non nulla, e carica elettrica nulla. Quando il neutrino si muove
le possibilità di interazione con la materia circostante sono molto piccole: occorrerebbe un ipotetico
muro in piombo spesso un anno luce per bloccare la metà dei neutrini che lo attraversano.
In fisica nucleare i raggi gamma (spesso indicati con la corrispondente lettera greca minuscola γ)
sono una forma di radiazione elettromagnetica ad alta frequenza e alta energia e per tale motivo tra
le più pericolose per l'uomo.
L'elettronvolt (simbolo eV) è una unità di misura di energia. Esso è definito come la variazione di
energia subita da un elettrone, quando viene mosso nel vuoto tra due punti di un campo elettrico tra
i quali vi è una differenza di 1 volt. Un elettronvolt equivale a 1 volt (cioè 1 joule diviso per 1
coulomb) moltiplicato per la carica elettrica dell'elettrone (1,60 x 10−19C); ne risulta un quantitativo
molto piccolo di energia: 1,60 x 10-19J
Nella fisica delle particelle, il megaelettronvolt (1 MeV = 106 eV) e il gigaelettronvolt (1 GeV = 109
eV) divisi per c2 sono utilizzati per misurare la massa delle particelle elementari, usando l'equazione
di conversione della relatività ristretta: E = mc², dove E è l' energia, m la massa e c è la velocità
della luce nel vuoto. In queste unità, la massa di un elettrone è di 0,511 MeV/c2, e quella di un
protone di 938 MeV/c2. Una legge fondamentale della fisica quantistica dice che l'energia E in joule
di un fotone di frequenza ν è: E = hν, dove h = 6,624 10-34joule*sec è la "costante di Planck".
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L'energia del Sole, indispensabile alla vita
L'energia solare è la fonte primaria di energia sulla Terra ed è alla base della vita sul nostro
pianeta. Infatti quasi tutta l'energia che usiamo quotidianamente non è altro che energia solare
trasformata. L'energia idroelettrica viene prodotta da turbine mosse dall'acqua che cade entro
condotte forzate, ma è il Sole che compie continuamente il lavoro di riportare quell'acqua dal
livello del mare all'altezza dalla quale precipita poi sotto forma di pioggia o di neve. Il carbone o la
legna che bruciamo restituiscono l'energia solare che avevano immagazzinato milioni di anni fa.
L'energia che ricaviamo dal vento, dalle correnti marine, quella contenuta nei nostri cibi, il nostro
stesso lavoro muscolare hanno origine soprattutto dall'energia solare.
Oggi l'uomo utilizza un'altra fonte di energia, indipendente dal Sole: l'energia atomica. Tuttavia
essa copre solo una piccola parte del fabbisogno: il resto proviene ancora dal Sole.
In sintesi l'energia solare
rende possibile la presenza di acqua allo stato liquido, indispensabile alla vita;
mediante la fotosintesi viene immagazzinata in composti organici (glucidi) a partire da
sostanze inorganiche (CO2 e H2O) e viene liberato l'ossigeno necessario a gran parte dei viventi;
è immagazzinata nei combustibili fossili, convertita in energia chimica grazie alla fotosintesi
delle piante vissute milioni di anni fa;
viene raccolta mediante apposite strutture (pannelli solari e pannelli fotovoltaici) in generale
per riscaldare un fluido e produrre energia elettrica;
La radiazione ultravioletta (UV) solare ha un'importante funzione antisettica e induce la sintesi
delle vitamine del gruppo D, indispensabili per il benessere osseo. La quantità di ultravioletti che
raggiunge la superficie terrestre è notevolmente inferiore a quella registrata alla sommità
dell'atmosfera, poiché le molecole di ozono (ozonosfera) schermano e riflettono nello spazio
buona parte della radiazione. La quantità di UV varia anche a seconda della latitudine ed è
massima all'equatore e alle regioni tropicali, dove è maggiore l'insolazione. Tale variazione è
responsabile di diversi adattamenti biologici, come ad esempio il colore della pelle delle diverse
popolazioni umane diffuse nelle differenti regioni del globo.
La quantità di energia irradiata dal Sole
La quantità di energia luminosa che giunge nell' unità di tempo su un'unità di superficie esposta
direttamente alla radiazione solare prende il nome di costante solare ed il suo valore è circa 1370
W/m². Poiché la luce solare subisce un'attenuazione nell'attraversare l'atmosfera terrestre, alla
superficie del nostro pianeta il valore scende a circa 1000 W/m², in condizioni di tempo sereno
quando il Sole è allo zenit; alle latitudini europee la costante solare vale circa 200 W/m².
Conoscendo la distanza della Terra dal Sole - 149 600 000 km - e l'energia irradiata dal Sole in un
secondo - 1360 W/m2 - si può calcolare l'energia totale emessa dal Sole in un secondo. Il valore
che ne risulta è pari a 3,83 × 1026 joule, un numero inimmaginabile. Un'idea più concreta di ci
viene fornita dalla seguente affermazione: a parità di tempo l'energia emessa dal Sole è circa
diecimila volte l'energia usata dall'umanità. Per eguagliare l'energia prodotta dal Sole in 1
secondo tutti gli impianti di produzione di energia elettrica del nostro pianeta dovrebbero
funzionare a pieno regime per più di 4 milioni di anni.
Da dove proviene l'energia emessa dal Sole
Nei primi anni dell'era scientifica moderna gli scienziati si interrogarono su quale fosse l'origine
dell'energia solare. Ecco le ipotesi prese in considerazione.
Combustione. L'ipotesi fu scartata perché il Sole si sarebbe consumato in un migliaio di anni.
Trasformazione di energia meccanica in calore. Verso la fine del 1800 i fisici Helmholtz e Kelvin
ipotizzarono che l'energia emessa dal Sole provochi il raffreddamento della sua superficie e di
conseguenza una diminuzione della pressione idrostatica; il Sole, contraendosi, compensa sia la
pressione che la temperatura. Secondo questa teoria il Sole non vivrebbe per più di 20 milioni di
anni, mentre esistono prove fossili che il Sole riscalda la Terra da qualche miliardo di anni.
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Decadimento radioattivo. Nel 1904, Ernest Rutherford suggerì che l'energia del Sole potesse
essere originata da una fonte interna di calore, dovuta al decadimento radioattivo. Anche questa
ipotesi non spiega la grande quantità di energia emessa dal Sole.
Fu Albert Einstein a fornire lo spunto decisivo sulla questione, con la sua relazione massa-energia
E=mc² che compare nel 1905 nell'ambito della teoria della relatività ristretta.
Fusione nucleare. Nel 1920 il fisico inglese Arthur Eddington fu il primo ad ipotizzare che la
sorgente di energia del Sole provenisse dalla fusione nucleare dell'idrogeno in elio causate dalla
pressione e dalla temperatura interna del Sole.
Nel 1927 da Houtermans con R.E. Atkinson confermarono che in condizioni di pressione e
temperatura elevatissime (nell'ordine del milione di gradi) è possibile che nuclei di atomi molto
leggeri possono fondersi fra loro, per formare nuclei di atomi più pesanti e produrre energia a
causa della perdita di massa.
Nel 1957 venne poi pubblicato un articolo, intitolato Synthesis of the Elements in Stars, in cui
veniva proposto un modello consistente con i dati a disposizione, e a tutt'oggi valido, secondo il
quale la maggior parte degli elementi nell'Universo furono creati dalle reazioni nucleari all'interno
delle stelle, a eccezione di idrogeno,elio e litio, già presenti in notevole quantità prima che si
formassero le prime stelle.
La fusione idrogeno - elio
Ogni secondo nel nucleo della nostra stella 600 milioni
di tonnellate di idrogeno vengono convertite in 595,74
milioni di tonnellate di elio. Dopo questa
trasformazione una massa equivalente a 4,26 milioni di
tonnellate di idrogeno (pari allo 0,75%) si è trasformata
in energia, ossia in radiazione elettromagnetica,
secondo l'equazione massa-energia di Albert Einstein:
E=mc².
Considerando che il sole ha una massa di 2 x 10 27
tonnellate e supponendo che la perdita di massa
rimanga sempre di 4,26 x 106 tonnellate al secondo, è
facile calcolare che in un miliardo di anni la perdita di
massa sarà di 1,34 x 1023 tonnellate, pari a circa un
millesimo della massa del sole.
L'idrogeno è fuso secondo una serie di reazioni che
prende il nome di catena protone-protone:
4 1H → 2 2H + 2 e+ + 2 νe (4,0 MeV + 1,0 MeV)
2 1H + 2 2H → 2 3He + 2 γ (5,5 MeV)
2 3He → 4He + 2 1H (12,9 MeV)
dove: 1H è un nucleo di H con un protone
2
H è un nucleo di H con un protone + un neutrone
e+ è un positone
3
He è un nucleo di He con 2 prot+1 neutrone
νe è un neutrino
4
He è un nucleo di He con 2 prot+2 neutroni
γ è un raggio gamma
Le precedenti reazioni possono essere riassunte nella formula:
4 1H → 4He + 2 e+ + 2 νe + 2 γ (26,7 MeV)
L'energia rilasciata da queste reazioni è espressa in milioni di elettronvolt. La concomitanza di un
gran numero di queste reazioni, che avvengono continuamente e senza sosta sino all'esaurimento
dell'idrogeno, genera l'energia necessaria per sostenere il collasso gravitazionale cui la stella
sarebbe naturalmente sottoposta.
Calcoliamo l'energia emessa dalla fusione di 4 nuclei di 1H.
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•
Masa atomica idrogeno: 1,007825 Dalton
•
Massa atomica Elio: 4,002602 Dalton
Otteniamo una differenza in massa fra prodotti e reagenti pari a:
4* 1,007825 - 4,002602 = 0,028698 Dalton, corrispondente a 0,028698* 931,1 MeV/c2 = 26,7 MeV
I fotoni, emessi ad alta energia (dunque nelle frequenze dei raggi γ ed X), vengono assorbiti in
appena alcuni millimetri di plasma solare e quindi riemessi in direzioni casuali, con energia (e
frequenza) minore; per questo si calcola che un fotone, per raggiungere la fotosfera, impieghi tra
10000 e 170000 anni. I fotoni, una volta raggiunta la fotosfera dopo questo "lungo viaggio",
vengono emessi principalmente sotto forma di luce visibile, anche se non mancano emissioni in
tutte le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico. Al contrario dei fotoni, i neutrini liberati
dalle reazioni interagiscono molto debolmente con la materia e quindi raggiungono la superficie
quasi immediatamente.
Il processo di fusione nucleare all'interno del Sole avviene nell'assoluto rispetto della legge di
conservazione dell'energia grazie all'equazione di Einstein, per cui la conservazione coinvolge sia la
materia che l'energia, considerate non più come due realtà distinte.
Sfruttamento dell' energia solare
La quantità di energia solare che arriva sul suolo terrestre è enorme ma poco concentrata, per cui
è necessario raccogliere energia da aree molto vaste per ricavarne quantità significative; inoltre è
necessario convertirla in forme facilmente sfruttabili, come quella elettrica, con efficienze che
rendano il processo competitivo.
Molte sono le tecnologie ideate per sfruttare l'energia del Sole, ma le più diffuse sono:
Il pannello solare termico utilizza i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche,
contenuto nel suo interno, e, tramite uno scambiatore di calore, riscalda l'acqua contenuta in un
serbatoio di accumulo. Le temperature in genere sono inferiori ai 100 °C. Nei sistemi a
concentrazione una serie di specchi concentrano i raggi solari su un ricevitore contenente un
fluido che si riscalda a temperature relativamente elevate (400 °C ~ 600 °C) utili a fini sia
puramente termici che termoelettrici.
Il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori di produrre
energia elettrica quando sollecitati dalla radiazione luminosa (effetto fotoelettrico).
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Indice
Il Sole: breve presentazione ..................................................................................................... 2
Le conoscenze dei popoli primitivi .................................................................................... 2
Il Sole, strumento di misura del tempo e dello spazio ........................................................ 3
La traiettoria del Sole: l'eclittica e lo Zodiaco .................................................................... 4
Gli allineamenti astronomici: siti di interesse archeoastronomico ..................................... 4
I calendari ........................................................................................................................... 5
L'astronomia degli egizi ............................................................................................................ 6
La cosmologia egizia .......................................................................................................... 6
La cosmogonia eliopolitana ................................................................................................ 6
Il culto del Sole ......................................................................................................... 7
La barca del Sole ....................................................................................................... 7
La narrazione cosmologica eliopolitana .................................................................... 7
Inno ad Aton di Amenofi 4° ............................................................................................... 8
Il calendario solare egizio civile (vago) e la suddivisione del giorno ................................ 10
L'astronomia babilonese ........................................................................................................... 11
Le tappe storiche più significative ...................................................................................... 11
La serie "Enūma Anu Enlil": l'applicazione dell'aritmetica all'astronomia .............. 11
Gli astrolabi,: il compedio "Mul-Apin" (X sec) ........................................................ 12
Le raccolte più recenti: almanacchi e diari astronomici (VIII-VI sec) ..................... 12
La cosmologia babilonese .................................................................................................. 13
La cosmogonia babilonese .................................................................................................. 13
Il dio Sole "Shamash .......................................................................................................... 13
Tammuz, il mito dell’alternarsi delle stagioni .................................................................... 14
Il calendario babilonese ...................................................................................................... 14
L'astronomia greco - ellenistica: salvare i fenomeni ............................................................. 15
I filosofi greci: dalla scuola di Mileto ai Pitagorici ............................................................ 15
La scuola di Mileto o ionica: Talete, Anassimandro e Anassimene ......................... 15
La scuola eleatica ..................................................................................................... 15
I pitagorici ................................................................................................................. 16
Platone, Aristotele e i loro contemporanei ......................................................................... 16
Platone ....................................................................................................................... 16
Eraclide Pontico ........................................................................................................ 17
Eudosso di Cnido ...................................................................................................... 17
Aristotele ................................................................................................................... 17
I grandi astronomi greci del III e II secolo a.C. .................................................................. 17
Aristarco di Samo (310 a.C.– 230 a.C.) ................................................................... 17
Ipparco di Nicea ........................................................................................................ 18
Claudio Tolomeo ....................................................................................................... 18
La cosmologia ai tempi di Omero (8° sec. aC) ................................................................... 19
Il Sole nella mitologia greca ............................................................................................... 19
Il mito di Fetonte ....................................................................................................... 20
Il culto del Sole a Roma: Eliogabalo e il Sol Invictus ............................................................ 20
Il Sol Invictus e il Natale .................................................................................................... 21
Il Dies Solis e la domenica ................................................................................................. 21
Verso una concezione moderna del cosmo: da Copernico a Newton ................................ 22
Niccolò Copernico .............................................................................................................. 22
Giovanni Keplero ............................................................................................................... 22
Galileo Galilei ..................................................................................................................... 23
Isaac Newton ...................................................................................................................... 23
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IL SOLE, LA NOSTRA STELLA
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Struttura del Sole .................................................................................................................... 24
Quello che vediamo: la fotosfera e l'atmosfera .............................................................. 24
Le macchie solari ...................................................................................................... 24
Rotazione del Sole ..................................................................................................... 24
La granulazione ......................................................................................................... 25
L'atmosfera solare ..................................................................................................... 25
Complementi: Trasmissione di calore / energia ............................................................. 25
Quello che non vediamo: la struttura interna ................................................................ 25
Principali Missioni spaziali ....................................................................................... 25
Struttura del Sole secondo le ipotesi più accreditate ..................................................... 26
Il nucleo ..................................................................................................................... 27
Zona radiativa ............................................................................................................ 27
Zona di transizione - tachocline ................................................................................ 27
Zona convettiva ......................................................................................................... 27
Fenomeni legati ai moti convettivi: la granulazione ............................................ 28
Fotosfera .................................................................................................................... 28
Atmosfera .................................................................................................................. 28
Cromosfera ........................................................................................................... 29
Zona di transizione ............................................................................................... 29
Corona solare ........................................................................................................ 29
Campo magnetico ............................................................................................................. 30
Campo magnetico solare .................................................................................................. 30
Le regioni attive e il Sole quieto ............................................................................... 30
Fenomeni legati al campo magnetico del Sole ................................................................ 31
Come sono generate le macchie solari ...................................................................... 31
Le facule .................................................................................................................... 31
Spicule e fibrille ........................................................................................................ 31
Archi coronali ............................................................................................................ 31
Le protuberanze e i filamenti .................................................................................... 31
I brillamenti ............................................................................................................... 32
Le espulsioni di massa coronale ................................................................................ 32
I buchi coronali ......................................................................................................... 33
Il vento solare .................................................................................................................... 33
Aurora Polare (Boreale e Australe) ........................................................................... 34
Eliosfera ............................................................................................................................. 34
Ciclo solare e ciclo vitale .................................................................................................. 34
Struttura della materia .............................................................................................................. 35
L'energia del Sole, indispensabile alla vita ...................................................................... 36
La quantità di energia irradiata dal Sole ............................................................................. 36
Da dove proviene l'energia emessa dal Sole ....................................................................... 36
La fusione idrogeno - elio ................................................................................................. 37
Sfruttamento dell' energia solare .................................................................................... 38
