schede di approfondimento

STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
SCHEDE DI APPROFONDIMENTO
1° Qual’è l’effetto sul clima di un impatto
meteorico e la sua probabilità?
Per avere effetti sul clima globale del nostro pianeta dovrebbe
avvenire un impatto con una asteroide, o una cometa, delle
dimensioni di almeno 10 km di diametro. A parte la devastazione
totale del luogo dell’impatto, esso provocherebbe un
sollevamento di una tale quantità di polveri nell’atmosfera in
grado di attenuare significativamente la radiazione solare con
una conseguente e drastica diminuzione della temperatura.
Asteroidi o comete di grandi dimensioni sono oggetti comuni nel
nostro Sistema Solare ma la probabilità di un impatto è stata
calcolata statisticamente e, in effetti, c’è da stare abbastanza
tranquilli.
L’asteroide Gaspra
fotografato dalla sonda
Galileo nel 1991
Viene comunque da chiedersi: sarà un evento celeste a mettere
fine alla civiltà umana? Un recentissimo studio ha per lo meno
ridimensionato il numero di asteroidi potenzialmente pericolosi
per la Terra, abbassando la probabilità che un impatto di grandi
proporzioni possa verificarsi nel prossimo futuro.
L'analisi chimica di un gran numero di asteroidi ha infatti
permesso di determinarne la dimensione. E la sorpresa è che
molti sono più piccoli rispetto a quanto stimato, più
grossolanamente, in precedenza.
Lo scontro con la Terra di un grosso asteroide è già occorso più
volte nel passato. Oltre duecento milioni di anni fa, per esempio,
un impatto particolarmente catastrofico cancellò quasi la Il Meteor Crater in Arizona,
totalità degli organismi allora presenti, sia terrestri che acquatici. provocato dall'impatto di
una meteorite del
Ancor più famosa è l’estinzione di sessantacinque milioni di anni
diametro
di 30 metri circa.
fa che, secondo una teoria abbastanza accreditata, mise fine
Il
cratere
ha un raggio di
all’epoca dei grandi dinosauri. La distruzione di una foresta di
600 e una profondità di
2500 chilometri quadrati a Tunguska, nel 1908, probabilmente in
300 metri
seguito
all'esplosione
in
atmosfera, ad un'altezza di 6-8
km, di un corpo asteroidale o
cometario. Quindi, se da un
lato è vero che asteroidi
relativamente piccoli, con
diametro superiore ad un solo
chilometro,
sarebbero
potenzialmente in grado di
distruggere anche oggi gran
parte delle specie viventi
presenti sulla Terra, ci sono
nuovi
recenti
dati
che
mostrano come il numero di
asteroidi che superano tali
dimensioni sia 4 volte minore di
quanto si riteneva finora.
23
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
In questa immagine si può
vedere la ricostruzione artistica
dell'evento catastrofico che
può aver provocato il cratere
Chicxulub, nella penisola dello
Yucatan, in Messico, circa 65
milioni di anni fa.
Inoltre,
come
accennato
all’inizio, si tratta di una
questione di STATISTICA!
Se dovessimo dar retta a
quanto dicono i giornali o
alcuni programmi televisivi, la
prossima volta che dovessimo
comprare un biglietto della lotteria, potremmo licenziarci,
andare alle Bahamas e cominciare a vivere da veri miliardari.
Sì perché basta possedere uno tra le centinaia di migliaia di
biglietti messi in vendita, per avere la certezza della vittoria. Per
quanto assurda possa sembrare, una situazione simile è
realmente accaduta per esempio qualche anno fa:
protagonista l'asteroide 2002 NT7, il cui improbabile impatto con
la Terra nel 2019 era stato annunciato dalla stampa come quasi
certo, con tanto di descrizioni di scenari apocalittici.
Eppure l'asteroide era stato individuato solo poche settimane
prima e, come spesso accade in questi casi, dalle prime
osservazioni al telescopio non era stato ancora possibile risalire
alla sua orbita esatta. Al massimo quei dati permettevano di
valutare un determinato volume di spazio dove l'asteroide
sarebbe potuto passare con una certa probabilità. Questo tipo
di incertezza, dovuta agli errori presenti nelle misure, è
particolarmente elevata quando si sta osservando un oggetto
ancora molto lontano, come era il caso di 2002 NT7.
La regione di spazio dove era possibile il passaggio dell'asteroide
era quindi molto estesa, comprendendo al suo interno anche un
tratto dell'orbita terrestre. Già i primi calcoli avevano però
mostrato che la probabilità di urto era molto bassa. Gli astronomi
avevano detto fin dall'inizio che con il sopraggiungere di
osservazioni più precise la probabilità sarebbe notevolmente
diminuita: difatti oggi si è abbassata ancora di più, al punto da
escludere qualsiasi rischio d'impatto.
24
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
SCHEDE DI APPROFONDIMENTO
2° Che tempo fa sul Sole?
Innanzi tutto due parole sul Sole: è il corpo centrale del Sistema
Solare ed è una stella di media grandezza, che emette
radiazione soprattutto nella banda visibile.
Si pensa che si sia formato circa 4,6 miliardi di anni fa.
Si tratta di una sfera di gas molto caldo, per lo più idrogeno ed
elio. Al suo centro il gas ha una temperatura di circa 15.000.000
di gradi centigradi: qui l'idrogeno si fonde per formare elio
attraverso il processo di fusione nucleare che produce una
grande quantità di energia la quale si propaga fino alla
superficie visibile del Sole, la fotosfera, e da lì nello spazio, sotto
forma di luce e calore.
Il Sole ha un diametro di 1.392.000 km e una massa di 2 miliardi di
miliardi di miliardi di tonnellate che tradotto in numero è
2.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg, pari al 99,8% della
massa totale dell'intero Sistema Solare. A causa della sua grande
massa, esso esercita una forte attrazione gravitazionale in tutto il
Sistema Solare: è proprio a causa di questa attrazione che la
Terra e gli altri pianeti gli ruotano attorno.
Sulla superficie del Sole avvengono molti fenomeni tra i quali:
• Le macchie solari che si osservano in fotosfera.
• I brillamenti e le protuberanze che si osservano in
cromosfera e corona.
• Il vento solare, un flusso continuo di particelle emesso dal
Soleche rappresenta l'espansione della corona solare nel
mezzo interplanetario.
• Le eiezioni di massa dalla corona (Coronal Mass Ejection CME), che rappresentano il fenomeno più spettacolare.
25
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
Le macchie solari sono regioni “quiete” nella turbolenza della
fotosfera circostante e sono sede di intensi campi magnetici, che
bloccano i moti convettivi del gas di cui è formato il Sole,
rendendo, appunto, la macchia una zona meno emittente.
Avvengono perché, come abbiamo detto, il Sole non è un corpo
rigido ma una sfera di gas molto caldo in rotazione e quindi al
suo interno vi sono correnti che possono accelerare e rallentare
rispetto agli strati più esterni formando queste macchie scure che
appaiono e scompaiono regolarmente con varie periodicità tra
cui la più nota è quella ciclica di undici anni.
Recentemente la sonda SOHO, di cui parleremo fra poco, ha
fornito dei dati che hanno evidenziato la complessità del ciclo di
queste correnti.
I brillamenti sono spettacolari esplosioni di energia magnetica
che si osservano in cromosfera e in corona.
Queste esplosioni iniettano getti di
protoni ed elettroni nello spazio
interplanetario,
che
possono
produrre
interferenze
nelle
comunicazioni radio terrestri. Inoltre
è in occasione di tali brillamenti che
qui sulla Terra si può a volte assistere
ad uno degli spettacoli più belli che
la Natura ci possa offrire, le aurore
polari.
Non tutti i brillamenti, e non solo questi fenomeni, danno origine
alle aurore Anche i flussi veloci di vento solare e le eiezioni di
massa dalla corona possono, a volte, dar origine a tali eventi.
DUE PAROLE SULLE AURORE POLARI
Un’aurora polare è dovuta all'interazione fra il gas degli strati più
alti dell'atmosfera terrestre e le particelle elettricamente cariche
emesse in gran quantità dal Sole, che vengono catturate dal
campo magnetico della Terra.
Si tratta di una luminescenza colorata nel cielo, simile a un
drappo fiammeggiante che cambia forma di continuo o a un
arco che si estende da orizzonte ad orizzonte. Ha colori per lo più
nei toni del rosso e del verde, ma anche del viola e dell’azzurro.
Questi colori sono emessi dagli atomi di ossigeno (verde e rosso)
e di azoto (viola, azzurro e rosso) dell'alta atmosfera terrestre
quando vengono investiti dagli elettroni provenienti dalla
magnetosfera cioè dall’involucro magnetico che circonda la
Terra.
Un’aurora polare è un fenomeno di grande fascino che avviene
principalmente nelle regioni vicine ai poli terrestri, da cui il nome.
Dobbiamo però dire che, quando il Sole è molto attivo ed il
fenomeno che interessa la Terra è particolarmente intenso, in
termini di energia del flusso di particelle, l'ovale aurorale può
espandersi fino ad interessare le basse latitudini, ed è quindi
possibile vederlo anche qui da noi.
Le aurore polari si chiamano inoltre boreali quando avvengono
intorno al Polo Nord, australi quando si vedono vicino al Polo Sud.
26
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
Le protuberanze solari sono getti di gas eruttati dalla superficie in
forma di colonna che possono disperdersi nello spazio oppure
tornare indietro e ricadere sul Sole. Si tratta più precisamente di
strutture di gas più freddo e denso sostenute in cromosfera e
corona dalle “correnti magnetiche”, arcate magnetiche che si
estendono dalle macchie solari. Alcune hanno evoluzione
rapida, altre, dette quiescenti, possono permanere per mesi.
Altre ancora, a causa dell'espansione delle arcate magnetiche
Una protuberanza solare
di sostegno, possono divenire eruttive e lanciare gas nello spazio
alta oltre 500mila Km,
interplanetario sotto forma di getti o di eiezioni di massa.
osservata dallo Skylab nel
1973 (NASA)
Il vento solare è un flusso continuo di gas dalla corona solare che
investe anche la Terra. Questo gas ionizzato, plasma, che fluisce
in tutte le direzioni ha una velocità che varia dai 200 km/s,
quando il Sole è “quieto” ma può superare anche i 1000 km/s in
condizioni di forte attività solare.
Le eiezioni di massa dalla corona (Coronal Mass Ejection - CME)
sono diverse dai getti di gas legati alle protuberanze eruttive. La
loro struttura è infatti più localizzata rispetto ad una
protuberanza. Un getto può effettivamente eiettare gas sotto
forma di colonna, che può staccarsi dal Sole oppure ricadere
verso il basso.
Insomma il Sole non è certo un “posticino tranquillo”, presenta
diversi fenomeni che possono influire sul nostro pianeta, infatti
oltre alle aurore, vi sono altri effetti sulla Terra che dipendono
dalle condizioni sul Sole. Tutto ciò è oggetto di studio da parte La magnetosfera è la
della: METEOROLOGIA SPAZIALE, scienza che si riferisce alle regione di influenza del
campo magnetico
condizioni sul Sole, nel Vento Solare, nella Magnetosfera, e altri
terrestre.
C’è una regione
strati alti della atmosfera terrestre, che possono influire sulle
di
forte
interazione
tra il
prestazioni e l’affidabilità di sistemi tecnologici spaziali e terrestri
Sole
e
la
Terra
ed
è
la
ed avere effetti sulla vita e la salute dell’uomo.
parte frontale della
magnetosfera, che fende
E’ per questi motivi che, in questi ultimi anni, l’ESA, l’Agenzia
il vento solare e forma
Spaziale Europea non ha perso tempo e ha spedito una flotta di
un'onda d'urto.
sonde dedicate ad uno studio d'insieme della nostra stella.
Si chiamano Ulysses, SOHO e Cluster
La prima ad essere lanciata, nel 1990, fu Ulysses, programmata
per percorrere attorno al Sole una traiettoria davvero speciale.
Cosa più unica che rara, la sua orbita ha permesso infatti le
prime osservazioni dei poli solari e del vento solare che da essi si
sprigiona. Grazie ad Ulysses si è inoltre scoperto che il flusso di
energia che lascia il Sole è lo stesso a tutte le latitudini.
27
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
SOHO invece scruta senza sosta la nostra stella dal 1995. La
sonda
progettata
dall'Agenzia
Spaziale
Europea
in
collaborazione con la NASA, ha il compito di studiare l'atmosfera
esterna del Sole, l'emissione di particelle da parte del Sole e la
loro interazione con l'atmosfera terrestre.
SOHO si trova infatti in un punto che le permette di non perdere
mai di vista l'obiettivo. Questo le consente di controllare la
superficie solare visibile, segnalandoci l'emissione di getti di
particelle cariche verso la Terra. I ricercatori hanno così potuto
osservare il
processo attraverso il quale le particelle
elettricamente cariche emesse dal Sole vengono accelerate dal
campo magnetico del Sole stesso, e "sparate" a enormi velocità
nello spazio circostante. Questo è un aiuto importante per i
ricercatori che grazie ai dati forniti da questi satelliti, si dedicano
oggi alla Meteorologia Spaziale
Le ultime arrivate per
svelare i segreti del Sole
sono le quattro sonde
Cluster, lanciate nel 2000.
Orbitano attorno alla Terra,
studiando
gli
effetti
dell'attività
solare
nello
spazio che circonda il
nostro pianeta.
In particolare nella regione
dove il vento solare incontra la magnetosfera
producendo un’onda d’urto. E’ una specie di “zona di
in cui l’interazione Sole-Terra è fortissima. Nel loro moto,
entrano ed escono da tale zona, trovandosi
completamente esposte al vento solare.
Rappresentazione artistica
delle quattro sonde che
costituiscono Cluster (ESA)
terrestre
confine”
le sonde
a volte
Tutte insieme le sei navicelle, SOHO, Ulysses e le 4 Cluster,
costituiscono una piccola flotta che ci offre una visione
completa della stella a noi più vicina.
28
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica
STELLE E NUVOLE: UNA TEORIA SULLE RELAZIONI TRA ASTRONOMIA E CLIMA
FINEEEEEEEE!!!
DOVE CAVOLO
SARÀ LA MIA
GHIANDA??
Questo manuale è realizzato senza alcun scopo di lucro.
Immagini e disegni sono utilizzati in “fair use”
29
INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica