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Il Sole: com’è fatta la nostra stella?

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Perché il Sole è così importante? Ecco tutto quello che dovete sapere sulla nostra stella e sulle missioni spaziali che proveranno a svelare ogni segreto!

Il Sole è la stella del nostro sistema - che non ha caso si chiama Sistema Solare - e la principale fonte di vita della Terra: senza di esso, non potremmo esistere!

Nel corso dei secoli fisici, astronomi e scienziati hanno scoperto molto su questa stella, ma tante cose ci sono ancora poco chiare. Per questo nell'agosto scorso la NASA ha inviato nello spazio la Parker Solar Probe, la sonda spaziale che nel 2024 raggiungerà la corona solare - la parte più esterna della stella - per poter fornirci informazioni utili riguardanti i misteriosi venti solari.

Intanto Parker Solar Probe è già nella Storia: è l'oggetto fabbricato dall'uomo che nel novembre 2018 ha raggiunto la minima distanza dal Sole, circa 40 milioni di chilometri. Un'inezia se si pensa che al termine del suo viaggio sarà lontano dalla stella "solo" 6 milioni di chilometri.

Ma com'è fatto il Sole? Lo abbiamo chiesto a dei veri esperti

UNA STELLA "AGITATA"

«Noi pensiamo che il nostro Sole se ne stia lì tranquillo, ogni giorno uguale a un altro... e invece no, è un tipo irrequieto e cambia ogni ora, ogni minuto! Nella corona solare avvengono esplosioni gigantesche, che hanno la potenza di oltre 500 milioni di bombe atomiche. Vogliamo scoprire come si innescano, e dalla Terra non possiamo farlo, sarebbe come cercare di capire come funziona un motore guardandone il gas di scarico. dobbiamo andare lì e vedere cosa succede».

A parlare è Marco Velli, il fisico che da Pisa è finito in California, al Jet Propulsion Laboratory della Nasa, come uno dei cinque responsabili scientifici dell'epica missione della Parker Solar Probe.

La prima cosa che ci svela è che il Sole non ha confini, perché è fatto di gas.

«È una specie di palla rotante di plasma (è un particolare stato del gas, n.d.r.), soprattutto di idrogeno e di elio. La Terra, e tutti noi, siamo immersi nella sua atmosfera esterna chiamata eliosfera. da quella sfera si sprigiona un vento supersonico, una bolla incandescente di gas e particelle elettrizzate che viaggiano nello spazio interstellare a quasi 800 chilometri al secondo. A quella velocità, per andare da Pisa a Los Angeles ci metterei 12 secondi! A parte questo, del vento solare non sappiamo quasi nulla: né come nasce né come fa a raggiungere quella supervelocità. Speriamo di capirlo grazie al Parker Solar probe».

IL NOSTRO GIGANTE DI GAS

ll Sole è al centro del sistema solare ed è la nostra fonte di luce e di calore, prodotti dalla fusione dei nuclei degli atomi di idrogeno di cui è composto. Questa reazione nucleare crea atomi di elio e andrà avanti finché la nostra stella non avrà esaurito tutto l’idrogeno che contiene (circa il 92% del volume totale; il restante 8% è fatto di elio e di altri elementi). Niente paura,però: perché l’idrogeno finisca ci vorranno 4 o 5 miliardi di anni!

Ecco un sintetico riassunto delle principali componenti del Sole (dal più interno al più esterno).

IL NUCLEO: il nucleo occupa appena un centesimo del volume totale del Sole, ma rappresenta circa un terzo della sua massa. È qui che avvengono le reazioni di fusione nucleare: Temperatura: 15.000.000°C.

ZONA RADIOATTIVA: è una regione attraversata da fotoni che trasmettono l’energia prodotta nel nucleo. A causa dell’enorme densità, i fotoni vengono continuamente emessi e riassorbita. Temperatura: 7.000.000°C

ZONA CONVETTIVA: si estende dalla base della fotosfera (vedi sotto) fino a circa un quarto della distanza dal centro del Sole. L’energia termica viene trasportata verso la superficie della nostra stella da correnti gassose.

FOTOSFERA: è la superficie visibile del Sole, un oceano ribollente di gas allo stato di plasma. La sua energia abbandona il Sole sotto forma di luce.

ATMOSFERA: l’atmosfera solare si trova al di sopra della fotosfera. Dall’atmosfera l’energia che arriva dal nucleo cerca, a volte per migliaia di anni, un varco per lasciare il Sole e disperdersi nello spazio.

CROMOSFERA: al di sopra della fotosfera si trova questo strato spesso 5 mila chilometri, la cui temperatura va da circa 4.500 a ben 100 mila °C.

CORONA: si trova al di sopra della cromosfera e si estende nello spazio per milioni di chilometri. La temperatura della corona arriva fino a un milione di °C.

MACCHIE SOLARI: sono una regione scura della fotosfera (sopra a sinistra). appaiono così perché più fredde delle zone circostanti: circa 4 mila °C contro una media di 5 mila.

QUANTO SCOTTA IL SOLE?

Un altro enigma che Velli e gli altri scienziati con cui lavora vogliono risolvere riguarda le temperature: la parte più profonda del Sole, dove avvengono le reazioni di fusione nucleare (quattro atomi di idrogeno si uniscono a formare un atomo di elio) raggiunge la strabiliante temperatura di 15 milioni di gradi; la fotosfera (cioè la parte che noi possiamo vedere) è invece molto più fredda, meno di 6 mila gradi.

Ancora più all’esterno, però, nella corona solare, la temperatura torna a salire e, secondo la zona, va dai due ai 10 milioni di gradi: come è possibile, visto che la sorgente di calore sta al centro? E da dove arriva tutta questa energia?

«Ci sono ancora tante cose da scoprire - conferma Ilaria Ermolli, ricercatrice dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) presso l’osservatorio astronomico di Roma - Per esempio, non sappiamo ancora prevedere le “tempeste magnetiche solari”. Oggi sappiamo che il movimento dei gas di cui è fatto il Sole produce campi magnetici che, dall’interno, emergono nella fotosfera. A noi sembrano macchie, si formano seguendo un ciclo di 11 anni e cambiano nel tempo. A volte, poi, si verificano grandi brillamenti, come se qualcuno accendesse un faro potentissimo in un punto preciso del Sole, e delle espulsioni di materia solare. Se queste espulsioni avvengono in direzione della Terra sono guai».

Il nostro pianeta possiede un forte scudo contro le particelle solari e cosmiche, che è stato costruito dal campo magnetico terrestre. Ma in corrispondenza dei poli è più debole e le potenti emissioni del Sole riescono a penetrarlo e a rilasciare energia negli strati più alti della nostra atmosfera. È così che si formano le aurore polari.

In più «i nostri satelliti - spiega Ermolli - le centrali elettriche, le reti di distribuzione dell’energia e gli apparecchi elettronici possono subire danni e perfino andare in tilt».

UOMO E SOLE

Il Sole ci affascina da sempre. Sarà, forse, perché da questa piccola stella (nella galassia ce ne sono di molto più grandi e potenti) dipende la nostra vita.

Ne sono una prova i megaliti eretti nella preistoria, dal neolitico all’Età del Bronzo. Sono imponenti pilastri di roccia come quelli di Stonehenge, nel Regno Unito. Ma a cosa servivano?

«Circa 11mila anni fa, quando si sviluppò l’agricoltura, gli uomini cominciarono a capire che il ciclo delle piante dipendeva dal Sole e che dovevano seminare in precisi momenti - racconta Elio Antonello, presidente della Società Italiana di Archeoastronomia e ricercatore dell’Inaf, Osservatorio astronomico di Brera - Ma, all’epoca, non esistevano né il calendario né la scrittura: come fare? Gli antichi sapevano che punti in cui il Sole sorge e tramonta cambiano nell’anno e raggiungono i due estremi ai solstizi d’inverno e d’estate, poi invertono la direzione e tornano indietro. Perciò, un modo poteva essere di piantare due pali allineati verso uno di questi estremi e usarli come un mirino. Immaginate di essere agricoltori: per sapere quando seminare vi basterebbe contare i giorni da quando il Sole sorge in quel punto. E siccome i pali potrebbero essere spostati meglio usare delle grosse pietre. Ecco perché i megaliti come Stonehenge, spesso, sono orientati verso il solstizio».

La nostra stella ha svolto un ruolo importante anche per le piramidi. «È vero - conferma Antonello - le grandi piramidi sono orientate secondo i punti cardinali, che anticamente si potevano determinare quando il Sole era agli equinozi. Ma, per gli antichi egizi, erano importanti anche stelle come Sirio e la cintura di Orione. Ecco perché, in alcune piramidi, degli stretti cunicoli sembrano puntare dritti verso di loro o verso la costellazione dell’orsa Minore».

Insomma, ora che stiamo per tuffarci nel Sole, il nostro legame con lui è ancora più saldo. Forse perché, come ricordava la grande astronoma Margherita Hack, siamo fatti della stessa materia delle stelle.

TESTI DI TIZIANA MORICONI E NICCOLÒ DE ROSA