Il sistema solare parte prima

Il 15 luglio 1989 si verificarono due fatti concomitanti: il concerto dei Pink Floyd a Venezia e il cosiddetto “Campo d’arma” dell’Accademia Militare di Modena, in cui ero allievo ufficiale. Per farla breve, a 16 giorni dalla promozione a Sottotenente dell’Esercito, mi trovavo a prendere una decisione. Fare uno “squaglio”, termine con il quale si indica, negli ambienti militari, la fuga da un luogo circoscritto, in genere una caserma, oppure rimanere in accampamento.

Visto che il “reato” è caduto in prescrizione, lo confesso, andai a vedere i Pink Floyd, di cui ero fan.

Precisazione. Sempre più spesso leggo sui social “Fun club”. L’ignoranza dilaga: fun, in inglese, vuol dire “divertente”, “divertimento”; la parola giusta è “fan” con cui si indica un individuo che ha una passione, un interesse o ammirazione verso particolari forme di arte o tematiche. Il termine “fan” è stato mutuato dalla lingua inglese dove nasce scherzosamente come abbreviazione di “fanatic”, fanatico.

Per quei tre o quattro che non lo sapessero, I Pink Floyd sono stati un gruppo musicale rock britannico formatosi nella seconda metà degli anni sessanta che, nel corso di una lunga e travagliata carriera, è riuscito a riscrivere le tendenze musicali della propria epoca, diventando uno dei gruppi più importanti della storia.

Uno dei maggiori successi del gruppo inglese è stato l’album del 1973 “The Dark Side of the Moon”, rimasterizzato nel 1993. Io andai a Venezia perché mi piaceva molto quell’album, ma ricordo che per motivi di ordine pubblico furono cancellate molte canzoni, tra le quali molte proprio di quel disco.

In ogni caso, sono rimasto “fan” dei Pink Floyd e di “The Dark Side of the Moon”, che fa riferimento ai lati “bui” dell’animo umano. Ma la Luna ha davvero una faccia oscura? E perché?

Per capirlo, dobbiamo parlare del sistema solare, cosa che mi accingo a fare nei prossimi tre o quattro brani che scriverò. Armatevi di pazienza, quindi.

Il sistema solare è il sistema planetario costituito da una varietà di corpi celesti mantenuti in orbita dalla forza di gravità del Sole; vi appartiene anche la Terra.

È costituito, oltre che dal Sole, da otto pianeti (quattro pianeti rocciosi interni e quattro giganti gassosi esterni), dai rispettivi satelliti naturali, da cinque pianeti nani e da miliardi di corpi minori. Quest’ultima categoria comprende gli asteroidi, le comete, i meteoroidi e la polvere interplanetaria.

In ordine di distanza dal Sole, gli otto pianeti sono: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. A metà del 2006 cinque corpi del sistema solare sono stati classificati come pianeti nani: Cerere, situato nella fascia principale degli asteroidi, tra Marte e Giove, e altri quattro corpi situati al di là dell’orbita di Nettuno, ossia Plutone (in precedenza classificato come nono pianeta), Haumea, Makemake, e Eris. Sei dei pianeti e quattro dei pianeti nani hanno in orbita attorno a essi dei satelliti naturali; inoltre tutti i pianeti esterni sono circondati da anelli planetari, composti di polvere e altre particelle.

Il Sole, risplendendo alto nel cielo, è chiaramente la nostra fonte di luce, calore e fondamentalmente della stessa vita. Nell’antichità, l’umanità lo ha divinizzato: nel 1379 a.C., in Egitto, si professava una religione monoteistica il cui unico Dio era appunto Aton; l’iconografia lo vuole rappresentato dal disco solare che sovrasta generalmente il re e la sua famiglia, colpiti dai suoi raggi. Non esiste rappresentazione antropomorfa di Aton.

Nella Grecia antica ci si fece già una prima idea della sua distanza reale: Aristarco, astronomo del quarto secolo a.C., nato a Samo, una delle maggiori isole in prossimità della costa Ionica, aveva già sviluppato una teoria eliocentrica e tramite osservazioni aveva dedotto che il Sole doveva essere lontano parecchi milioni di chilometri. Pertanto, doveva essere molto più grande della Terra. Solo ai tempi di Newton si arrivò a determinarne anche la massa, capendo che era l’attrazione gravitazionale del Sole che faceva girare intorno la Terra.

Oggi sappiamo che il Sole dista dalla Terra poco meno di 150 milioni di chilometri e che ha un raggio di poco meno di 700.000 chilometri, ossia 109 volte il raggio terrestre. La massa del Sole è pari a circa 333 mila volte la massa della Terra e 745 volte la massa di tutti i pianeti messi insieme. In poche parole, contiene circa il 99,86 per cento di tutta la materia del sistema solare. Un altro modo per indicare la distanza Sole-Terra, usando come unità di misura l’anno luce, è 8,31 minuti luce, che significa che la luce del Sole impiega 8 minuti e 19 secondi per raggiungere la Terra.

Il sole fonde l’idrogeno, che è la componente di gran lunga principale della propria massa (circa il 74%), in elio, che compone la massa restante (circa il 25%, il resto è dato da altri elementi più pesanti presenti in tracce.). Brucia da circa 5 miliardi di anni e lo farà per altrettanto tempo: in termini tecnici si dice che è a metà della propria sequenza principale.

Verso la fine del 1610, Galileo, usando il telescopio per osservare il Sole scorse delle macchie scure sulla superficie. Ovviamente a quel tempo la cosa fece scalpore e lo scienziato venne accusato di blasfemia. Per salvare l’astronomo pisano alcuni scienziati ipotizzarono che si trattasse di piccoli corpi in orbita intorno al Sole. Ma nel 1774 un astronomo scozzese, Alexander Wilson (1714 – 1786), osservò lateralmente la macchia e vide che appariva concava, come fosse un cratere. Nel 1795 Sir Frederick William Herschel (1738 – 1822) arrivò addirittura ad ipotizzare che il Sole fosse un corpo freddo e scuro, circondato da uno strato di gas fiammeggianti, e che attraverso le macchie solari, che erano delle specie di buchi, si intravedeva il corpo freddo sottostante. Ipotizzò anche che il Sole, aldilà di quella “atmosfera” potesse essere abitato. Questo per rimarcare come anche le menti più brillanti a volte nella storia hanno tirato fuori affermazioni che, alla luce delle scoperte successive, possono parere, per restare nell’eufemismo, delle immonde boiate.

Quando però Mercurio o Venere si infrappongono tra noi e il disco solare e sono vicine ad una macchia, si nota subito che la macchia in realtà non è poi così nera come sembra ad una prima osservazione.

Il secolo successivo si trovò il bandolo della matassa: un farmacista tedesco, Samuel Heinrich Schwabe (1789 – 1875), astronomo per hobby, lavorando di giorno e dormendo di notte, si dedicò ad osservare le macchie solari. Nel 1843, dopo 17 anni ad osservare il Sole, annunciò che le macchie solari non erano casuali ma che seguivano un ciclo. Anno dopo anno, il loro numero aumentava sempre più, fino a raggiungere un massimo; poi il loro numero diminuiva finché non ve ne era più quasi nessuna; dopo di che aveva inizio un nuovo ciclo.

Il suo annuncio fu in principio ignorato dagli scienziati, in fondo era solo un farmacista, fin quando Friedrich Heinrich Alexander Freiherr von Humboldt (1769 – 1859), naturalista, esploratore e botanico tedesco, non citò il ciclo di Schwabe nel libro “Kosmos”, in cui faceva un’ampia rassegna della Scienza.

A quei tempi Johann von Lamont (1805-1879), astronomo scozzese naturalizzato tedesco, stava misurando l’intensità del campo magnetico terrestre e notò che aveva una certa regolarità. Nel 1842 Edward Sabine (1788-1883), scienziato irlandese, incrociò i dati e scoprì che il ciclo del campo magnetico terrestre coincideva con il ciclo delle macchie solari.

Si arrivò così ad assegnare ad ogni anno il numero di Wolf (conosciuto anche come numero internazionale di macchie solari, numero relativo di macchie solari o numero di Zurigo), che è una quantità che misura il numero di macchie solari e gruppi di macchie solari presenti sulla superficie del sole. L’idea di cominciare a contare le macchie solari fu di Johann Rudolf Wolf (1816-1893), astronomo e matematico svizzero nel 1849 a Zurigo, e la procedura che lui cominciò mantenne il suo nome (o anche quello del luogo).

A quanto pare, le macchie solari sono connesse al campo magnetico del Sole: infatti nel 1908 George Ellery Hale (1868-1938), astronomo e ottico statunitense, inventò uno strumento, lo spettroeliografo, e con quello scoprì i campi magnetici nelle macchie solari. Individuò anche un ciclo di 23 anni nei quali la polarità dei campi magnetici delle macchie solari subisce una inversione. Scoprì, inoltre, il campo magnetico generale del Sole e ne determinò le caratteristiche.

Un’altra personalità nello studio del Sole fu Edward Walter Maunder (1851-1928), astronomo inglese, che notò che in un dato periodo (dal 1645 al 1715) le macchie solari proprio non ci furono, periodo ora indicato con il nome di “minimo di Maunder”.

Abbiamo visto come il numero di macchie presenti sul Sole non sia l’unico indicatore del livello di attività della nostra stella. Prendiamo ad esempio la corona solare: la sua visione ad occhio nudo è uno degli aspetti più affascinanti della fase di totalità di un’eclisse di Sole.

La forma e le dimensioni della corona dipendono fortemente dal livello di attività solare. Ora fra il 1645 e il 1715 si verificarono 63 eclissi totali di Sole; quelle visibili dall’Europa furono studiate con grande attenzione e gli osservatori furono concordi nell’affermare che la corona solare era scomparsa.

Anche le Aurore Boreali (frange luminose, variamente colorate, visibili nelle regioni polari causate dall’interazione del vento solare con l’alta atmosfera) furono molto rare nel periodo dal 1645 al 1715, e addirittura scomparvero del tutto negli ultimi trentasette anni del periodo. Si narra che nel 1716 la notizia dell’apparizione della prima aurora boreale dopo tanto tempo suscitò la curiosità e la sorpresa del grande astronomo inglese Edmund Halley (1656-1742).

Un altro indicatore del livello di attività solare è la quantità di Carbonio-14 presente negli anelli di accrescimento degli alberi: tutti sappiamo che la sezione del tronco di un albero mostra generalmente una serie di anelli concentrici contando i quali si riesce a risalire all’età dell’albero stesso. È già stato osservato da tempo che lo spessore degli anelli varia in sintonia con il ciclo undecennale delle macchie solari, segno inequivocabile dell’influenza che il ciclo ha sul clima terrestre.

Il carbonio-14 è una rara varietà radioattiva del carbonio che si forma nell’alta atmosfera terrestre a causa del bombardamento degli atomi di azoto da parte dei raggi cosmici, e, dal punto di vista chimico, è indistinguibile del carbonio ordinario. Le piante lo assimilano grazie alla fotosintesi clorofilliana e si accumula nel tronco degli alberi.

Quando il Sole è fortemente attivo il suo campo magnetico scherma parzialmente la Terra, la quantità di raggi cosmici in arrivo è minore e quindi si forma meno carbonio-14; al contrario quando il Sole è quieto arrivano più raggi cosmici con il conseguente aumento di carbonio-14 che viene a formarsi.

Di conseguenza la percentuale di carbonio-14 nel tronco degli alberi è un altro indicatore del livello di attività del Sole. L’esistenza di alberi millenari (es. pinus aristata) ha consentito lo studio della percentuale di carbonio-14 nell’atmosfera per un periodo di circa 7 mila anni e i risultati sono interessanti.

Innanzitutto lo studio conferma il brusco calo dell’attività solare in corrispondenza del “minimo di Maunder”, e inoltre l’andamento del livello di carbonio-14 rivela che il “minimo di Maunder” non fu l’unico: sono infatti stati scoperti altri undici periodi caratterizzati da una diminuzione dell’attività del Sole, alternati a periodi in cui l’attività solare subì un forte incremento.

Gli effetti sul clima terrestre potrebbero essere stati notevoli, anche se non tutti gli scienziati concordano su questa relazione.

In ogni caso il “minimo di Maunder” cadde nel bel mezzo della cosiddetta “Piccola Età Glaciale”, un periodo che va dal 1450 al 1850, caratterizzato da un clima insolitamente freddo, con forte abbassamento delle temperature medie e una forte espansione dei ghiacciai.

Al contrario il Massimo Medioevale, un periodo insolitamente caldo che va dal 1100 al 1250, coincide con un periodo di forte attività solare. Oggi il tema dei mutamenti climatici è di grande attualità: alcuni modelli matematici utilizzati dai climatologi per studiare l’andamento del clima del nostro pianeta tendono a minimizzare gli effetti della variazione dell’attività solare concentrandosi principalmente sul contributo delle attività umane (imputato numero uno: l’accumulo di anidride carbonica nell’atmosfera a causa del massiccio impiego di combustibili fossili). Alla luce però di quanto detto, molti ritengono necessario dare opportuna considerazione ai fenomeni connessi con l’attività solare.

Il termine “Sole” deriva dal latino sol, solis, dalla radice indoeuropea: sóhwl̥. Dalla medesima radice deriva l’aggettivo greco σείριος (séirios; originariamente σϝείριος, swéirios), splendente; tale aggettivo, soprattutto nella sua forma personificata ὁ Σείριος (o Séirios, che significa Colui che risplende), era uno degli epiteti del Sole, soprattutto in ambito poetico-letterario. È da notare anche come dal medesimo aggettivo derivi il nome della stella più luminosa del cielo notturno, Sirio.

Il prefisso elio-, che indica diversi aspetti riguardanti il Sole (come elio-grafia e via dicendo), deriva dal greco Ἥλιος (Helios), che era il nome con cui gli Antichi Greci designavano correntemente l’astro e la divinità preposta.

La prossima volta parlerò della Luna e del perché la sua faccia non sia poi così “dark” come viene dipinta!

6 thoughts on “Il sistema solare parte prima

  1. Ciò che non ho capito, e non so se sia cosa nota, è il perché l’attività solare sia ciclica, da cosa ciò sia dovuto. E’ come se fossero lente pulsazioni, con cicli ultradecennali, ma non capisco il perché possa accadere.

    Notevole il discorso del carbonio-14 collegato ai cicli di attività solare, non conoscevo assolutamente questo legame.

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