Il Sole

Violente eruzioni, protuberanze ed esplosioni spettacolari: tutto può rivelare l'intensa ed incessante attività del Sole

Quella che potrebbe essere considerata l'atmosfera solare è la regione maggiormente studiata perchè, emettendo radiazione elettromagnetica, è come se la parte più superficiale del Sole "parlasse" direttamente di sé. Così la zona luminosa che si vede anche ad occhio nudo, chiamata fotosfera, ha in realtà un aspetto tutt'altro che liscio ed uniforme. Il suo aspetto al telescopio risulta "granulare" e ricorda molto la superficie di un timballo, il piatto a base di riso ben compatto.
Ogni grano ha un diametro di 2000 chilometri circa e "vive" quasi dieci minuti. La granulazione solare è dovuta al modo in cui il calore viaggia dal centro del Sole verso la superficie. Le reazioni nucleari che avvengono all'interno del Sole, infatti, generano i raggi gamma, un tipo di radiazione molto energetica. Questi si propagano verso la superficie alla velocità della luce, ma inevitabilmente si scontrano con gli atomi del gas. Il percorso si fa così tortuoso che la radiazione perde continuamente energia: si trasforma prima in raggi X, poi in radiazione ultravioletta ed infine in luce visibile. Prima di uscire "allo scoperto", però, quando mancano circa 100'000 chilometri alla superficie, l'energia trova un modo più sbrigativo per propagarsi. Sfrutta, infatti, il fenomeno della convezione, un tipo di trasferimento del calore che avviene, per esempio, in una pentola in ebollizione.
All'interno del Sole, dunque, si formano delle bolle (celle) di gas più caldo e meno denso che tendono ad andare verso la superficie. Sollevandosi liberano l'eccesso di energia, si raffreddano e cominciano a discendere, lasciando il posto ad altre bolle più calde. Dato che le dimensioni della pentola-Sole sono enormi, le celle tendono a diventare sempre più piccole all'avvicinarsi della superficie: ed ecco apparire la granulazione. Un fotone di radiazione impiega circa dieci milioni di anni per andare dal centro alla superficie. Quello che arriva sulla Terra, dunque, è veramente un ... caldo stagionato.

Al di sopra della fotosfera brilla la cromosfera, uno strato gassoso di soli 10'000 chilometri di spessore, osservabile dalla Terra durante un'eclisse totale, cioè quando la radiazione uscente dalla fotosfera è coperta dalla Luna, oppure tramite telescopi dotati di filtri speciali. Il nome deriva dal suo colore rossastro intenso (khroma in greco), dovuto al riscaldamento del gas idrogeno. In questo strato dell'atmosfera solare si verificano i cosiddetti flares (brillamenti), enormi getti luminosi di gas, accompagnati da spruzzi di raggi X.

La zona chiamata corona chiude l'atmosfera solare. Osservata attraverso uno strumento apposito, chiamato coronografo, essa appare come una fascia perlacea dalla quale si innalzano pennacchi luminosi. E' formata da plasma (gas in cui nuclei ed elettroni sono mescolati tra loro, senza alcun legame) ad altissima temperatura ed è estremamente tenue. Un mistero avvolge infatti la corona: come può la sua temperatura raggiungere più di un milione di gradi se la fotosfera, la zona immediatamente inferiore, è a soltanto 5770 gradi ? Da dove arriva tutta quella energia ?
Le prime immagini della corona realizzate ai raggi X, effettuate dagli astronomi americani nel giugno del 1968, ne misero in luce la vera struttura: la corona appariva costituita da "cappi" magnetici giganti (a forma di omega) pieni di plasma, emettitori di raggi X. Ma questa invisibile struttura della corona cambia costantemente. E lo spostamento degli archi e la conseguente variazione dei campi magnetici sono, molto probabilmente, i fenomeni che scaldano la corona. Questo modello "a cappi" non spiega da dove arriva tutto il calore che scalda il plasma coronale, però suggerisce che buona parte dell'energia potrebbe derivare dagli scontri fra cappi: in pratica si tratterebbe di energia magnetica dissipata. La corona si estende radialmente formando il vento solare, un flusso di particelle cariche (elettroni, protoni, ioni) molto energetiche che scaturiscono dalle reazioni termonucleari che avvengono sul Sole.
Questi prodotti di reazione sfuggono dalla fornace nucleare e arrivano in prossimità del nostro pianeta, dopo circa quattro giorni di viaggio, con una velocità compresa fra i 400 e gli 800 chilometri al secondo. Questa "brezza" solare è la responsabile delle aurore, e non solo quelle sulla Terra ma anche su altri pianeti del sistema solare. Recentemente infatti sono state osservate anche sul pianeta Giove di due tipi: il primo di forma ovoidale che circonda i poli e l'altro come una banda che arriva fino al suo satellite Io. Inoltre si ritiene che lo sciame di particelle solari possa lambire anche il pianeta Saturno.

Il Sole continuerà a bruciare idrogeno al ritmo di circa 5 milioni di tonnellate al secondo, ancora per quattro miliardi di anni, fino a quando avrà consumato il 13% della sua scorta di idrogeno. A quel punto il peso degli strati sovrastanti comincerà a farsi "insostenibile": la pressione sarà così alta da far aumentare la temperatura del centro, il Sole continuerà a bruciare l'elio rimanente ma con una conseguenza drammatica: l'eccesso di energia infatti gonfierà il Sole, che si trasformerà in gigante rossa. Il suo diametro raggiungerà i 300 milioni di chilometri, inghiottendo la Terra e con essa ogni forma di vita. Quando la temperatura del centro avrà raggiunto i 100 milioni di gradi centigradi, si innescherà la reazione di fusione dell'elio in carbonio. Il centro comincerà a contrarsi ed il Sole finirà il suo tempo come nana bianca.

Nella sequenza è raffigurata la genesi di un brillamento solare, o flare, una violentissima eruzione che ha luogo nella cromosfera. L'immagine numero 1 mostra le deformazioni del campo magnetico (le curve gialle) che si originano dalle macchie solari.

L'energia magnetica così accumulata viene poi improvvisamente liberata, come mostrato nell'immagine numero 2, provocando l'esplosione di gas.