IL SOLE
Origini
La storia del Sistema Solare risale a circa 5 miliardi di anni fa e ancora oggi la sua formazione e la sua evoluzione sono al centro di numerosi studi scientifici. Nel corso degli anni, infatti, sono state formulate diverse teorie sulla nascita del Sistema Solare, alcune delle quali ritenute totalmente inaccettabili.
Kant e Laplace
I primi studi in “chiave moderna” risalgono al 1755 quando Kant, sostenuto in seguito da Laplace, elaborò l’ipotesi della nebulosa. Secondo la teoria nebulare di Kant e Laplace, il Sistema Solare ha avuto origine da una nebulosa che inizialmente ruotava su se stessa. In seguito, grazie all’effetto della forza di gravità, questa nube avrebbe iniziato a contrarsi aumentando la sua velocità di rotazione fino ad assumere una forma appiattita in cui un nucleo centrale era circondato da un disco esterno. Per mezzo dell’azione della forza centrifuga, dalla massa centrale si sarebbero poi separati e allontanati degli anelli di materiale gassoso che, una volta condensati, avrebbero dato origine a pianeti e satelliti.
J. Jeans
Verso il 1900 J. Jeans propose una nuova teoria, nota come teoria catastrofica, secondo la quale ci sarebbe stato un incontro ravvicinato tra il Sole ed un’altra stella, provocando una violenta onda di marea. Da tale evento si sarebbe verificata un’estrazione di materia dalla massa solare con conseguente formazione dei pianeti. Questa teoria non fu però considerata attendibile in quanto il materiale espulso dalla massa solare nello spazio si sarebbe disperso e non condensato per formare i pianeti.
Teoria dell'accumulazione
Al giorno d’oggi è, invece, considerata accettabile la teoria dell’accumulazione, secondo la quale il Sole e gli altri corpi del Sistema Solare si formarono contemporaneamente all’interno di una nube primordiale ricca di idrogeno, elio e polveri cosmiche. La nebulosa primordiale, dotata di un lento moto di rotazione su se stessa, avrebbe quindi iniziato a contrarsi circa 5 miliardi di anni fa e sotto la spinta della forza gravitazionale avrebbe iniziato a collassare su se stessa, assumendo la forma di un disco appiattito. Al centro di questo disco si sarebbe accumulata la maggior parte della materia originaria mentre la materia residua si sarebbe condensata intorno dando origine ad una serie di anelli periferici in rotazione. Il collasso gravitazionale della zona centrale, più densa e calda, avrebbe quindi portato alla formazione del Sole mentre negli anelli periferici, più freddi e meno densi, in seguito all’accumulazione e condensazione di polveri e gas, si sarebbero formati i pianeti.
Struttura
Per semplicità si suole suddividere il Sole fondamentalmente in due zone: una zona interna, non visibile, e una zona esterna (atmosfera solare).
La zona interna è costituita dal nucleo, una zona radiativa ed una zona convettiva, mentre la zona esterna è costituita dalla fotosfera, dalla cromosfera e dalla corona solare.
Zona interna
Il nucleo centrale è la sede delle reazioni termonucleari che generano l’energia della Stella. La sua pressione, la sua densità e la sua temperatura raggiungono valori elevatissimi tanto che la materia presente si trasforma in plasma.
La zona radiativa, detta anche zona di radiazione, si estende intorno al nucleo assorbendo l’energia prodotta da quest’ultimo e trasmettendola per irraggiamento agli strati convettivi più esterni. In questa zona la materia si trova sotto forma di plasma e i gas non sono liberi di muoversi per l’elevata pressione presente.
La zona convettiva, o zona di convezione, ha uno spessore di circa il 30% del raggio solare, è situata immediatamente al di sopra della zona radiativa ed è caratterizzata dai moti convettivi del gas che permettono il trasferimento del calore verso la superficie del Sole.
Zona esterna
Adiacente alla zona convettiva, è presente la fotosfera, il disco luminoso che noi vediamo. La fotosfera è la regione che filtra e riceve l’energia prodotta all’interno del Sole, è costituita per il 90% da idrogeno e per circa il 10% da elio, ha una pressione superficiale pari a 1/10 di quella terrestre ed ha una temperatura media di 6000 K che determina il colore giallo del Sole. La fotosfera è caratterizzata dalla presenza di zone luminose e calde chiamate granuli, i quali scompaiono dopo pochi minuti per essere sostituiti con granuli nuovi, e da aree più scure e fredde note come macchie solari.
Immediatamente al di sopra della fotosfera, per circa 10000 km, è presente uno strato irregolare di gas rarefatto ed incandescente conosciuto come cromosfera, caratterizzata da un colore rossastro a causa degli atomi di idrogeno che a basse pressioni emettono radiazioni colorate.
L’ultimo strato del Sole è la corona solare, una regione non ben delimitata, costituita da gas ionizzati distribuiti in modo irregolare e da zone prive di gas dette buchi coronali. A causa delle altissime temperature che caratterizzano la corona, i protoni e gli elettroni presenti nei gas ionizzati, per sfuggire all’attrazione gravitazionale del Sole, originano dei flussi in tutte le direzioni dello spazio: questo fenomeno è noto come vento solare. La corona solare e la cromosfera costituiscono l’atmosfera esterna del Sole.
Nascita
Il Sole, come tutte le altre stelle si è formato all’interno di una nebulosa diffusa, tipo la nebulosa di Orione, visibile ad occhio nudo nel cielo invernale, circa cinque miliardi di anni fa.
La nebulosa a sua volta si è frammentata in quelle che poi sarebbero state le singole stelle. Uno di questi frammenti, cioè una concentrazione di gas, idrogeno in particolar modo ed elio, si è via via addensato ed è cresciuto di massa.
La maggiore densità di materia che caratterizzava il protosole ha richiamato dell’altra materia per effetto dell’attrazione gravitazionale innescando un processo di aumento della massa e di conseguenza aumento del peso.
Prima dell’inizio della fusione nucleare il Sole già emetteva luce e quindi energia, solo che questa era dovuta solo alla compressione gravitazionale. Tale energia (o Vento Solare) è stata responsabile della formazione del Sistema Solare, nel senso che ha spazzato via tutta la materia che circondava i pianeti in formazione
Il processo di fusione nucleare o nucleosintesi è responsabile dell’energia che arriva a noi dal Sole o da qualsiasi altra stella.
Il nucleo del Sole è composto essenzialmente di nuclei di idrogeno, cioè protoni. Quattro protoni danno un nucleo di elio attraverso diverse reazioni chimiche.
Il consumo dell’idrogeno per trasformarsi in elio è un processo molto lento tant’è che occorreranno altri cinque miliardi di anni circa prima che tutto l’idrogeno contenuto nel nucleo del Sole si esaurisca.
A quel punto il Sole intraprenderà il suo declino che comunque durerà ancora centinaia di milioni di anni e durante questo declino aumenterà il suo volume, travolgendo il Sistema Solare.
Il Sole diventerà una stella gigante colore rosso cupo per poi ridursi alle dimensioni della Terra e spegnersi lentamente. In questa fase il Sole sarà una stella “nana bianca”.
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