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Il Sole è in declino

« Il nostro Sole sta’ morendo. L’umanità rischia l’estinzione. Sette anni fa, il progetto Icarus ha lanciato un’astronave sul Sole, ma quell’astronave è scomparsa prima di raggiungere la stella. Sedici mesi fa’, io, Robert Capa, con un equipaggio di 7 uomini, abbiamo lasciato una Terra raggelata dall’inverno solare. Il nostro carico: una bomba stellare con massa equivalente all’isola di Manhattan. Il nostro scopo: creare una stella dentro una stella. Siamo 8 astronauti seduti su una bomba.

La mia bomba. Benvenuti su Icarus II. »

 

Robert Capa, il fisico nucleare della misssione nell’introduzione del film “Sunshine” del regista inglese Danny Boyle, e’ un film omaggio a 2001: Odissea nello spazio, Solaris e Alien narra di una storia che tanto fantascientifica non e’.

Il Sole

Che lo si voglia o no, come tutto cio’ che ‘ dentro l’universo anche il sole e basato su queste regole, nascita-sviluppo-equilibrio-declino-disequilibrio. In Questo momento la nostra stella sta’ passando dal momento di equilibrio (percorso che secondo gli studi di Broers/Lipton ha permesso alla vita di svilupparsi come oggi la conosciamo, vedi Tempeste solari per la salvezza della terra) al declino.

Il Sole è una stella di popolazione I (o terza generazione) la cui formazione sarebbe stata indotta dall’esplosione, circa 5 miliardi di anni fa, di una o più supernovae nelle vicinanze di un’estesa nube molecolare del Braccio di Orione. È accertato che, circa 4,57 miliardi di anni fa, il rapido collasso della nube, innescato dalle supernovae, portò alla formazione di una generazione di giovanissime stelle T Tauri, tra le quali anche il Sole, che, subito dopo la sua formazione, assunse un’orbita quasi circolare attorno al centro della Via Lattea, ad una distanza media di circa 26 000 a.l. Le inclusioni ricche di calcio e alluminio, residuate dalla formazione stellare, formarono poi un disco protoplanetario attorno alla stella nascente. Tale ipotesi è stata formulata alla luce dell’alta abbondanza di elementi pesanti, quali oro e uranio, nel nostro sistema planetario. Gli astronomi ritengono che questi elementi siano stati sintetizzati o tramite una serie di processi nucleari endoergonici durante l’esplosione della supernova (fenomeno che prende il nome di nucleosintesi delle supernovae), o grazie alle trasmutazioni, per mezzo di successivi assorbimenti neutronici, da parte di una stella massiccia di popolazione II (o di seconda generazione).

Il Sole è attualmente nella sequenza principale del diagramma Hertzsprung-Russell, ovvero in una lunga fase di stabilità durante la quale l’astro genera energia attraverso la fusione, nel suo nucleo, dell’idrogeno in elio; la fusione nucleare inoltre fa sì che la stella sia in uno stato di equilibrio, sia idrostatico, ossia non si espande (a causa della pressione di radiazione delle reazioni termonucleari) né si contrae (per via della forza di gravità, cui sarebbe naturalmente soggetta), sia termico. Una stella di classe G2 come il Sole impiega, considerando la massa, circa 10 miliardi (1010) di anni per esaurire completamente l’idrogeno nel suo nucleo.

Il Sole si trova a circa metà della propria sequenza principale. Al termine di questo periodo di stabilità, tra circa 5 miliardi di anni, il Sole entrerà in una fase di forte instabilità che prende il nome di gigante rossa: nel momento in cui l’idrogeno del nucleo sarà totalmente convertito in elio, gli strati immediatamente superiori subiranno un collasso dovuto alla scomparsa della pressione di radiazione delle reazioni termonucleari. Il collasso determinerà un incremento termico fino al raggiungimento di temperature tali da innescare la fusione dell’idrogeno negli strati superiori, che provocheranno l’espansione della stella fino ad oltre l’orbita di Mercurio; l’espansione causerà un raffreddamento del gas (fino a 3500 K), motivo per il quale la stella avrà una colorazione fotosferica tipicamente gialla intensa .

Cosa accadra’ alla nostra stella

Quando anche l’idrogeno dello strato superiore al nucleo sarà totalmente convertito in elio (entro poche decine di milioni di anni) si avrà un nuovo collasso, che determinerà un aumento della temperatura del nucleo di elio fino a valori di 108 K; a questa temperatura si innescherà repentinamente la fusione dell’elio (flash dell’elio) in carbonio e ossigeno. La stella subirà una riduzione delle proprie dimensioni, passando dal ramo delle giganti al ramo orizzontale del diagramma H-R.

A causa delle elevatissime temperature del nucleo, la fusione dell’elio si esaurirà in breve tempo (qualche decina di milioni di anni) e i prodotti di fusione, non impiegabili in nuovi cicli termonucleari a causa della piccola massa della stella, si accumuleranno inerti nel nucleo;frattanto, venuta a mancare nuovamente la pressione di radiazione che spingeva verso l’esterno, avverrà un successivo collasso che determinerà l’innesco della fusione dell’elio nel guscio che avvolge il nucleo e dell’idrogeno nello strato ad esso immediatamente superiore. Queste nuove reazioni produrranno una quantità di energia talmente elevata da provocare una nuova espansione dell’astro,che raggiungerà così dimensioni prossime ad 1 UA (circa 100 volte quelle attuali),tanto che la sua atmosfera arriverà ad inglobare molto probabilmente Venere.

Incerto è invece il destino della Terra: alcuni astronomi ritengono che anche il nostro pianeta verrà inglobato dalla stella morente; altri invece ipotizzano che il pianeta si salverà, poiché la perdita di massa da parte della nostra stella farebbe allargare la sua orbita, che slitterebbe di conseguenza sino a quasi 1,7 UA. Il nostro pianeta sarà però inabitabile: gli oceani saranno evaporati a causa del forte calore e gran parte dell’atmosfera verrà dispersa nello spazio dall’intensa energia termica, che incrementerà l’energia cinetica delle molecole del gas atmosferico consentendo loro di vincere l’attrazione gravitazionale del nostro pianeta. Tutto ciò avverrà entro i prossimi 3,5 miliardi di anni e, cioè, ancor prima che il Sole entri nella fase di gigante rossa.

Entro 7,8 miliardi di anni, esaurito ogni processo termonucleare, il Sole rilascerà i suoi strati più esterni, che verranno spazzati via sotto forma di “supervento” creando una nebulosa planetaria; le parti più interne collasseranno e daranno origine ad una nana bianca (circa delle dimensioni della Terra), che lentamente si raffredderà sino a diventare, nel corso di centinaia di miliardi di anni, una nana nera.

Questo scenario evolutivo è tipico di stelle con una massa simile a quella del Sole, ossia che hanno una massa non sufficientemente elevata da esplodere come supernove.

Il Sole oggi

Da sempre la comunità scientifica ha riconosciuto nel Sole l’elemento che fornisce la quasi totalità dell’energia che muove le dinamiche climatiche terrestri (venti, piogge, correnti oceaniche, movimenti delle nuvole e delle masse d’aria…) Più complicato è stato trovare quanto e come l’attività del Sole influisca oggi sulle variazioni del clima terrestre. Fino a qualche anno fa la quasi totalità della comunità scientifica internazionale, sulla base della ricostruzione del clima da parte dei modelli, aveva maturato la convinzione che da sole le variazioni più o meno periodiche nella intensità della radiazione solare, non riuscirebbero a giustificate il forte riscaldamento attuale perché al più potevano provocare fluttuazioni di non più di 0.2 °C nel clima terrestre nell’arco di qualche decennio.

Tuttavia oggigiorno molti studiosi fanno notare che l’influenza del Sole sul clima della Terra si esplica, non tanto attraverso le fluttuazioni – modeste – della quantità di energia solare in arrivo sul pianeta, quanto piuttosto attraverso un meccanismo più complesso legato all’attività solare. L’attività del Sole, infatti, viene misurata non in base alla quantità di energia irradiata nello spazio dalla nostra stella ma quanto piuttosto dal numero di macchie solari (Sunspot Number) che compaiono sulla sua superficie e che raggiungono un valore massimo ogni 11-12 anni.

Approfonditi studi portati a termine nel 2009 da scienziati statunitensi e tedeschi del National Center for Atmospheric Research (NCAR) a Boulder, Colorado, avvalendosi di più di un secolo di osservazioni meteorologiche e delle tecnologie più avanzate attualmente disponibili, sono riusciti a dimostrare come avviene tale legame tra attività solare e fluttuazione del clima terrestre, spiegando in dettaglio la complessa interazione tra la radiazione solare, l’atmosfera e l’oceano.

I risultati degli studi, pubblicati sul Journal of Climate e su Science, dimostrano come anche un piccolo aumento di attività solare influenza in maniera determinante l’area tropicale e le precipitazioni di tutto il globo terrestre. In particolare gli effetti di una maggiore attività solare si fanno sentire in maniera forte nel riscaldamento della troposfera tropicale (dove aumenta la quantità di ozono prodotta dai raggi UVA), nell’aumento della forza dei venti alisei, nell’aumento dell’evaporazione nella zona equatoriale e nell’aumento dell’annuvolamento e delle precipitazioni. Lo studio rileva come ci sia una indubbia associazione fra il periodico picco dell’attività solare e lo schema delle precipitazioni e della temperatura superficiale delle acque del Pacifico. Il modello messo a punto dai ricercatori mostra anche le influenze che i picchi solari hanno con due importanti fenomeni collegati al clima: La Niña e El Niño che sono originati da eventi associati ai cambiamenti nella temperatura delle acque superficiali del Pacifico orientale. In particolare l’attività solare risulta influire su La Niña e El Niño, rafforzandoli o contrastandoli.

La previsione di Hathaway

Il lunghissimo minimo che ha separato il ciclo 23 dal ciclo 24 aveva attirato fortemente l’attenzione degli studiosi: qualcosa di anomalo stava accadendo all’attività solare, che si era mantenuta su livelli elevatissimi per più di 60 anni, dal 1940 ai primi anni del XXI secolo. E infatti le previsioni per il ciclo undecennale 24 sono state progressivamente riviste al ribasso.

Risultati immagini per previsione di Hathaway

Ora ufficialmente, secondo la previsione di Hathaway, forse il principale studioso del sole, ci troviamo in prossimità del massimo, che dovrebbe collocarsi nella prossima primavera del 2013. Il numero di macchie solari aggiustato, secondo il SIDC, elaborazione del Brussels International Sunspot Number, si dovrebbe aggirare su 60. Un valore bassissimo, che non si riscontrava da almeno 100 anni. Bisogna infatti, tornare indietro sino ai primi del XX secolo per trovare un valore simile.

Come possiamo osservare nei due grafici predittivi qui riportati, elaborati dal SIDC e dalla NASA, il ciclo 24 si presenta come un ciclo dimezzato, i cui massimi assomigliano ai valori di uscita dei vecchi cicli. Tutto ciò trova conferma non solo nella numerazione delle macchie solari, ma anche di altri indicatori dell’attività della nostra stella, come ad esempio il Solar Flux.

Non tutti sono d’accordo con Hathaway nella previsione del massimo solare. Secondo altri studiosi il ciclo potrebbe essere molto lungo, in quanto non avverrebbe o avverrebbe con molto ritardo l’inversione dei campi magnetici dei due emisferi. L’emisfero nord ha già invertito, mentre quello sud non ancora. Solo dopo l’inversione dei due emisferi il ciclo inizia la sua fase di discesa.

Lo studio dell’attività solare, ancora molto incerto, è di grande importanza per lo studio del clima della Terra. La forte attività solare che ha interessato la seconda metà del XX secolo è per diversi studiosi una delle cause del Global Warming. Non bisogna infatti dimenticare che durante i grandi minimi del passato, il Minimo di Maunder e quello di Dalton, si sono avuti sensibili raffreddamenti climatici.

Alla luce di questi dati nell’ultimo decennio (2003 fine del massimo-2013) l’attività solare sembra aver subito un lento declino.  Neli ultimi 100 anni soltanto tra il 1911 e il 1914 il sole era stato così eccezionalmente pigro. Questa circostanza giustificherebbe l’improvviso aumento della nuvolosità bassa negli ultimi anni insieme a fenomeni di precipitazioni temporalesche violente.

http://it.wikipedia.org/wiki/Sole

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