IL SOLE

       
Noterelle storiche

Sebbene l’era altamente tecnologica del XXI secolo sia alimentata (e dipenda sempre più) da petrolio e suoi derivati, e macchine sempre più sofisticate hanno sostituito (e sostituiranno) il lavoro manuale umano, si è dimenticato, forse a causa di vite troppo frenetiche (o preoccupanti manie di onnipotenza),  che Terra, e tutti i suoi abitanti (Homo Sapiens compreso),  siano legati “doppio filo” a quella strana palla di fuoco che tutte le mattine si alza ad Est ad illuminare il cielo, mandando a dormire Luna e Stelle; quello strano fuoco, di cui hanno dibattuto per secoli filosofi (greci ed arabi), scienziati e papi, e che fu centro di dispute (con finali a volte tragici) su posizioni in ciel e nell’Universo stesso, è il nostro amato Sole, che ogni mattina da miliardi di anni irraggia con luce ed calore il suo regno: il sistema Solare, di cui la Terra ne occupa la terza posizione. Tutto iniziò e si sviluppò grazie a lui, perfetti equilibri entrarono in gioco senza i quali nulla sarebbe stato possibile, per millenni fu lui a scandire il ritmo dell’Uomo e delle stagioni, e fu sempre lui ad infiammare gli animi sensibili alla ricerca di spiegazioni  sulla sua origine.
In molte culture antiche e preistoriche il Sole era concepito come una divinità o come un fenomeno soprannaturale. Il culto ad esso dedicato era centrale in molte civiltà come quella Inca, in Sud America, e degli Aztechi, in Messico. Molti antichi monumenti furono costruiti tenendo conto della posizione del Sole nei vari periodi dell'anno; ad esempio, i megaliti di pietra segnano accuratamente il solstizio d'estate (presenti in Nabta Playa in Egitto e Stonehenge in Inghilterra) e la piramide di El Castillo in Chichén Itzà nel Messico è stata progettata per proiettare ombre a forma di serpente durante gli equinozi.
Anche la sua posizione in cielo e relativo moto dette un gran da fare; rispetto alle stelle fisse il Sole sembra compiere una rotazione attorno alla Terra nell'arco di un anno (sul piano dell'eclittica, lungo lo zodiaco): per questo la nostra stella fu considerata dagli antichi astronomi greci come uno dei pianeti ruotanti attorno alla Terra, occupante il centro dell’Universo (sistema Geocentrico Tolemaico) . Ma nel 1543 nel suo trattato “De Revolutionibus” (pubblicato un anno dopo la sua morte) uno scienziato polacco di nome Nicolò Copernico sfidò le credenze del suo tempo proponendo una visione completamente nuova dell’Universo, un sistema dove il Sole ne diviene il centro e la Terra “declassata” a semplice pianeta ruotante intorno (sistema Eliocentrico). Osservazioni astronomiche di Tycho Brahe e la successiva sintesi matematica dell’allievo Keplero, noto per le sue “tre leggi” pubblicate nel 1609 nel trattato “Astronomia Nova”, davano prova che il sistema Tolemaico, con i suoi epicicli e forzature matematiche, veniva ampiamente surclassato dal sistema Copernicano che Keplero addirittura perfezionò per rendere conto di quelle irregolarità che il sistema stesso non giustificava (es. orbite ellittiche invece che circolari). All'inizio del XVI sec. Galileo Galilei fu tra i pionieri dell'osservazione del Sole con il suo leggendario telescopio effettuando le prime osservazioni delle macchie solari, supponendo che fossero dei piccoli oggetti passanti tra la Terra e il Sole. Pubblicò nel 1610 il “Sidereum Nuncius” dove l’eliocentrismo trova ulteriore conferma. Infine nel 1650 Isaac Newton scopri la gravità, generalizzò per via teorica le leggi di Keplero (fino a quel momento leggi empiriche sulla base di dati osservativi) ed unificò la fisica celeste e fisica terreste; il sistema Eliocentrico (costato umiliazioni e per alcuni la vita ai suoi molti sostenitori) prevalse sul il sistema Geocentrico e il Sole trovò giusta posizione al centro dell’Universo.
Ma oltre a moto e posizione il Sole ha preteso da noi una spiegazione sulla sua intima natura; una delle prime spiegazioni scientifiche sul Sole venne fornita dal filosofo Greco Anassagora, che lo immaginava come una grande sfera di metallo infiammato più grande del Peloponneso, invece che essere trascinato dal carro di Elio. Per aver insegnato questa “eresia” venne imprigionato dalle autorità e condannato a morte (anche se venne in seguito rilasciato attraverso l'intervento di Pericle). Il greco Eratostene probabilmente fu il primo a calcolare accuratamente la distanza della Terra dal Sole, nel III secolo a.C., in circa 149 milioni di chilometri, molto simile alla quantità accettata attualmente.
Sempre Isaac Newton nel 1650 osservò la luce solare attraverso un prisma, dimostrando che essa è composta da molti colori dandole una natura “corpuscolare”, mentre nel 1800 William Herschel scoprì la radiazione infrarossa (responsabile del calore) presente oltre la parte rossa dello spettro solare. Nel 1800 gli studi spettroscopici fecero progressi, e Joseph von Fraunhofer effettuò le prime osservazioni delle linee di assorbimento nello spettro, che vengono chiamate anche linee di Fraunhofer.
Nei primi anni dell'era scientifica moderna, la sorgente dell'energia solare costituì una sfida importante. Lord Kelvin suggerì che il Sole era un corpo liquido in graduale raffreddamento che emetteva la sua riserva interna di calore. L'emissione di energia venne spiegata da Kelvin e Hermann von Helmholtz attraverso la loro teoria detta Meccanismo di Kelvin-Helmholtz, ma in base a questa l'età stimata del Sole era di soli 20 milioni di anni, molto inferiore ai diversi miliardi di anni suggeriti dagli studi geologici. Nel 1890 Joseph Lockyer, lo scopritore dell'elio nello spettro solare, propose una ipotesi meteoritica sulla formazione e sull'evoluzione del Sole.
Una potenziale soluzione arrivò nel 1904, quando Ernest Rutherford ipotizzò che l'energia potesse essere mantenuta da una fonte interna di calore, generata da un meccanismo di decadimento radioattivo, tuttavia Albert Einstein fornì lo spunto decisivo sulla questione con la sua relazione massa-energia E=mc². Nel 1920 Sir Arthur Eddington propose l'idea di una reazione di fusione nucleare prodotta dalla pressione e dalla temperatura interna del Sole che trasformerebbe l'idrogeno in elio e produrrebbe energia a causa della differenza di massa. Questo concetto teorico venne sviluppato negli anni '30 dagli astrofisici Subrahmanyan Chandrasekhar e Hans Bethe che calcolò i dettagli delle due principali reazioni nucleari che producono l'energia.
Infine, nel 1957 venne pubblicato un documento intitolato Synthesis of the Elements in Stars dove veniva dimostrato che la maggior parte degli elementi nell'universo sono stati creati dalle reazioni nucleari all'interno delle stelle. Quindi concedetemi l’aforisma: “Siamo polvere di stelle che ragiona di Stelle”.
Ma dopo questa breve, e spero interessante, panoramica storica sul Sole direi che è giunto il momento di iniziare un viaggio fantastico che nessuna sonda o nave spaziale reale potrà fare e dirigersi senza indugio verso il cuore del nostro Sole per andare a scoprirne la struttura, l’intima natura e i delicati meccanismi che costarono (e costano tuttora) fatica e sudore alla menti più brillante della fisica moderna.

[Osservatorio Astronomico] [Cittadella di Scienze della Natura]
(a cura di Fabrizio Toia)