Per il 21 dicembre 2020

21 dicembre. Pochi sono i giorni che ormai ci separano dalla Solennità del Santo Natale. La Chiesa cattolica tutta (forse...) celebra l’attesa che stringente sta per compiersi e lo fa per mezzo di testi liturgici antichissimi, tra i quali spiccano le Antifone maggiori, che nelle celebrazioni vespertine includono il canto del Magnificat. Quella di questa sera è bellissima, e ben si addice alla concomitanza astronomica che oggi ricorre: il solstizio d’inverno (scrivo dall’emisfero boreale). 

Eh già, oggi è terminato l’autunno ed è iniziata, astronomicamente parlando, la stagione più fredda, nel momento in cui i raggi solari sono caduti perpendicolarmente al tropico del Capricorno. 

Ecco l’antifona:

O Astro che sorgi, splendore della luce eterna, sole di giustizia: vieni, illumina chi giace nelle tenebre e nell’ombra della morte.

L’invocazione si apre con un appello a Cristo che nasce come un astro che sorge. Un tema già proposto nell’antifona al Benedictus (o Cantico di Zaccaria perché Luca nel suo Vangelo lo pone sulle labbra del sacerdote Zaccaria, padre di Giovanni il Battezzatore - cfr. Lc 1,68-79) delle lodi mattutine del 19 dicembre: Sorgerà come il sole il Salvatore del mondo…

E proprio dal Cantico di Zaccaria, riportato da Luca nel suo Vangelo, è ripresa la seconda parte dell’antifona. Scrive l’evangelista: “… verrà a visitarci dall’alto un sole che sorge, per rischiarare quelli che stanno nelle tenebre e nell’ombra della morte…”. 

Già la chiesa cristiana antica si appellava a Cristo come al sole che sorge. Il Benedictus è infatti un inno cantato dalle prime comunità cristiane ben prima che il canone delle Scritture iniziasse a prendere forma e fosse confermato nella sua forma definitiva.

Ma se nel Cristianesimo la seconda persona della Trinità che assume la natura fragile e finita dell’uomo viene acclamata (e questo da quasi due millenni) come il sole che sorge, nelle culture antiche era proprio l’astro che illumina il giorno ad essere adorato come divinità. 

Forse già i sapienti nelle prime civiltà avevano intuito l’importanza del sole per la vita sulla Terra e per le comunità umane (dipendendo da esso il divenire dei giorni e delle stagioni); a causa di ciò, stimandolo un autentico nume, eressero in suo onore templi e santuari, nei quali talvolta si compivano cruenti sacrifici (anche umani) e riti propiziatori. E questo un po' in tutto il mondo: dalla terra d’Egitto che adorava Ra fino alle civiltà precolombiane sull’altra sponda dell’Atlantico, ai culti di Mitra e di Zoroastro diffusi tra Anatolia, Persia e valle dell’Indo.

Ben lungi comunque dall’essere una divinità, il sole è "semplicemente" la stella a noi più vicina. Capire esattamente come esso funzioni significa forse capire l’origine della vita sul nostro pianeta. Come tutti gli oggetti materiali, esso ha una sua storia, un momento in cui si è formato. 

La nascita del sole è uno dei più grandi interrogativi di tutta la fisica. Probabilmente il sole si originò in una nube di idrogeno ed elio. Fu sufficiente che si creasse qualche disomogeneità affinché la materia crollasse sul centro della nube, o nucleo di condensazione, accrescendone la massa e quindi la capacità di attrazione gravitazionale. 

A un certo punto la nube collassò e si formò una sfera di gas luminosissima. L’energia di questo corpo era legata esclusivamente alla forza gravitazionale. La contrazione continuò fino a far salire la temperatura superficiale a 4.500° C e quella interna a 800.000° C. A questa temperatura si innescò una primitiva forma di reazione termonucleare, consistente nella fusione di un protone con un nucleo di deuterio, con la formazione di elio 3 ed energia. Tuttavia questa reazione non durò molto, perché il deuterio non abbondava nel proto-sole.

Quando il deuterio si esaurì, riprese la contrazione gravitazionale. Quest’ultima provocò un collasso in seguito al quale la temperatura del nucleo raggiunse i valori sufficienti a innescare i processi di fusione che sono tuttora in corso e che trasformano quattro nuclei di idrogeno in un nucleo di elio, con l’emissione di fotoni gamma, la radiazione più energetica che si conosca.

Prima di giungere alla superficie del sole, i fotoni gamma devono seguire un cammino lungo e tortuoso. Il plasma della zona centrale del sole (core) è opaco ai fotoni gamma, che devono quindi attraversarlo seguendo un processo continuo di assorbimento-emissione, perdendo energia cinetica e guadagnando una maggiore lunghezza d’onda.

Fino a 450.000 Km dal centro l’altalena assorbimento – emissione è l’unico mezzo di trasmissione dei fotoni: questa è la zona radiativa. Negli strati superiori si trova invece una regione convettiva, ove si formano colossali cellule di convenzione le quali, procedendo verso la superficie del sole, divengono sempre più piccole, fino alla fotosfera. 

La struttura del sole in un disegno incompiuto di ...

Oltre la fotosfera, spessa 400 Km, c’è la cromosfera, spessa 10.000 Km. Per compiere il tragitto dal centro del sole alla cromosfera un fotone impiega un tempo stimabile intorno ai 10 milioni di anni: esso perde così tanta energia cinetica che da fotone gamma diventa un quanto di luce visibile. 

L’energia (E) di un quanto è infatti direttamente proporzionale alla sua frequenza (ν): E=h ν, con h= costante di Planck. Maggiore è l’energia, maggiore è la frequenza dell’onda associata al fotone (l’aspetto corpuscolare della radiazione elettromagnetica, di cui la luce visibile è solo una frequenza selezionata, associata a determinati valori di ν e percepita dal nostro cervello per mezzo della retina dell’occhio) e viceversa. 

Altri otto minuti di cammino occorrono allora per percorrere i 150 milioni di chilometri che separano il sole dal nostro pianeta, sul quale noi lo percepiamo come luce e calore. 

La fotosintesi compiuta dai vegetali trasforma poi l’energia della radiazione luminosa in fonte di vita per tutti (beh, la stragrandissima maggioranza!) gli altri esseri viventi che abitano la Terra.

Intanto, in queste settimane, abbiamo ammirato Marte (sopra, è il puntino luminoso accanto alla Luna), Giove e Saturno dar spettacolo in cielo (nell'immagine sotto, così li ho "catturati" in uno scatto il 18 dicembre scorso): in particolare i due pianeti giganti stasera daranno uno spettacolo unico e particolarmente brillante - che sicuramente il maltempo ci impedirà di ammirare. Siamo ancora nel 2020.

Intanto ecco un'altra foto dei due pianeti fatta con lo smartphone, sabato 19 dicembre, all'imbrunire. Già domenica (ieri) il cielo era coperto e non mi è stato possibile fare foto...

PS: se vi piace approfondire le conoscenze sul nostro Sole, leggete il libro di David Whitehouse: "Il sole. Una biografia. Scienza e mitologia della stella che ci dà la vita" (ed. Mondadori).