Storia dell'Osservazione delle Macchie Solari

Le forme più interessanti osservabili, senza notevoli sforzi, sul Sole sono senza dubbio le macchie solari. La loro presenza fu confermata nel secolo scorso, ma da alcune testimonianze si riscontra che già nell’ antichità erano oggetto di studio. Si narra che durante il III secolo a.C. l’astronomo cinese Kan Te poté osservarle quando le tempeste di polvere che spazzavano le pianure della Cina del nord attenuavano la luce del Sole consentendo l’osservazione senza rischi alla vista. Ma queste testimonianze non sono altro che tracce sparse nella letteratura antica.

Nel 1607 Johannes Kepler, desideroso di osservare un previsto transito di Mercurio sul disco solare, ne proiettò l’immagine attraverso un piccolo foro nel soffitto della sua casa ed osservò una macchia nera che ritenne essere il pianeta. Il giorno seguente Kepler tentò di nuovo l’osservazione e notò ancora la presenza di quella macchia, e poiché Mercurio impiega solo poche ore per attraversare il disco solare comprese che quello che aveva osservato non poteva essere Mercurio. Anche Galileo Galilei con il suo telescopio ha cercato di studiarle in maniera approfondita dandone una prova sulla loro esistenza ma il suo impegno non venne riconosciuto a causa della concezione sulla Natura; il Sole era allora ritenuto perfetto, privo di macchie. E poi sappiamo benissimo che la Chiesa lo ha contestato fino ai suoi ultimi giorni di vita.

Ma il primo che studiò le macchie solari in modo più dettagliato fu uno studente di farmacologia dell’università di Berlino, Heinrich Schwabe. Tutto incominciò nel 1825 quando vinse con la lotteria un telescopio che utilizzò per osservare il Sole, ma il suo vero obbiettivo era scoprire un ipotetico pianeta che riteneva che si trovasse all’interno dell’orbita di Mercurio. A stimolare tale desiderio furono le cronache di William Herschel che nel 1781 scoprì Urano. Capì che un buon metodo osservativo era quello di aspettare un transito sul Sole, ma per far ciò doveva distinguere il disco del pianeta dalle macchie. Il pianeta non venne scoperto mai, ma Schwabe si indirizzò con tale interesse sulle macchie solari, infatti nel 1843 annunciò che il numero delle macchie aumentava e diminuiva seguendo un ciclo fisso di 10.4 anni, oggigiorno corretto a 11.

Successivamente un astronomo dilettante britannico Richard Carrington si cimentò anche lui all’osservazione del Sole. Lo studio vero e proprio incominciò nel 1853, quando, possedendo una gran somma di denaro si fece costruire un osservatorio in località chiamata Redhill dotata di strumentazione professionale. Egli scoprì che esse non soltanto si muovono ad intervalli regolari, ma migrano in modo sistematico verso l’equatore solare. Inoltre scoprì che le macchie hanno origine da due larghe fasce compresi tra i 20 e i 40 gradi latitudine nord e altrettanto nella latitudine sud. Carrington capì subito che studiando le macchie solari si poteva calcolare la velocità di rotazione del Sole e ben presto dichiarò che le macchie che si formano a latitudini lontani dall’equatore impiegavano, per fare un giro completo, circa 30 giorni mentre in prossimità dell’equatore 27 . Questa dunque è l’ulteriore conferma del fenomeno della “rotazione differenziata”.

Nel 1908 un progettista americano di telescopi George Ellary Hale si costruì il primo elio-spettrografo che utilizzò per osservare il Sole. Hale mentre stava analizzando uno spettrogramma ottenuto lungo una banda che intersecava una macchia notò che le sottili righe create dall’assorbimento della luce da entrambi i lati della macchia si frazionavano in tre righe separate all’interno della macchia stessa. Capì subito che si trattava dell’effetto Zeeman, cioè la frammentazione delle righe spettrali nel caso in cui un elemento viene esposto a un intenso campo magnetico che altera i livelli energetici degli atomi in misura legata alla sua intensità. Da questa scoperta il fenomeno delle macchie solari può essere ricondotto in grandi linee così: l’intenso campo magnetico del Sole impedisce in alcuni punti della Fotosfera la risalita del calore proveniente dal nucleo formando così delle regioni più fredde e dunque più scure, infatti la loro temperatura è di circa 4000°C contro i 6000°C delle zone circostanti.

(una macchia solare)