La Superficie Solare: La Fotosfera

(le strutture solari fondamentali)

Parlando di superficie solare  non bisogna pensare a qualcosa di solido, abbiamo appena accennato che il Sole è costituito solo da gas e risulterebbe quindi improprio utilizzare questo termine. Perciò per superficie solare intenderemo lo strato gassoso più esterno dove termina la zona convettiva. La fotosfera ha uno spessore di circa 200 Km ed una temperatura di circa 5800 K. Questo è lo strato visibile da Terra, la così detta “sfera di luce” ,dove si possono osservare i principali fenomeni solari attivi, quali le famose macchie, le facole e i brillamenti o flares.

Ebbene, tutti questi fenomeni che occupano determinate regioni dette regioni attive solari sono l’ effetto di interazioni di campi magnetici prodotti dal Sole. Ora però è doveroso chiarire alcuni concetti base di fisica per capire come si può generare un campo magnetico e comprendere meglio ciò che accade sul Sole.

Bisogna dire che già di per sé le particelle elementari come gli elettroni generano un campo magnetico poiché è una delle loro caratteristiche fondamentali, così come lo sono la massa e la carica elettrica. Ma accade che nella totalità dei materiali questi campi si annullano a vicenda e non si ha luogo ad un campo magnetico netto.

Un altro modo per produrre un campo magnetico è quello di mettere in moto cariche elettriche, per esempio attraverso un conduttore come accade nei fili elettrici. Quotidianamente abbiamo a che fare con dispositivi che funzionano mediante questo principio, ( motori elettrici, altoparlanti …).

In effetti il Sole è costituito da gas ionizzato, cioè gas “elettrizzato”, quindi il fluire di questo gas è analogo al fluire di una corrente elettrica in un conduttore, generando quindi un campo magnetico. Ma siccome il Sole non è un corpo rigido, la sua superficie infatti è caratterizzata da un continuo spostarsi di masse gassose che portano alla creazione di zone a differente velocità di rotazione. All’ equatore tali zone impiegano 27 giorni per completare un giro completo, 34 se si trovano sui poli. Questa “rotazione differenziale” incide profondamente il campo prodotto ed è la causa principale delle attività solari. Le linee di forza del campo magnetico vengono trascinate dal materiale che si trova in superficie e, quelle che si trovano in prossimità dell’ equatore vengono trascinate maggiormente rispetto alle linee di campo presenti sui poli, il risultato è un groviglio che nel giro di 11,5 (da qui il termine undecennale) ritorna nella configurazione iniziale ma con polarità opposta.

L'illustrazione che segue rende meglio quanto detto.

(formazione del gomitolo magnetico)

Le Macchie

Il campo magnetico può formare degli archi sulla superficie del Sole. In queste aree l’energia emergente è in parte bloccata e la temperatura superficiale è leggermente più bassa. A causa della differenza di temperatura, vediamo queste aree come delle macchie. In prossimità delle macchie, l’intensità del campo magnetico può essere maggiore di 3.000 volte. Le macchie sono parte di regioni attive dove avvengono brillamenti ed eruzioni.

(macchia solare circondata da vari "spot")

Per un approfondimento in merito all’argomento visita la scheda Tecniche di Osservazione

Le Facole

Come le macchie, anche le facole sono un prodotto dell’ interazione del campo magnetico con la fotosfera ma quello che le contraddistingue da esse è che mentre le macchie sono appunto scure, le facole sono fenomeni abbastanza brillanti che si manifestano più che altro sul bordo della fotosfera stessa.

(facole in prossimità di alcune macchie solari)

I Brillamenti o Flares

I brillamenti sono la prova evidente della grande energia che può produrre il Sole. Si manifestano come dei violenti getti di gas in prossimità di macchie solari, precisamente nella zona di separazione di due macchie di polarità opposta. I brillamenti sono fenomeni energetici molto suggestivi che possono svilupparsi fino a toccare anche gli strati più esterni, quali la cromosfera e la corona. Furono scoperti per la prima volta nel 1859 da Richard C. Carrington (1826-1875), e successivamente analizzate più nel dettaglio nel 1942 dal fisico americano Scott E. Forbush. Anche se si tratta di fenomeni ad alto contenuto energetico, paragonabile all’ energia sprigionata da due miliardi di bombe H da un megaton, i brillamenti risultano avere, da un punto di vista di emissione di campi, dei picchi nella banda dei raggi X, nell’ ultravioletto e nelle onde radio ma poco o niente nel visibile. Ed è proprio per questo motivo che in condizioni di elevata attività solare sono i principali artefici di disturbi nelle radiocomunicazioni sulla Terra.

Esiste una classificazione dei flares, in base alla loro intensità misurata nella banda dei raggi x:

si distinguono quindi in classe A, B, C, D, M, X. Ogni classe è 10 volte più intensa della precedente, quindi la classe X viene attribuita a brillamenti abbastanza potenti tali da provocare disturbi nelle comunicazioni radio sulla Terra e tempeste di natura elettromagnetica.

(un brillamento osservato nei raggi X)