La IV superficie del Sole non si distingueva per nulla di particolare. Tuttavia, Jung non fornì un’interpretazione corretta di questo fenomeno. Trascorsero tre anni, e il ricercatore olandese P. Zeeman avanzò l’ipotesi che le linee spettrali in un campo magnetico subiscano una scissione, cioè che invece di una singola linea spettrale ne emergano due. Questa scoperta, già prevista da Faraday, fu realizzata da Zeeman studiando lo spettro di una fiamma di sodio immersa in un forte campo magnetico. Al posto di una singola linea gialla del sodio, se ne osservano due o tre, a seconda che lo spettro della fiamma venga osservato lungo la direzione del campo magnetico o perpendicolarmente ad esso. H. Lorentz spiegò il fenomeno di Zeeman con una forte complicazione del campo magnetico: invece di oscillare in linea retta, l’elettrone descrive una figura a stella, modificando di conseguenza la linea spettrale. Le conseguenze teoriche elaborate da Lorentz furono brillantemente confermate dagli esperimenti di Zeeman. Nel 1903 Hale dimostrò che la causa della scissione delle linee spettrali nelle macchie solari è il magnetismo. Si scoprì che le macchie sono enormi magneti. Quando uno dei poli, sia esso il sud o il nord, di tale magnete è rivolto verso di noi, l’altro si trova nelle profondità del Sole. Hale chiamò queste macchie unipolari. Seguono poi le macchie bipolari, i cui due poli possiamo osservare entrambi, e infine le macchie multipolari, composte da un gruppo di poli rivolti verso di noi.
Circa il 60% di tutte le macchie solari presenta sulla superficie del Sole due poli — il nord e il sud. Su 970 macchie registrate tra il 1915 e il 1917, più della metà risultò avere polarità opposta, seguite da macchie con polarità omogenea (32-35%) e poi da macchie multipolari (1-2%). Le macchie bipolari devono essere collegate tra loro: i loro condotti, che si estendono in profondità nel Sole, devono incontrarsi da qualche parte al suo interno, formando una sorta di enorme tubo curvo.
Esiste poi un altro tipo di macchie. Si tratta delle “macchie solari invisibili” (invisible sun-spots). Esse rivestono un interesse notevole, poiché sembrano in grado di esercitare una certa influenza sulla Terra durante il passaggio del piano dei vortici delle tempeste solari attraverso il meridiano centrale del Sole.
Secondo l’interpretazione di Hale, per “macchie invisibili” si intendono aree del Sole in cui non ci sono ancora macchie, ma dove presto ne compariranno. Si tratta di zone di formazione o di nuova genesi di macchie solari, ancora non visibili a occhio nudo, ma rilevabili grazie a una serie di fenomeni concomitanti sulla sua superficie, che si manifestano in determinate forme negli spettrogrammi.
Quali fenomeni nella materia delle macchie solari generano il campo magnetico? Molto probabilmente, il ruolo principale è giocato dal movimento vorticoso della materia gassosa e dai flussi di particelle elettriche — elettroni. Il rapido movimento vorticoso di particelle cariche elettricamente provoca la comparsa di correnti elettriche di convezione. Una corrente elettrica di convezione si genera sempre quando l’elettricità, rimanendo in quiete rispetto al conduttore, si muove insieme a esso rispetto ad altri corpi. La corrente di convezione è accompagnata da correnti di conduzione nei conduttori adiacenti, che possono insorgere anche nel caso in cui la corrente di convezione sia costante in intensità e direzione. Allo stesso tempo, sappiamo che in una corrente galvanica costante non si generano correnti nei conduttori adiacenti. Nonostante questa differenza tra corrente di convezione e corrente galvanica, entrambe formano intorno a sé un campo magnetico, la cui intensità e direzione della tensione sono determinate dalla stessa legge di Biot e Savart. Le prime azioni magnetiche della convezione elettrica furono scoperte da Rowland nel 1879.
Tuttavia, secondo C. Abbot, l’eletrizzazione del vortice della macchia potrebbe essere dovuta all’attrito tra particelle di sostanze eterogenee trascinate nel vortice. Questa conclusione di Abbot si basa sull’ipotesi che nella parte centrale del vortice, grazie alla temperatura relativamente bassa (fino a 350°C), si possano formare particelle liquide e persino, probabilmente, solide.
Tra le successive ricerche volte a spiegare la natura delle macchie solari, spicca la teoria di W. Bjerknes.
Resta da menzionare un altro straordinario fenomeno nella distribuzione della polarità delle macchie nel tempo. Le ricerche di Hale sulla distribuzione delle forze magnetiche nelle macchie solari hanno mostrato che, nelle macchie composte da due elementi, la distribuzione dei poli magnetici avviene come segue: durante uno stesso ciclo di 11 anni, che inizia con un nuovo minimo, nella stessa emisfero solare lo stesso polo (ad esempio, il nord) si trova sempre (in tutti i gruppi) nella macchia che precede, mentre l’altro polo si trova all’interno del Sole. Allo stesso tempo, nell’altro emisfero la macchia che precede presenta l’altro polo, cioè il sud. Il gruppo, quindi, rappresenta quasi due magneti subsuperficiali all’interno del Sole, con le estremità che fuoriescono all’esterno. Nelle macchie isolate, secondo le ricerche di Hale, l’altro polo non risulta visibile; tali zone Hale le definisce “macchie invisibili”. Nel periodo del minimo si verifica un’inversione della polarità dei gruppi. Se prima del minimo nelle macchie che precedevano c’era il polo nord, dopo il minimo, nel nuovo ciclo, sarà il polo sud. Pertanto, per quanto riguarda questo aspetto, il periodo dell’attività solare andrebbe calcolato non in 11, ma in 22 anni. Questa transizione avviene in modo brusco, e l’attività solare nel periodo del minimo subisce una netta interruzione. A differenza del periodo quantitativo di 11 anni delle macchie solari, questo periodo di 22 anni potrebbe essere definito “periodo magnetico delle macchie solari”.
L’influenza dei pianeti Giove, Terra, Venere e Mercurio sull’attività del Sole. La curva superiore rappresenta la costellazione dei pianeti. La curva inferiore mostra l’attività del Sole (secondo F. Moulton).
L’effetto periodico del Sole sulla Terra veniva solitamente attribuito alle macchie, ma potrebbe derivare anche dall’atmosfera solare, il cui stato è soggetto agli stessi periodi. Pertanto, lo studio di tutti gli strati di questa atmosfera riveste un interesse fondamentale. Per mancanza di spazio, dovremo tralasciare la trattazione di altri fenomeni solari, come i protuberanze, i flare, i flocculi (flocculus), i filamenti, le alineazioni (alignements), i granuli (granulus) e la corona solare. Ci limiteremo a osservare che, per i fenomeni terrestri, le protuberanze possono esercitare un’influenza altrettanto potente delle macchie, poiché sono collegate a enormi eruzioni di materia solare, durante le quali nello spazio vengono espulsi flussi di particelle elettriche. Le protuberanze presentano una periodicità che coincide con quella delle macchie.
Sorge quindi la domanda: quali cause generano questa periodicità generale dell’attività solare? Al momento, una serie di astronomi sostiene che, mentre la causa della comparsa di tutti i fenomeni solari deve essere ricercata all’interno del Sole, la loro distribuzione nel tempo e sulla superficie della stella può essere attribuita all’influenza dei pianeti. Infatti, una serie di ricercatori (E. Frenkel, Maunder) hanno individuato nei fenomeni solari periodi corrispondenti al periodo orbitale di alcuni pianeti. Si può ritenere che il Sole sia uno strumento sensibile che risponde a tutte le variazioni del campo gravitazionale dovute al movimento dei pianeti nello spazio.
Come funziona, allora, questo polso solare, questa periodicità?
Le oscillazioni nell’intensità dell’attività del Sole influenzano la Terra, così come i mezzi attraverso i quali si realizzano tutti questi effetti — ecco le questioni che ora abbiamo il diritto di porci. Fermiamoci, tuttavia, innanzitutto, a considerare quali fattori energetici il Sole produce nello spazio cosmico in cui si muove la sfera terrestre.
6-105 Capitolo V
SPASMI DELLA TERRA NELL’AMBITO DEL SOLE
Abbiamo profondamente radicato in noi l’abitudine di considerare il Sole straordinariamente lontano da noi. Centoquarantanove milioni e mezzo di chilometri ci separano dal Sole, e tutte le dimensioni e distanze terrestri ci sembrano così trascurabili rispetto a questa distanza davvero colossale. Tuttavia, questo punto di vista è radicalmente errato. La sua erroneità deriva dal fatto che non teniamo conto di un fattore importantissimo — le dimensioni stesse dell’astro e la massa e la superficie radiante ad esso associate, cioè la forza di gravità del Sole e la potenza della sua radiazione. Se il Sole avesse le stesse dimensioni della Terra, la distanza che ci separa da questo piccolo Sole, pur rimanendo la stessa di ora, sarebbe molto maggiore!
Questo paradosso, tuttavia, diventerà comprensibile se consideriamo il principio evidente che, in questo caso, la distanza è una funzione dell’influenza e si trova in rapporto inverso con quest’ultima. Quindi, per rappresentare visivamente la distanza che ci separa dal Sole, è necessario misurarla non in unità assolute di misura lineare, ma in grandezze relative, in unità di misura del Sole stesso. Tale misura può essere il diametro dell’astro. Dividendo, quindi, il numero di chilometri che separano il Sole dalla Terra per il numero di chilometri del diametro dell’astro, otteniamo il numero 107. Quindi, la Terra dista dal Sole solo cento sette diametri solari. Non a caso A. Eddington, parlando del Sole, osserva: «Esso è alla nostra portata». Considerando il diametro del Sole, pari a 1.390.891 km, e l’enorme potenza dei processi fisico-chimici che vi avvengono, dobbiamo riconoscere che il globo terrestre si trova nel campo di un’influenza di straordinaria intensità.
Il nostro Sole è il centro di un sistema planetario straordinariamente armonioso e coerente. Il Sole è «il lume del mondo», che domina al centro, secondo l’espressione del grande Copernico. Quando i pitagorici elaborarono la loro teoria dell’«armonia delle sfere», basandosi su concezioni elementari del moto dei pianeti, non potevano nemmeno immaginare quanto regolari fossero in realtà i movimenti planetari e quanto sensibile e, al contempo, saldo fosse il legame tra i pianeti in tutte le manifestazioni della loro vita fisica.
Allo stesso modo in cui i fisiologi riscontrano negli organismi viventi un legame tra le sue singole parti, il *consensus partium*, che consiste nella regolazione e coordinazione delle diverse parti tramite il sistema nervoso e circolatorio, gli astronomi, studiando i fenomeni del sistema solare, vi scoprono fenomeni analoghi alle funzioni di un organismo vivente. Sono stati necessari molti decenni di brillante sviluppo scientifico perché potessimo avvicinarci alla comprensione dei meravigliosi processi fisico-chimici che avvengono nella sfera d’influenza del Sole e dei corpi celesti da esso guidati. Tutti questi processi fisici e chimici sono per lo più determinati dallo stato reale del Sole e ne sono una derivazione. L’analogia tra i meccanismi fisiologici di un essere vivente e i meccanismi fisico-chimici del sistema solare ci apparirà ancora più convincente se ricordiamo i legami che sussistono nel primo e nel secondo caso.
Davvero, non si può forse affermare che il grande *consensus partium* interplanetario si realizza tramite forze elettromagnetiche, questi «nervi» attraverso i quali fluiscono le correnti regolatrici del Sole, e tramite radiazioni corpuscolari — il «sistema circolatorio» che porta ai pianeti anche una parte del nutrimento necessario alla loro vitalità? Non a caso già Teone di Smirne, come se avesse previsto future scoperte scientifiche, chiamò il Sole «il cuore del mondo».
Le forze di gravità, a noi sconosciute nella loro natura ma sperimentate, si diffondono dal Sole in tutte le direzioni, seguendo una legge semplice e chiara: la gravità è direttamente proporzionale alle masse dei corpi che interagiscono e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza reciproca. La massa del Sole è 750 volte maggiore della massa di tutti i pianeti del nostro sistema messi insieme. E il grande Nettuno, che si muove su un’orbita periferica del sistema e viene respinto dal Sole trenta volte più lontano della Terra, è trattenuto con facilità da un soffio di piuma dal Sole, che domina ogni suo moto, impedendogli di sfuggire lungo la tangente verso gli abissi oscuri dell’Universo.
Di tutta la ricca radiazione del Sole, il nostro pianeta riceve solo un miliardesimo dell’energia che esso emette. Tuttavia, questa quantità di energia è sufficiente per riempire la Terra di ogni sorta di manifestazioni vitali. Non illustreremo qui l’energia che giunge dal Sole con dati numerici — basti dire che essi testimoniano di
