Iterazioni ottiche tra l’energia solare e l’atmosfera terrestre
Pubblicato il 7 Febbraio 2024
Pubblicato il 7 Febbraio 2024

Immagine in evidenza: fotografia scattata dall’astrofisica italiana Sofia Fatigoni nel mese di Dicembre 2023, mentre si trovava per motivi di ricerca presso la base Amundsen-Scott in Antartide (polo sud). L’aria estremamente fredda cristallizza l’umidità in sospensione in ghiaccio dando origine a rifrazioni uniche della luce solare (crediti: www.chpdb.it).

Nozioni scientifiche e considerazioni

Fin dall’antichità tutti gli oggetti celesti maggiori visibili dal nostro pianeta sono stati rappresentati nelle varie culture da dei simboli specifici. Per quanto riguarda la nostra stella, il simbolo standardizzato tutt’ora adottato dagli astronomi, dagli accademici e da chi ha la necessità di rappresentare graficamente il Sole è il seguente (codice Unicode U+2609):

Questo simbolo è molto antico: trae le sue origini certe sin dall’antico Egitto; dal periodo europeo del Rinascimento il suo utilizzo si è diffuso sino ad oggi.
La rappresentazione grafica di un punto e di una circonferenza che lo contiene al centro è largamente diffusa nella maggior parte delle culture passate e presenti di tutto il mondo: gli indiani d’America, le culture orientali, le culture medio-orientali ne sono solo alcuni esempi.
L’importante significato per questo preciso simbolo in queste culture è il Cielo, Dio, la divinità.

Iterazioni tra energia luminosa solare e atmosfera terrestre

Tutti abbiamo sperimentato personalmente nel corso della nostra vita, l’energia che parte dal Sole fino a colpire la retina all’interno dei nostri occhi attraversa lo strato di atmosfera che circonda il nostro pianeta.
In base a molteplici variabili come umidità, densità, pressione, temperatura e purezza dell’aria, questa energia solare, che comunemente chiamiamo luce solare, ne risulta alterata e modificata producendo svariati fenomeni naturali ottici: arcobaleni (singoli e doppi), albe e tramonti colorati, cintura di Venere, colorazione delle eclissi di Luna, aloni di 22°, pilastri solari, cani solari, ed altri.

Questo articolo vuole solo fornire una panoramica generale (e quindi non completa e dettagliata) per stimolare la riflessione sul fatto che praticamente quasi tutti i fenomeni atmosferici terrestri (e degli altri pianeti del sistema solare) dipendono dall’attività della nostra stella.

Fotografia scattata nel mese di Dicembre 2023 dal fotografo Bastian Werner mentre attraversava un campo di neve fresca vicino a Füssen, Baviera (Germania). Il fotografo ha notato di essere entrato in una nebbia ghiacciata e scattando questa immagine è riuscito a immortalare in un colpo solo più fenomeni ottici naturali: l’alone di 22 gradi, l’alone di 46 gradi e diversi archi luminosi tra cui un raro arco eliaco. Ogni punto che si vede in fotografia è un cristallo di ghiaccio.

Per essere precisi da un punto di vista prettamente cronologico e dimensionale non è il Sole ad essere la nostra stella ma noi a vivere su uno dei suoi pianeti. Secondo le attuali ipotesi più accreditate sulla formazione del sistema solare, la nube di gas interstellare (idrogeno ed elio principalmente) quando cominciò a collassare e quindi ad addensarsi, formò un disco protoplanetario al cui centro vi era una protostella. Questa oggi la chiamiamo Sole è si è originata fisicamente nel punto centrale in cui il disco protoplanetario ha iniziato a ruotare. In secondo luogo, come abbiamo già visto, il Sole è il 98% circa di tutta la massa del sistema solare.

Un breve accenno, senza approfondire ulteriormente, sull’interazione che l’energia solare (vento solare) ha con il campo magnetico della Terra: in base alla densità della prima e all’intensità del secondo si generano le aurore polari: più o meno intense, monocromatiche o di più colori.
Sono state chiamate aurora boreale quella dell’emisfero nord e aurora australe quella dell’emisfero sud. Si generano nella zona atmosferica dove le linee del campo magnetico escono e rientrano dal geoide planetario.

L’aurora boreale brilla in questa veduta notturna del cielo dalla stratosfera del pianeta Terra, catturata da Ralf Rohner il 15 gennaio 2024. Lo scatto è stato realizzato con una fotocamera a mano a bordo di un aereo sopra Winnipeg, in Canada. Sopra l’orizzonte più distante, le particelle energetiche accelerate lungo il campo magnetico terrestre nelle regioni polari del pianeta creano lo spettacolo scintillante dell’aurora boreale. La caratteristica tonalità verdastra dell’aurora viene generata ad altitudini di 100-300 chilometri e rossa ad altitudini ancora più elevate e densità atmosferiche inferiori.


Grazie ai telescopi terrestri e ai moderni telescopi spaziali abbiamo visto inoltre che le aurore polari sono presenti anche negli altri pianeti del sistema solare, a testimonianza del fatto che l’attività solare coinvolge inevitabilmente tutti i pianeti e gli oggetti all’interno dell’Eliosfera. Anche nei corpi celesti relativamente lontani come Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono state rilevate strumentalmente le aurore polari: un segno che il vento solare anche a distanze molto più elevate rispetto a 1 UA (unità astronomica), interagisce con i campi magnetici degli altri pianeti.

In questa visione ad ampio campo della luce all’infrarosso, il telescopio spaziale James Webb tramite il suo sensore NIRCam ha ripreso il pianeta Giove con le aurore polari ben visibili. Inoltre si possono notare i suoi anelli, che sono un milione di volte più deboli del pianeta, e due piccole lune.

Questi vari fenomeni ottici percepibili da noi esseri umani e legati all’energia emessa dal Sole saranno trattati più approfonditamente in seguito.

Andrea Macchiarini

07 Febbraio 2024

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IMPORTANTE: con riferimento ai siti en.wikipedia.org e it.wikipedia.org, queste fonti di seguito riportate sono state menzionate esclusivamente per questioni di semplicità: sono solo raccolte di nozioni e informazioni. All’interno di essi, in base all’argomento trattato, sono comunque sempre presenti i riferimenti per andare a controllare e trovare il sito web o la risorsa da cui le informazioni sono state prese e ripubblicate.

Fonti:  https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_symbol
https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_symbols
https://it.wikipedia.org/wiki/Miscellaneous_Symbols
https://it.wikipedia.org/wiki/Simbolo_astronomico
https://it.wikipedia.org/wiki/Atmosfera_terrestre
https://it.wikipedia.org/wiki/Cintura_di_Venere_(astronomia)
https://it.wikipedia.org/wiki/Eclissi
https://it.wikipedia.org/wiki/Alone_di_22%C2%B0
https://it.wikipedia.org/wiki/Aurora_polare
https://it.wikipedia.org/wiki/Formazione_ed_evoluzione_del_sistema_solare
https://it.wikipedia.org/wiki/Disco_protoplanetario
https://it.wikipedia.org/wiki/Protostella
https://it.wikipedia.org/wiki/Telescopio_spaziale
https://it.wikipedia.org/wiki/Eliosfera

Immagini: https://www.facebook.com/photo.php?fbid=381599017760647
https://apod.nasa.gov/apod/ap231220.html
https://esawebb.org/images/jupiter-auroras2/
https://apod.nasa.gov/apod/ap240118.html

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