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IL SOLE VARIABILE E L’UOMO:

STORIA DI UNA LUNGA CONVIVENZA

di Valentina Penza, Francesco Berrilli, Luca Bertello, Matteo Cantoresi e Serena Criscuoli

Cercando di districarsi nel quadro complesso di agenti che influenzano in maniera più o meno significativa la temperatura della nostra atmosfera, e quindi il clima della Terra, lo studio sostenuto dal team autore di questo articolo vuole concentrare l’attenzione sulla definizione di “Energia Totale Emessa dal Sole, sulle difficoltà di determinarne le variazioni storiche e la stima del suo valore.

Nell’approfondimento di oltre 10 pagine pubblicato in COELVM 262 gli autori introducono la Storia dello studio del Sole ed in particolare della sua Irradianza, cioè lo specifico agente che influenza in maniera diretta il Clima della nostra Terra, tuttavia c’è indubbiamente molta incertezza ed è proprio in un simile ambiente che proliferano le speculazioni che si ripercuotono anche sulla percezione del Climate Change.

Lo studio degli astronomi dell’Università di Tor Vergata insieme ad un team statunitense fissa un ennesimo mattoncino per costruire una teoria completa ed inattaccabile.

Nelle righe a seguire una preview dell’approfondimento disponibile in COELVM ora in distribuzione.

  1. Il Sole ed il clima terrestre

Il sistema climatico terrestre è un sistema dinamico tra i più complessi da studiare, in quanto le componenti che costituiscono il pianeta sono differenti in composizione e stato (atmosfera, idrosfera, criosfera, litosfera) ed interagiscono fra loro. Inoltre, ad esse si aggiunge la cosiddetta “quinta sfera”, rappresentata dalla vita organica (biosfera) che a sua volta modifica ed altera le precedenti sia in maniera che possiamo definire “naturale” (pensiamo ad esempio alla fotosintesi clorofilliana) che attraverso forzanti antropogeniche, come l’immissione di origine industriale di gas serra e lo sfruttamento intensivo del suolo.

A queste dinamiche, che potremmo definire interne, si sommano influenze esterne come le eruzioni vulcaniche e la variabilità dell’emissione di solare. In realtà, all’emissione totale di una stella si attribuisce generalmente il ruolo principale nella definizione di “zona di abitabilità” di un sistema planetario, ovvero l’area intorno ad una stella dove esistono le condizioni sulla superficie di un pianeta orbitante per la presenza acqua liquida. È quindi evidente come tale quantità, in qualità di sorgente di energia primaria, rivesta un’importanza determinante nel forgiare le caratteristiche climatiche di un pianeta.

Questa immagine mostra una spettacolare macchia solare con la Terra artificiosamente posizionata accanto per dare idea della scala di misura. L’immagine fu acquisita con lo strumento CRISP del telescopio solare svedese sull’isola La Palma in Spagna. Credits: Vasco Henriques, Dan Kiselman (ISP/Stockholm)

La Terra è stata soggetta da sempre a cambiamenti climatici su tempi scala molto lunghi e precedenti a quelli in cui l’attività umana possa aver giocato un ruolo importante, dovuti a variazioni del bilancio energetico del pianeta tra radiazione in entrata ed in uscita. Per ognuno di essi, da quelli più estremi come le ere glaciali a quelli più locali, come il cosiddetto periodo caldo medioevale o la piccola era glaciale del XVII secolo, le cause vanno ricercate in maniera puntuale e specifica.

Trattandosi di una questione di “bilancio energetico”, i meccanismi principali chiamati in causa sono fondamentalmente tre:

  • il cambiamento della radiazione solare in entrata (ad esempio per modifiche dell’orbita terrestre o del Sole stesso);
  • il cambiamento della cosiddetta “albedo”, ossia della frazione di radiazione solare riflessa (ad esempio per cambiamenti della copertura di nubi, della quantità di particelle di aerosol o della copertura di terraferma);
  • alterazione della percentuale di radiazione a lunghezza d’onda maggiori, come quelle infrarosse, riemesse nello spazio (ad esempio per cambiamenti di concentrazioni di gas serra nell’atmosfera).

A questo si aggiungono effetti locali, come la ridistribuzione del calore dovuta ai venti ed alle correnti oceaniche o fenomeni estremi come grandi eruzioni di vulcani o impatti di asteroidi.

Tutti questi fenomeni contribuiscono – insieme od alternativamente – a spiegare il susseguirsi di periodi climatici differenti sulla Terra, a partire dalle ere glaciali che sembrano presentare cicli sufficientemente regolari con forte correlazione alle variazioni dei parametri orbitali terrestri (i cosiddetti cicli di Milankovich). L’orbita terrestre può influenzare l’apporto di energia solare alla superficie attraverso la variazione di tre caratteristiche principali: l’eccentricità (ossia il valore di schiacciamento dell’ellissi orbitale), l’obliquità (cioè l’angolo formato dall’asse di rotazione terrestre rispetto al piano su cui giace il moto orbitale, detto eclittica) e la precessione (il fenomeno per il quale l’asse terrestre stesso subisce un movimento rotatorio rispetto alle stelle fisse).

In realtà una spiegazione esaustiva dell’intero fenomeno è ancora un’area molto attiva della ricerca scientifica, in quanto entrano in gioco processi fisici non lineari che possono amplificare – o per contro attutire – l’effetto di tali variazioni. Ad esempio, un periodo di glaciazione può risultare amplificato dalla conseguente diminuzione di concentrazione di anidride carbonica oppure dall’aumento di albedo dovuto alla crescita di frazione di area coperta da ghiacci. Secondo un’affascinante ipotesi del geologo Joseph Kirschvink, è possibile che la Terra abbia attraversato un periodo – tra i 590 e i 900 milioni di anni fa – in cui fosse completamente ricoperta di ghiacci. A tale fenomeno è stato dato il colorito nome di “Snowball Earth” (Terra a palla di neve). Essa sembrerebbe una situazione anche priva di “via di uscita”; si suppone che la “scappatoia” sia stata fornita da fortissime eruzioni vulcaniche che hanno re-immesso nell’atmosfera sufficienti gas serra da consentire lo scioglimento dei ghiacci.

Il ruolo dell’anidride carbonica, e dei gas serra in generale, è dirimente anche nei periodi più caldi, durante i quali, ad esempio, i geologi hanno traccia che la Terra fosse completamente priva di ghiacciai e che coincidono con quelli in cui i livelli di anidride carbonica erano più alti.

In questo complicatissimo quadro, s’inserisce l’ulteriore fattore della variabilità intrinseca dell’energia emessa dal Sole. Anche trascurando tutti i fenomeni legati all’attività magnetica della nostra stella, il Sole…. ”

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