Perché il Sole splende?
Il Sole non brucia
Il Sole sembra un fuoco gigantesco, ma non brucia. Se fosse di carbone, si sarebbe consumato in qualche migliaio di anni. Eppure splende già da quasi cinque miliardi di anni.
Di cosa è fatto il Sole
Il Sole è fatto soprattutto di idrogeno, l’elemento più semplice. Un atomo di idrogeno ha al centro una sola particella con carica positiva, un protone. Intorno ha un elettrone con carica negativa.
La gravità schiaccia il Sole
Il Sole pesa trecentomila volte più della Terra. La sua stessa gravità tira tutto verso il centro e comprime il gas all’interno. Il gas compresso si scalda, proprio come la pompa quando gonfi la bici.
L’inferno nel nucleo
La parte più compressa e più calda del Sole è il suo centro, il nucleo: oltre 15 milioni di gradi. Più una cosa è calda, più velocemente si muovono le sue particelle. Nel nucleo sfrecciano così veloci che gli elettroni vengono strappati ai protoni e volano per conto loro.
I protoni si respingono
Cariche uguali si respingono, e così i protoni si spingono via a vicenda. Più veloci volano l’uno verso l’altro, più si avvicinano, ma alla fine vince sempre la repulsione. Nel nucleo del Sole sono così veloci che ogni tanto riescono perfino a toccarsi.
Verifica da solo
Gonfia due palloncini, strofinali sui capelli e appendili a due fili, uno accanto all’altro. I palloncini si allontanano. Hanno la stessa carica, qui negativa, e quindi si respingono proprio come due protoni.
Una volta in miliardi di anni
Dopo essersi toccati, però, quasi sempre si separano di nuovo. Si uniscono solo se in quell’istante uno dei due spara fuori un positrone, una particella minuscola come l’elettrone ma con carica positiva, e diventa un neutrone. Protone e neutrone non si respingono e, a differenza di due protoni, restano insieme. Ma questa trasformazione è rarissima: un protone la aspetta in media miliardi di anni.
Pigiati stretti
Ma nel nucleo ci sono protoni in quantità inimmaginabile, e la gravità li ha pigiati stretti l’uno contro l’altro. Un litro di quella materia peserebbe 150 chili. Per questo anche un’unione così rara avviene di continuo.
Da quattro protoni, l’elio
La coppia unita continua poi a volare nel nucleo del Sole finché non le si aggiungono altri due protoni. Uno dei due diventa a sua volta neutrone e si forma l’elio, il gas dei palloncini del luna park. Questa unione ad altissima temperatura si chiama fusione nucleare. L’elio poi resta nel nucleo e, per ora, non si unisce oltre.
Il turno dell’elio verrà dopo
Un nucleo di elio ha due protoni, quindi due nuclei di elio si respingono ancora più di due protoni. Cominceranno a unirsi quando, tra circa cinque miliardi di anni, il Sole avrà finito l’idrogeno nel nucleo e questo si scalderà a 100 milioni di gradi. Allora tre nuclei di elio formeranno il carbonio, l’elemento di cui è fatta per esempio la mina della matita.
Un pezzetto di massa diventa luce
L’elio pesa un po’ meno dei quattro protoni da cui è nato. Così, di ogni chilo di idrogeno, circa sette grammi diventano luce e calore. È tanta energia quanta se ne ottiene bruciando 20.000 tonnellate di carbone.
Il Sole dimagrisce
Ogni secondo il Sole trasforma così 600 milioni di tonnellate di idrogeno in elio. Circa 4 milioni di tonnellate diventano luce. Per il Sole è solo una briciola: l’idrogeno gli basterà ancora per circa cinque miliardi di anni.
Un lungo viaggio verso l’esterno
L’energia del nucleo arriva in superficie lentamente. Dentro il Sole così denso la luce rimbalza continuamente avanti e indietro, e il suo viaggio verso l’esterno dura decine di migliaia di anni, forse più di centomila. Dalla superficie a noi arriva poi in otto minuti.
Un Sole sulla Terra
Stiamo cercando di far partire la fusione nucleare anche sulla Terra e di ricavarne elettricità. Ma non abbiamo la gravità del Sole, così scaldiamo il gas a 150 milioni di gradi, dieci volte più che nel nucleo del Sole. Un gas così caldo possono trattenerlo solo potenti magneti in una macchina a forma di pneumatico, che si chiama tokamak. Nessuna parete resisterebbe.
Allora, perché il Sole splende?
Il Sole non brucia. La gravità comprime e scalda il suo nucleo, e lì avviene la fusione nucleare: i protoni dell’idrogeno si uniscono lentamente in elio. Un pezzetto di massa diventa così luce, e l’idrogeno è tanto che basterà per miliardi di anni.