Prendiamo le misure: quanto siamo piccoli?

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Rubrica del weekend a spasso Nell’eliosfera – Episodio 1

Partiamo con una premessa (piuttosto tecnica e nemmeno troppo breve, siete avvisati; vi autorizziamo a saltarla) sul nome di battesimo di questa nuova Rubrica del weekend: cos’è l’eliosfera? Ebbene, così come la Terra ruota attorno al Sole insieme agli altri corpi che formano il cosiddetto sistema solare, anche il Sole, a sua volta, e il sistema solare con esso, ruotano attorno ad un punto ben preciso – si fa per dire, data l’enorme scala di misura e il margine di incertezza correlato ad un calcolo di tale portata – della nostra galassia, la Via Lattea, che a sua volta è tutt’altro che ferma in un punto dell’Universo – “che al mercato mio padre comprò” direte. Tornando ad una scala molto più ridotta e comprensibile, immaginate lo spostamento d’aria che sentite quando camminate sul marciapiede e un autotreno vi sfreccia a pochi metri: in modo concettualmente analogo, il nostro sistema planetario si muove generando quello che potremmo definire il suo spostamento d’aria. In realtà si tratta di un paragone improprio, considerando che lì fuori non c’è aria, ma materia interstellare, ovvero un qualcosa di molto vicino al vuoto, al nulla; quindi, più correttamente, il sistema solare si muove immerso in una sorta di bolla caratterizzata, al suo interno, dalla presenza di vento solare con densità maggiore di quella della materia interstellare, e questo è il discriminante per determinare il confine, detto eliopausa, tra eliosfera – la nostra bolla – e spazio interstellare. Scenderemo più nei dettagli di questa pressoché vuota ma affascinante regione remota del sistema solare più avanti, in una puntata dedicata. In realtà, fingeremo di perderci per andare anche un pochino oltre, ma ora bando alle ciance…

Veniamo al dunque, e partiamo con il vero argomento di questa prima puntata della Rubrica del weekend A spasso per l’eliosfera: le misure! I libri e i documentari pullulano di rappresentazioni schematiche del sistema solare, in cui spesso è possibile vedere in maniera piuttosto chiara la sostanziale differenza tra le dimensioni dei vari pianeti che ci fanno compagnia attorno al Sole. Il più impressionante è sicuramente Giove – scenderemo nei dettagli per ogni pianeta e corpo degno di interesse nelle puntate successive, evitando di appesantire eccessivamente questo articolo con numeri su numeri-, ma anche questo diventa quasi una nullità se paragonato all’immensa stazza della nostra stella. Tra l’altro, immaginate che il Sole è, tutto sommato, una stella anche piuttosto piccola! Infatti, ad esempio, il suo diametro è circa la metà della stella più luminosa del cielo, vale a dire Sirio, la quale in fin dei conti è anch’essa piccolina, e risulta ben visibile anche ad occhio nudo in virtù di caratteristiche come la sua vicinanza al Sole e la sua temperatura superficiale. Spingendosi veramente a distanze impensabili dal nostro pianeta, la scienza ha potuto osservare stelle ben più grandi, alcune con diametri stimati oltre 2000 volte più grandi di quello del Sole, come nel caso di Stephenson 2-18 (o RSGC2-18), gigante rossa della costellazione dello Scudo, situata a circa 20,000 anni luce da noi.

Rappresentazione in scala delle dimensioni dei pianeti del sistema solare. Autore: Nicola Genuin © DeltaScience Tutoring 2022

Ma la cosa che ci preme mettere in luce in questa puntata della Rubrica è piuttosto un’altra: una volta appurate le proporzioni tra i vari pianeti, quali sono piuttosto le distanze che ci separano? Preparatevi a sentirvi molto soli, quindi possibilmente prendete una coperta e del buon cioccolato per consolarvi.

Partiamo dal pianeta su cui siamo saldamente piantati e trattenuti, fortunatamente, da una generosa forza di gravità: la Terra si trova alla bellezza di circa 150 milioni di km dal Sole, una distanza definita come unità astronomica (astronomical unit, au) e che con un aereo di linea potremmo percorrere – al di là dell’impossibilità tecnica del volo di questo mezzo nello spazio – in 140,000 ore (approssimativamente 16 anni). Ora, se consideriamo che il diametro medio del Sole è di poco meno di 1.4 milioni di km, significa che in questa distanza lui ci starebbe altre 107 volte, mentre il nostro pianeta (con un diametro medio di 12,746 km) ci starebbe quasi 11,800 volte.

È sicuramente qualcosa di molto difficile da immaginare, perciò ora faremo un esempio un po’ più pratico per aiutare, per quanto possibile, la visualizzazione in scala di qualcosa di così immenso. Avete presente i parcheggi degli autogrill durante il weekend? Pieni di camion in sosta, uno appiccicato all’altro. Bene, se vi capiterà di passarci e avrete con voi un normale pallone da calcio, potreste metterlo in corrispondenza di un’estremità di un tir. Se il pallone rappresenta il Sole, la Terra non sarà altro che un semino di miglio o di lino (o qualsiasi altra cosa possiate immaginare con un diametro di circa 2 millimetri) posto a 24 metri di distanza, l’equivalente di un tir e mezzo. Avete appena creato un modellino in scala del sistema Sole-Terra. In mezzo… il nulla, o quasi: a poco più di 17 metri (108 milioni di km reali) dal pallone-Sole potrete mettere un altro semino, a rappresentare Venere, secondo pianeta del sistema solare con dimensioni molto vicine a quelle della Terra, mentre a 9 metri abbondanti (58 milioni di km reali) dovrete posizionare un granello di sabbia che sarà Mercurio, con i suoi modesti 4879 km di diametro medio. Nient’altro. Tutto ciò che colma questi immensi spazi di milioni di km cubi sono solo il vento solare e qualche piccolo corpo disperso. Oltre la Terra, un altro granellino di sabbia a quasi 36 metri e mezzo (più di due tir, 228 milioni di km reali) sarà Marte, il Pianeta Rosso.

Rappresentazione in scala delle distanze all’interno del sistema solare. Autore: Nicola Genuin © DeltaScience Tutoring 2022

E qui si conclude l’allegra combriccola dei cosiddetti pianeti terrestri, che rappresentano il sistema solare interno insieme alla fascia principale, un agglomerato di asteroidi e corpi minori tra cui spiccano Vesta, Igea e il pianeta nano Cerere. Questo sparpaglio di oggetti di dimensioni relativamente piccole si estende all’incirca per 150 milioni di km tra Marte e Giove, il primo pianeta del sistema solare esterno, nonché il più grande di tutta la giostra eliocentrica. Nella nostra rappresentazione in scala da autogrill, Giove sarebbe una bella biglia di 2.2 centimetri di diametro posta a 124 metri di dal pallone-Sole (quasi 8 tir, 778 milioni di km reali), mentre Saturno sarebbe 4 millimetri più piccolo e si troverebbe a 228 metri di distanza (più di 14 tir, 1.43 miliardi di km reali). Ora vi promettiamo di finirla con i numeri, ma dobbiamo lasciarvi una piccola considerazione aggiuntiva: ricordate quando abbiamo parlato delle dimensioni del Sole in relazione alle stelle più grandi finora conosciute? Bene: la gigante rossa Stephenson 2-18, alla faccia del pallone-Sole, è talmente grande che arriverebbe ad inglobare Saturno.

A distanze troppo grandi per essere anche immaginate nel nostro modellino da autogrill, proseguendo il nostro viaggio in fuga dal Sole troveremmo Urano, seguito da Nettuno, in corrispondenza della cui orbita, su un raggio medio di 30 au dal sole, inizia la cosiddetta fascia di Kuiper, abbastanza simile alla fascia principale ma di gran lunga più estesa, e ricca di corpi ghiacciati. Opinione piuttosto avvalorata nel mondo dell’astronomia e dell’astrofisica è che questa regione del sistema solare sia la fonte delle comete di breve periodo, ovvero quelle comete che percorrono la loro orbita in un tempo che si aggira nell’ordine di grandezza delle centinaia di anni. La fascia di Kuiper viene generalmente considerata conclusa a 50 au dal Sole, distanza entro la quale orbitano anche pianeti nani come Plutone, Haumea e Makemake, mentre fino a circa 150 au si trovano ancora oggetti sparsi probabilmente espulsi su orbite molto eccentriche dalla fascia di Kuiper stessa.

La regione più lontana del sistema solare, con la cosiddetta elioguaina che scopriremo meglio in seguito, e la remota nube di Oort, possibile fonte delle comete di lungo periodo, si estende per altre decine di migliaia di au, ben oltre il confine dell’eliosfera posto tra le 100 e le 230 au.

Con questo, riteniamo concluso questo primo, estenuante ed estremamente esteso viaggio odierno, ma ci rivedremo presto con una nuova puntata per scoprire più da vicino la nostra stella, il Sole!