Il sole, cuore della vita

Il Sole da miliardi di anni vive negli spazi interstellari consumando se stesso. Al suo interno avvengono delle reazioni termonucleari che liberano energia e mantengono la sua temperatura interna a milioni di gradi di temperatura. Immerso com’è nei freddissimi spazi interstellari, il Sole però si raffredda continuamente, tanto che la sua superficie ha una crosta relativamente fredda, a circa 5000 gradi di temperatura, quella sfera che vediamo nel cielo.

Nel corso del suo raffreddamento, il Sole disperde nello spazio del calore che la superficie irraggia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche che vanno dall’ultravioletto lontano, all’ultravioletto vicino, al blu, al verde, al giallo, al rosso all’infrarosso vicino e lontano.Solo una parte di queste radiazioni è visibile all’occhio umano e ci fa apparire il Sole bianco-giallastro.

Quando si sono formati i pianeti, quelle schegge di rocce che sono state lanciate nello spazio, destinate a girare intorno al Sole e che il Sole scalda col calore irraggiato continuamente, la Terra è stata messa a una distanza particolare, abbastanza vicina da ricevere dal Sole la quantità di energia giusta; una parte di tale energia è dispesa verso l’esterno, in modo che la sua temperatura media è di circa 15 gradi Celsius.
L’acqua presente nell’atmosfera primitiva, cadendo sulla superficie delle terre emerse, ha eroso le rocce e trasportato e disciolto i loro sali dando luogo ad una soluzione salina, un brodo in cui, per reazioni chimiche, si sono formate alcune molecole organiche capaci di aggregarsi in organismi capaci di autoriprodursi. Erano alghe monocellulari primitive che hanno imparato a sintetizzare, al proprio interno, molecole organiche più complesse grazie alla luce del Sole. La fotosintesi, che si svolge ancora, tale e quale, sotto i nostri occhi nelle foglie delle piante verdi, usa come materie prime l’anidride carbonica e l’acqua presenti nell’atmosfera e libera, come rifiuto della reazione, ossigeno, uno dei gas dell’atmosfera.

Dalle alghe primordiali si sono poi formati organismi vegetali più complessi, poi organismi animali che vivono trasformando, mediante l’ossigeno dell’aria, i vegetali, fino a quegli animali speciali che siamo noi umani, fatti quindi, come tutti, di Sole. Sulla Terra di tutta l’energia che il Sole irraggia nello spazio arriva una frazione piccolissima, anche se grandissima rispetto alla dimensione umana; la quantità di energia che arriva sulle terre emerse è seimila volte superiore a quella usata, oggi, nello stesso tempo dalle attività umane; una quantità due volte superiore arriva sugli oceani.

NEI MILIONI DI ANNI LA TERRA ha cambiato di forma molte volte, è cambiata la superficie degli oceani e delle terre emerse e le grandi masse d vegetali e di animali hanno cambiato forma e dimensioni. Da 300 a 200 milioni di anni fa grandi masse di vegetali e di animali sono state sommersi dalle acque e ricoperti dalle terre. Sono quelle che troviamo nel sottosuolo sotto forma d carboni fossili, di petrolio e di gas naturale. Combustibili solari del lontano passato che, una volta estratti per le nostre macchine, case e industrie, non si formano più se non in tempi lunghissimi.

L’energia solare che ha raggiunto e che continua a raggiungere la superficie degli oceani scalda una parta delle acque superficiali e le spinge a muoversi da una parte all’altra; sono le grandi correnti oceaniche che portano acque calde a rendere meno fredde le coste delle zone artiche del pianeta e portano le acque fredde dei mari artici a rendere meno calde e inospitali le zone tropicali. Nello stesso tempo il Sole, scaldando diversamente le varie parti del pianeta, provoca il movimento di grandi masse di aria da un arte all’altra, quei movimenti che si manifestano come venti e che, scorrendo sugli oceani e sui mari, provocano il moto ondoso che modella le coste.

Una parte rilevante dell’energia del Sole che raggiunge la superficie terrestre è impiegata nella fotosintesi e nella produzione di biomassa vegetale, circa 100 miliardi di tonnellate all’anno sulle terre emerse. Una parte di questa, circa 15 miliardi di tonnellate all’anno, è usata per l’alimentazione umana e degli animali da allevamento e per altrui usi economici, il legname da costruzione, la gomma, le fibre tessili, eccetera. Il resto serve ad ospitare e continuare la vita.

L’ALTRA GRANDE FUNZIONE DEL SOLE consiste nel tenere in moto il ciclo dell’acqua. Il calore solare fa evaporare l’acqua dalla superficie degli oceani e delle terre emerse; l’acqua allo stato di gas si diffonde nell’atmosfera miscelandosi agli altri gas; quando l’aria calda e umida, ricca di vapore acqueo, trova delle zone fredde, si condensa tornando allo stato liquido e cade, sotto forma di pioggia, di neve, di grandine. L’acqua che cade sulle terre emerse, 110 mila miliardi di tonnellate all’anno, incontra la superficie, costituita da rocce, montagne, campi coltivati, spazi coperti da strade e città, e scorre per tornare al mare.

In questo moto l’acqua disgrega le rocce e ne trasporta i detriti a valle e così ha modellato e modella continuamente la superficie terrestre nella ricerca delle strade per tornare al mare attraverso torrenti e fiumi, e alimenta le falde sotterranee. Quest’acqua, solare anche lei, che torna esattamente nella stessa quantità ogni anno sulle terre emerse, è essenziale per la vita vegetale e animale e anche per i campi coltivati, per assicurare alle città e ai villaggi l’acqua per bere, per cuocere gli alimenti, per usi igienici. Davanti alla grandissima quantità di energia solare che raggiunge la superficie terrestre non fa meraviglia che in tanti, nel corso dei secoli, si siano chiesti se non potesse essere usata per qualcosa di utile, per alleviare la fatica umana. La prima utilizzazione artificiale dell’energia solare è stata probabilmente l’uso del vento, che deriva direttamente dal Sole, raccolto sulla superficie di grandi vele per muovere le navi. Lo scorrere delle acque nei fiumi è stato presto riconosciuto come capace di far girare delle ruote con cui meccanizzare le operazioni di macinazione dei cereali, al posto dell’energia umana.

Col tempo sono stati perfezionati i sistemi per trasformare il moto dell’acqua dei fiumi in energia meccanica e, più recentemente, in energia elettrica, quella che chiamiamo idroelettrica e che oggi si produce in ragione di 4000 miliardi di chilowattore all’anno nel mondo, di circa 50 miliardi di chilowattore in Italia.

NEI SECOLI RECENTI ALTRE INVENZIONI si sono succedute rapidamente per utilizzare l’energia del Sole per scaldare edifici e anche per azionare macchine termiche. Mezzo secolo fa l’uso economico su larga scala dell’energia solare ha avuto un grande impulso con la scoperta che speciali sottili pellicole di silicio esposte al Sole, trasformano circa il 15-20% della radiazione solare visibile in elettricità, senza parti mobili.

IN QUESTO MODO NEL MONDO SI PRODUCONO ogni anno 500 miliardi di chilowattore di energia fotovoltaica, una crescente frazione dell’energia elettrica totale. Il Sole, direttamente, e le forme di energia da lui derivate come quelle del moto delle acque, del vento e della biomassa, hanno il vantaggio di essere rinnovabili, ogni anno disponibili nelle stesse quantità nello stesso luogo, a differenza dell’energia di carbone e idrocarburi il cui uso impoverisce lentamente un capitale che si è formato dal Sole nei millenni passati in condizioni climatiche e geologiche irripetibili.

Complessivamente l’energia solare è costante ma è molto diversa la sua disponibilità nelle varie parti della Terra. In molte zone e stagioni ce n’è troppa, il che provoca alte temperature con disagi alle popolazioni, al punto da indurre alla richiesta di impianti di condizionamento dell’aria con elevati consumi di energia (se n’è palato in queste pagine qualche settimana fa). Particolarmente faticoso risulta il lavoro imposto da molte attività agricole, di costruzioni, di escavazione, che devono essere svolte all’aria aperta sotto il Sole.

SE IL SOLE D’ESTATE IN MOLTE ZONE È GRADEVOLE e alimenta il turismo, la sua intensità può essere troppo elevata e soprattutto l’irraggiamento con la radiazione ultravioletta corta, quella detta B perché biologicamente dannosa per piante e animali, provoca malattie della pelle per la cui protezione esiste la fiorente industria delle creme con filtri solari. Il problema è tanto più importante in quanto, negli ultimi decenni, la distruzione di parte dello strato dell’ozono stratosferico, provocata dall’immissione