Solo nell’ultimo secolo, grazie ai moderni strumenti scientifici e alle conoscenze che essi hanno permesso di acquisire, la connessione tra la variabilità dell’attività solare e le conseguenze meteorologiche e climatiche misurate sulla Terra attraverso le strumentazioni ha aperto nuovi orizzonti che lasciano presagire la possibilità di studi e analisi sempre più puntuali sui fenomeni relativi alla Climatologia spaziale e ai suoi influssi di medio e lungo termine.

Alla produzione di energia generata dalla fusione termonucleare, teoricamente ad un tasso pressoché costante che caratterizza la vita della stella fintantochè la materia prima necessaria al processo è disponibile, si associa una “quantità” di energia che raggiunge l’unità di superficie di ogni pianeta del Sistema Solare nell’unità di tempo che varia in base all’orbita del singolo pianeta intorno al Sole e ne determina il grado di riscaldamento da questo provocato. Si è potuto determinare che, per effetto di questo processo originato dal Sole in combinazione con l'aumento osservato del campo magnetico solare e quindi dell'irradiazione energetica nei periodi di attività, negli ultimi 200 anni la temperatura media della Terra è aumentata sensibilmente, mettendo così un accento prima non ipotizzabile sul ruolo della nostra stella nello spiegare il surriscaldamento terrestre, a lungo attribuito in massima parte alla produzione di anidride carbonica legata alle attività umane, che determina l'effetto serra.

Il punto di vista meteorologico

Dal punto di vista meteorologico alla intensità dell’attività solare non corrisponde direttamente alcun evento significativo, tuttavia essa è il fattore catalizzatore di altre dinamiche che possono coinvolgere o meno la Terra e quindi influire sulla sua meteorologia. Quando l’attività solare è al minimo, l’intensità del vento solare è ridotta e un altro flusso di particelle cariche provenienti dallo spazio, i Raggi Cosmici, ridotto durante i massimi dall'interazione con una maggior densità di particelle del vento solare - trova modo di “farsi strada” fino a raggiungere l’atmosfera terrestre. Questo fenomeno determina, a causa delle particolari caratteristiche energetiche dei Raggi Cosmici, una maggiore formazione di nubi nella bassa atmosfera, evento che, se protratto nel tempo, può comportare un sensibile raffreddamento del pianeta.

Gli equinozi individuano i due momenti dell'anno, intermedi tra i solstizi, in cui i raggi del Sole sono perpendicolari alla superficie terrestre all'equatore; questo si verifica il 23 settembre ed il 21 marzo. Corrispondono alle date in cui la durata del giorno è pari a quella della notte su tutta la Terra.

Provate ad osservare con attenzione e con un po' di pazienza le indicazioni del vostro barometro durante una quieta giornata con tempo bello e stabile. Scoprirete che la lancetta nelle 24 ore fa una specie di danza all’insù e all’ingiù lungo la scala graduata. Non preoccupatevi, la cosa è normale e non va attribuita ad un possibile malfunzionamento dello strumento. In effetti, è soltanto la variazione giornaliera del peso della colonna d’aria che grava sulla vostra testa a far sì che al mattino la pressione atmosferica salga fino a raggiungere un valore massimo intorno alle ore 10. Poi inizia a scendere e solo intorno alle 16 arresta la sua caduta, dopo di che però l’indice riprende a segnare valori via via crescenti fino alle ore 22. Ma a questo punto ancora una volta inverte rotta, toccando un nuovo valore minimo intorno alle 4 del mattino, e così via. Non è certo difficile riconoscere in questa periodica variazione diurna della pressione la presenza nell’atmosfera di un’onda semidiurna di marea, molto simile a quella che quasi ogni 12 ore genera l’alta marea negli oceani. Ma da chi viene sprigionata la forza che solleva l’atmosfera con un ritmo giornaliero così regolare? Non può certo derivare dalla Luna perché, come è ben noto, le maree semidiurne dell’astro non si riproducono ogni giorno alla stessa ora, essendo ritardate le une dalla altre da un intervallo superiore, anche se di poco, alle 12 ore. In realtà a guidare la danza giornaliera della pressione atmosferica è il Sole. Infatti i suoi raggi surriscaldano gli strati atmosferici dell’emisfero illuminato, specie quelli al di sopra di 10-30 chilometri d’altezza, ove appunto esistono sostanze - come l’ozono stratosferico, quello “buono” messo a mal partito dal Freon delle bombolette spray - che hanno la capacità di catturare quasi integralmente la radiazione ultravioletta solare, proprio quella a più alto contenuto energetico. Il riscaldamento della atmosfera a sua volta si ripercuote, con un ritardo di 2-3 ore rispetto al passaggio del Sole allo zenit, in un alleggerimento dell’intera colonna d’aria che grava al suolo, con conseguente diminuzione della pressione atmosferica. In maniera analoga a quanto avviene nelle maree oceaniche e per ragioni sulle quali qui preferiamo sorvolare, la caduta della pressione si manifesta anche sul meridiano opposto a quello che ha all’istante il Sole sulla verticale. E questo è il motivo per cui la pressione raggiunge un valore minimo due volte al giorno, alle 4 e alle 16 appunto. E’ evidente dunque che in un medesimo luogo l’oscillazione del barometro è sincronizzata soltanto con i ritmi scanditi dall’apparente movimento giornaliero del Sole intorno alla Terra, anche se in realtà viene poi un po’ attenuata o amplificata da parte della marea atmosferica sollevata comunque dall’attrazione gravitazionale della Luna. Alle nostre latitudini l’ampiezza dell’onda barica diurna - ovvero la differenza tra i valori massimi e quelli minimi raggiunti nel corso delle 24 ore - è di quasi 1 hPa, un valore senza dubbio modesto, ma ancor più modesto (in media appena 0.05 hPa) è l’effetto Luna. Ed anche quando il contributo lunare sale a 0.1 o 0.2 hPa - come si verifica nella fase di plenilunio e, soprattutto, di novilunio - ci troviamo comunque di fronte ad una variazione di pressione apparentemente insufficiente per giustificare significativi mutamenti nelle condizioni del tempo, per il fatto che in genere le diminuzioni di pressione osservate durante il passaggio delle tipiche perturbazioni delle nostre latitudini - depressioni mobili e i relativi inseparabili fronti - hanno un valore prossimo a 5-10 hPa al giorno. Ma allora esiste o non esiste un effetto Luna sul tempo? La risposta sarebbe stata un no deciso e senza appello se la domanda fosse stata posta 40 o 50 anni or sono, quando ancora non era nota l’esistenza dell’effetto farfalla, ovvero la capacità dei piccoli moti atmosferici di propagarsi a scale spaziali e temporali via via più grandi, allontanando in tal modo sempre di più l’evoluzione del tempo dal percorso previsto sulla base delle classiche leggi deterministiche della Fisica. E’ infatti ormai assodato - grazie all’intuizione di Edward Lorentz (1963) – che proprio la progressiva amplificazione delle piccole inapprezzabili perturbazioni locali è la principale causa dei grandi sconvolgimenti dell’atmosfera. Non può essere allora che anche variazioni periodiche così piccole della pressione atmosferica possano consentire in talune situazioni meteorologiche di oltrepassare la soglia critica che separa, ad esempio, le condizioni di “pioggia sì “ da quelle di “pioggia no”? La risposta alla…prossima puntata.

La Luna

Decisivo e sorprendente è il ruolo giocato dalla Luna all'abitabilità della Terra. L'obliquità di un pianeta (l'angolo tra l'asse di rotazione e il piano della sua orbita) può evolvere caoticamente nei milioni di anni con variazioni anche molto ampie, a causa di piccole perturbazioni "risonanti" dovute all'azione gravitazionale del Sole e degli altri pianeti. E' ciò che accade a Mercurio, Venere e Marte, e accadrebbe anche al la Terra se non fosse presente la Luna: il sistema Terra-Luna è un caso anomalo, nel quale le dimensioni del satellite sono paragonabili a quelle del pianeta compagno. Dettagliate simulazioni al computer hanno dimostrato che se la Luna non esistesse, o fosse molto più piccola, l'obliquità della Terra varierebbe caoticamente da 0° a 85°, mantenendosi oltre i 50° per milioni di anni. Ciò avrebbe conseguenze climatiche devastanti. Grazie al campo gravitazionale lunare l'inclinazione dell'asse terrestre è rimasta pressoché costante (entro appena 1.3°) per oltre 3 miliardi di anni, assicurando la necessaria stabilità climatica durante il lunghissimo periodo necessario per il fiorire della vita.

La distanza tra la Terra e la Luna è in lento, costante aumento, al ritmo di circa 3.5 centimetri all'anno gli effetti di marea, causati dall'azione gravitazionale lunare sulla superficie terrestre, dovevano essere enormemente più pronunciati, probabilmente in grado di deformare e surriscaldare la superficie terrestre, e di generare onde oceaniche alte centinaia di metri. E' plausibile che questo abbia giocato un ruolo importante nel dar forma alla crosta terrestre. Le forze che producono gli effetti di marea sono generati dalla forza gravitazionale della Luna e dall'inerzia. Nel lato della Terra esposto verso la Luna la forza di gravità eccede la forza di reazione. La forza in eccesso distorce il livello dell'acqua negli oceani da quello di una sfera, e fa sorgere un incremento mareale. Nel lato opposto della Terra, dove la forza di inerzia supera quella gravitazionale della Luna, l'eccesso di forza di inerzia pure produce un incremento del livello del mare.

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