Metafora di materia oscura

Credo che il video della NASA qui sopra sia pazzesco e istruttivo allo stesso modo. Si tratta di un video pazzesco perché ci fa vedere il nostro pianeta come non lo avevamo mai visto.
Ma è anche istruttivo perché osservando questo video possiamo pensare ad una metafora della materia oscura che riempie l’universo e di cui non sappiamo un beneamato nulla!
Infatti, quando gli astrofisici osservano l’universo essi vedono galassie e ammassi di galassie. Possono osservare solo la materia che emette un qualche tipo di radiazione. Ma, come potete immaginare dal nome, la materia oscura non emette luce e ci sono parecchie evidenze della possibile esistenza di una componente oscura.
Ora, questo è il problema; infatti gli astrofisici ritengono che le galassie e gli ammassi di galassie dovrebbero essersi formati all’interno di enormi strutture di materia oscura chiamati aloni. Allora, per capire meglio l’universo bisogna capire bene la materia oscura.
Al giorno d’oggi non si ha la più pallida idea di cosa sia la materia oscura.
Comunque, giusto per mettersi nei panni degli astrofisici, noi possiamo pensare che osservare l’universo con la materia oscura sia un po’ come osservare la Terra di notte. Infatti in questo caso noi osserviamo la luce proveniente dalla città ma non siamo in grado di capire la forma e l’estensione dei continenti (dimenticate di sapere già qual è la forma dei continenti!). Ad esempio pensate al Himalaya nel video. Se ci basassimo soltanto sulla distribuzione luminosa che vediamo della Terra allora non saremmo al corrente dell’esistenza del Himalaya. Così noi potremmo pensare che sopra l’India non ci sia nulla e invece…ci sono le montagne più alte del pianeta!
Questo è esattamente il problema con cui gli astrofisici hanno a che fare. Loro guardano la distribuzione delle galassie ma non sanno in cosa sono immerse queste galassie.
La ricerca è dura e se volete tenervi aggiornati vi consiglio il sito dei Dark Matter Hunters dove potete trovare i più recenti riferimenti scientifici sulla ricerca della materia oscura.
Ovviamente gli astrofisici non si arrenderanno mai e la ricerca continua!

L’iceberg di Archimede

Quando si pensa ad un iceberg non si può fare a meno di richiamare alla memoria la celebre nave Titanic che contro un iceberg incontrò la sua tragica fine.
Gli iceberg sono enormi strutture di ghiaccio. Siccome il ghiaccio è meno denso dell’acqua il risultato finale è che queste strutture galleggiano e quindi si tratta di strutture mobili. Ma questo lo sanno tutti.
Quello che forse potrebbe risultare sconcertante per chi non lo sa è che la parte emersa di un iceberg è solo una piccola parte dell’iceberg. A prova di ciò possiamo vedere la seguente foto:

Fonte: http://www.mwattorneys.com/
Come avviene questa cosa? La spiegazione risiede nel principio di Archimede. Tale principio afferma che un corpo immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del fluido spostato.
Innanzitutto un attimo di chiarezza: come è possibile che una spinta sia uguale ad un peso? Semplice, perché nel linguaggio della fisica il peso è una forza!
Infatti, in generale, una forza è una massa (ovvero densità per volume) moltiplicata per un’accelerazione (ovvero quanto varia la velocità di un corpo con il passare del tempo).
In particolare il peso è uguale alla massa moltiplicata per l’accelerazione di gravità, la quale è la stessa per tutti i corpi ed è uguale (vicino alla superficie terrestre) a 9.8 metri al secondo per secondo (l’accelerazione è una velocità diviso un tempo).
Dunque ecco perché una spinta è uguale ad un peso. Nel caso del principio di Archimede dobbiamo vederla in questo modo. Se immergiamo un corpo in un liquido esso galleggia se la spinta che esercita l’acqua sul corpo è pari al peso del corpo.
Si tratta un po’ della stessa situazione di un libro e un tavolo (anche se con qualche differenza). Il libro appoggiato su di un tavolo non cade perché il tavolo esercita una spinta sul libro uguale al peso del libro. Se tale spinta del tavolo fosse minore allora il libro romperebbe il tavolo. Se invece fosse maggiore (per assurdo) allora il libro volerebbe in alto!
Comunque con i fluidi avviene più o meno lo stesso con l’unica differenza che abbiamo appunto dei fluidi!
Dunque vediamo cosa accade. Tutto dipende dalla densità del corpo e dalla densità del fluido. Siccome la spinta è uguale al peso allora abbiamo la stessa accelerazione, ovvero quella di gravità (anche se bisogna ricordarsi che la spinta è diretta verso l’alto e il peso verso il basso).
Dunque tutto dipende dalla diversa combinazione di densità moltiplicata per il volume.
Nel caso della forza peso abbiamo la densità e il volume del corpo. Nel caso della forza spinta abbiamo la densità del fluido e il volume di fluido spostato dal corpo quando viene immerso.
Comunque, ora analizziamo due casi: (1) corpo più denso dell’acqua, (2) corpo meno denso dell’acqua.
1) Se la densità del corpo immerso è maggiore di quella del fluido allora il corpo affonda e finisce la storia. Questo perché anche se il corpo fosse totalmente immerso, i due volumi elencati sopra sarebbero uguali; perciò, in caso la densità del corpo è più grande di quella del fluido allora il peso è maggiore della spinta.
Se il corpo fosse totalmente immerso e le due densità fossero uguali allora il corpo rimarrebbe sospeso nel fluido (se all’inizio era fermo) oppure si muoverebbe di velocità costante fino a fermarsi a causa dell’attrito tra il corpo e il fluido.
2) Ora invece assumiamo che il nostro corpo sia totalmente immerso e che la densità del corpo sia minore di quella del fluido.
Allora la spinta sarà maggiore del peso del corpo e quindi il nostro corpo viene spinto verso l’alto. Domanda, fin quando si ha questa spinta? Fino a quando non avremo di nuovo che il peso del corpo è uguale alla spinta, così da avere una situazione di equilibrio.
Tuttavia, per quanto appena ipotizzato, fin quando il corpo è totalmente immerso abbiamo che la spinta è maggiore del peso; dunque l’unico modo per ridurre la spinta è ridurre il volume di fluido spostato; cioè bisogna fare in modo che una parte del corpo sia immersa e una parte sia emersa.
E finalmente, con il caso (2) siamo arrivati al nostro iceberg!
La densità del ghiaccio è un poco più bassa di quella dell’acqua. Quindi il nostro iceberg dovrà emergere. Ma quanto dovrà emergere?
Dunque, come abbiamo detto, per avere spinta uguale al peso, il prodotto tra densità e volume del corpo deve essere uguale al prodotto tra densità del fluido e volume spostato di fluido dalla parte di corpo immersa. In questa relazione abbiamo tre quantità che non possiamo cambiare (il volume del corpo e le due densità) e una che cambia in base alle altre (cioè il volume immerso).
Allora se abbiamo che la densità del corpo è più bassa rispetto a quella del fluido, per quanto detto finora, dobbiamo avere un volume immerso minore del volume totale del corpo.
E dunque se la densità del ghiaccio è leggermente inferiore a quella dell’acqua anche il volume immerso  deve essere leggermente inferiore al volume totale dell’iceberg.
In particolare abbiamo che il volume emerso degli iceberg è pari a circa il 10% del volume totale della montagna di ghiaccio.
Quindi attenzione agli iceberg: nascondono più di quello che possiamo vedere.

La non-scienza dell’oroscopo

Siamo nel ventunesimo secolo eppure ci sono ancora brutte abitudini. Una di queste è, per esempio, ascoltare l’oroscopo.
L’astrologia è qualcosa nata moltissimi anni fa. Quando praticamente non si sapeva ancora se la Terra fosse piatta o (quasi) sferica. Eppure sopravvive ancora oggi che sappiamo molte cose sul nostro universo.

Per esempio sappiamo che la Terra gira intorno ad una stella, il Sole, distante circa 150 milioni di chilometri.

La Terra è un pianeta del sistema solare insieme a Mercurio, Venere, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno (Plutone non è più classificato come pianeta). Tutti questi corpi celesti ruotano attorno al Sole a causa della gravità esercitata dal Sole poiché la nostra stella è molto, ma molto più massiva di ogni pianeta.

Inoltre, spesso ma non sempre, i pianeti hanno dei satelliti che ruotano intorno al pianeta oltre che intorno al Sole insieme al pianeta stesso. Per esempio la Terra ha la Luna.
Piccola notazione. Il Sole brilla perché al suo interno avvengono delle reazioni termonucleari che sprigionano una gran quantità di radiazione luminosa, la quale arriva fino a noi. Invece pianeti e satelliti non hanno alcun tipo di reazione nucleare che avviene al loro interno. Quindi se li vediamo la notte non è perché brillano di luce propria ma piuttosto perché riflettono la luce del Sole.
Poi ci sono le stelle. Le stelle che vediamo di notte sono le stelle che appartengono alla nostra Galassia, la Via Lattea. Siccome la Terra ruota su se stessa, ci sembra che durante la notte la volta celeste ruoti. In realtà siamo noi a muoverci sulla Terra.

I popoli antichi, per poter riconoscere le stelle, erano soliti tracciare degli immaginari disegni unendo le stelle in cielo per riprodurre miti o oggetti di vita quotidiana: nacquero così le costellazioni. Inoltre notarono che, durante il corso dell’anno, il Sole non sorgeva ogni mattina nello stesso punto sulla volta celeste. Noi oggi sappiamo che questo è dovuto al fatto che la Terra si muove intorno al Sole. E non si muove a caso, bensì su di un piano disegnando un’orbita ellittica. Inoltre l’asse della Terra (quello attorno a cui ruota ogni giorno per interderci) è inclinato di 23 gradi rispetto al piano in cui la Terra orbita. Questo comporta che il Sole durante l’anno sorga nei vari mesi in differenti constellazioni, chiamate costellazioni dello zodiaco.

Dunque i popoli antichi credevano e alcune persone credono ancora oggi che, a seconda del giorno di nascita di una persona, le posizioni di Sole, pianeti e stelle, possono influenzare il carattere o addirittura il corso degli eventi di una persona.
Ora qui non stiamo a discutere se nella vita ci sono eventi o coincidenze predeterminate oppure se la nostra vita abbia più o meno un senso.
Qui parliamo di stelle e pianeti che, secondo alcuni, influenzano la vita delle persone.
Ora, non ci sono dubbi che la vita sia un prodotto dell’evoluzione dell’universo. Infatti senza il ciclo di vita delle stelle non si sarebbero potuti formare gli elementi necessari alla vita. Però questo non vuol dire che il nostro carattere (che probabilmente dipende piuttosto dal nostro codice genetico e dalle nostre esperienze di vita) possa dipendere dalla posizione di pianeti e stelle.
In primo luogo perché la luce della stella più vicina impiega 4 anni per arrivare sulla Terra. E questa stella non appartiene alle costellazione dello zodiaco. Quindi le stelle non possono influenzarci. Inoltre le stelle di una stessa costellazione non sono vicine realmente. Si tratta solo di un effetto di proiezione. Infatti sono talmente lontane da noi che ci sembra che siano sullo stesso piano. Un gioco di prospettiva.

La stessa cosa quando si parla della posizione dei pianeti nel cielo. Per esempio “Giove nell’Acquario”. A meno di avere un a casa un pesciolino di nome Giove, questa frase non ha senso.

Ha senso dire “Se tutti i corpi celesti fossero alla stessa distanza da noi, Giove sarebbe situato momentaneamente nella costellazione dell’Acquario”.
Invece ci sono parecchi anni luce che separano Giove dalle stelle situate nella costellazione dell’Acquario e inoltre parecchi anni luce separano tra di loro le stelle appartenenti alla costellazione dell’Acquario.

Credere che la posizione degli astri in cielo condizioni in qualche modo la nostra vita vuol dire buttare nel cestino anni di scoperte astronomiche ma anche, soprattutto, la convinzione che il nostro destino lo scegliamo noi (a parte il DNA e il luogo e la famiglia in cui nasciamo ovviamente).
A volte molte persone rispondono a queste critiche dicendo che ascoltare l’oroscopo è solo un gioco innocente. Può darsi, ma molto spesso si sente di gente che si affida a pseudo-maghi o altro invece che alla scienza. Ovviamente questi pseudo-maghi sono l’estremo peggiore degli astrologi che vediamo in televisione o sui giornali. In comune hanno però che raccontano fandonie.
Molti astrologi dicono che loro danno soltanto “indicazioni”. Può darsi, ma su quali basi? E perché poi dovreste credere a qualcuno che vi fornisce “indicazioni” solo in base alla vostra data di nascita, senza conoscervi affatto. Insomma, non ha senso credere negli oroscopi.

Quello che voglio dire è che l’astrofisica vi spiega perché non ha senso credere negli oroscopi, ma in fondo ognuno di noi lo sa che non bisogna crederci, che sono tutte fandonie. Forse gli oroscopi hanno ancora oggi il loro fascino perché molti uomini si sentono insicuri riguardo la loro vita. E forse, chissà, sono insicuri perché non sono aggiornati sui progressi dell’astrofisica o perché hanno smesso di farsi domande e darsi risposte usando il metodo scientifico.