Storia dell’energia
Tutta l'energia che anima la Terra, e con essa il sistema solare nel quale è collocata, la galassia nella quale abitiamo e l'universo nella sua totalità, deriva da un unico evento, il cosiddetto Big Bang. Questa teoria, definita come modello cosmologico standard, è stata oggetto di discussioni e approfondimenti ed oggi viene data per acquisita.
Circa 13 miliardi di anni fa (ma la "data di nascita"
dell'universo viene collocata in una fascia temporale che potrebbe risalire fino
a 20 miliardi di anni fa) tutta la materia e l'energia che oggi è distribuita in
modo assolutamente non uniforme nell'universo, era concentrata in una regione
caratterizzata da una densità prossima all'infinito e da un raggio prossimo allo
zero. Il Big Bang è l'istante nel quale ha avuto inizio un processo di
espansione, dapprima rapidissimo, poi gradualmente più lento. Dopo alcuni
miliardesimi di secondo dal Big Bang, l'universo era già
costituito
da un gas nel quale erano presenti le prime particelle elementari. A un
centesimo di millesimo di secondo dal Big Bang l'universo era una sorta di
brodo, ad una temperatura di mille miliardi di gradi. A un secondo dal Big Bang
la temperatura era scesa a 10 miliardi di gradi e le collisioni tra particelle
cominciarono a dare vita al primo elemento, il deuterio (nuclei di idrogeno).
Dopo altri 3 minuti, la temperatura era scesa a un miliardo di gradi e nacquero
l'elio ed altri elementi. Si formarono le prime aggregazioni di materia, nubi di
gas. Emersero forti irregolarità nella distribuzione della materia, che
determinarono la formazione dei primi effetti gravitazionali, che permisero la
formazione delle prime galassie, delle prime stelle, dei primi pianeti che
gravitano intorno ad esse. L'universo è straordinariamente disomogeneo, e questa
disomogeneità, cioè il fatto che esistono costantemente ed ovunque delle
differenze di distribuzione dell'energia, gli ha dato la forma che oggi
osserviamo e ha creato le condizioni perché sul nostro pianeta e, molto
probabilmente su migliaia di altri lontanissimi pianeti, sia apparsa la vita.
Circa 4,6 miliardi di anni fa, una grande nube di gas e di polvere si contrasse
nello spazio, lungo uno dei bracci curvi della nostra galassia. La nube, per
effetto delle forze gravitazionali, assunse la forma di un disco, al centro del
quale andò accumulandosi calore e materia, fino alla formazione di una stella:
il Sole. Una parte delle particelle di polvere che ruotavano in quel disco
iniziarono ad aggregarsi, dando vita ai pianeti, tra i quali la Terra.
Tutta l'energia che risiede sulla Terra deriva dunque dall'atto originario della formazione dell'universo. E questa energia può manifestarsi in tre maniere soltanto: l'energia luminosa e termica proveniente dal Sole; l'energia nucleare che tiene unite le particelle elementari e in particolare i nuclei degli atomi; l'energia termica residua, concentrata verso il centro della Terra. Da queste tre fonti di energia per così dire ancestrali, derivano tutte le fonti di energia usuali e sfruttabili dall'uomo. Dall'irraggiamento solare deriva ogni forma di vita sulla Terra. E' il caso del mondo vegetale e quindi dei combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale) e delle biomasse. Ed è naturalmente anche il caso del mondo animale, ove l'energia primaria del sole, attraverso i vegetali e la catena alimentare, si trasforma in energia muscolare. L'energia luminosa e l'energia termica che giungono sulla Terra possono essere sfruttate anche direttamente dall'uomo, attraverso i sistemi fotovoltaici e i pannelli solari, nonché indirettamente, attraverso sistemi che sfruttano l'energia del vento, a sua volta indotto dal sistema meteoclimatico generato dal Sole. L'energia che tiene unite le particelle elementari è sfruttata dall'uomo attraverso la fissione dei nuclei di elementi fissili presenti in natura, quali l'uranio. Infine, l'energia termica residua custodita negli strati più profondi della Terra viene sfruttata dall'uomo attraverso i sistemi geotermici che utilizzano le emissioni dal suolo di acqua e vapore riscaldati dalle viscere del nostro pianeta.