Energia solare
uno
Di Pietro Planezio
Un problema che angustiava tutti i fisici, e gli astronomi in particolare, nell'800, era la sorgente di energia del Sole.
Mentre tutti i tasselli della fisica parevano andare a posto, davano risultati in linea con le aspettative, e prendeva sempre più consistenza il principio di conservazione dell'energia, non si riusciva a capire come facesse il Sole a brillare.
Oramai si sapeva stimare, ragionevolmente bene, la quantità di calore emessa dalla nostra stella.
In laboratorio si era capito come e quanto potesse bruciare un combustibile.
Verso la metà dell'800 J. Von Mayer notò che, se anche tutto il Sole fosse stato fatto di carbone, avrebbe potuto produrre energia a quel ritmo per non più di qualche migliaio di anni.
Se il Mondo avesse avuto circa 6000 anni come affermava quello studioso della Bibbia, sarebbe forse bastato (salvo il fatto di doversi, giocoforza, ritenere prossimi allo "spegnimento").
Però ormai la scienza aveva preso un'altra strada, aveva bisogno di un Sole più longevo.
Lo stesso Mayer propose una soluzione: la continua caduta di materia sul Sole avrebbe potuto liberare l'energia necessaria.
Noi sappiamo che un corpo, "scendendo" in un campo gravitazionale, acquista grande velocità, e quindi grande energia cinetica.
Che, per fermarlo, bisogna trasformare in calore.
Per convincersene, basta percorrere una discesa in auto in folle: quando si è in fondo, o ci si schianta, o si hanno i freni roventi.
Lord Kelvin, però, fece notare una grave incongruenza: la continua caduta di materia in quantità sufficiente a mantenere il Sole così caldo, era facilmente calcolabile.
In poco tempo ne avrebbe talmente accresciuto la massa che l'aumentata attrazione gravitazionale avrebbe sensibilmente accelerato la Terra.
Poiché ciò non avveniva, bisognava trovare qualcos'altro.
Però il Sole era ancora lì. E brillava sulle sciagure umane.
Helmolz e Kelvin stesso studiarono un meccanismo migliore: se il Sole si fosse lentamente rimpicciolito, cioè senza aggiunta di materia, avrebbe lo stesso sviluppato (vedi sopra) una grande quantità di calore.
Ma senza conseguenze sull'orbita terrestre.
Bene, quanto avrebbe potuto durare, così?
Qualche milione di anni. Poco, ancora, ma già meglio.
La curiosità che emerge da questo studio è che, per tutto questo tempo, il Sole potrebbe brillare anche se fosse fatto di mattoni).
Comunque era sempre lì, a rompere le uova nel paniere di una fisica che pareva ormai avviata (così si credeva) alla conoscenza del Creato.
Certo, si poteva anche rinunciare al principio di conservazione dell'energia.
Non c'è nulla di sacro (per fortuna) nella scienza, ma i fisici ci sono affezionati.
Come si dice, ad uno scienziato strappate via una gamba, ma non il concetto di conservazione.
Perché in fondo è la garanzia di avere a che fare con un Dio che faccia le regole come gli pare, ma poi le
rispetti (salvo piccole violazioni locali, chiamate MIRACOLI, fatte ad esclusivo beneficio di persone che naturalmente se ne dichiarano indegne).
Poi arriva la sorpresa.
Lo studio della radioattività sveglia il can che dorme.
L'Uranio produce senza motivo apparente un po' di calore.
Poco, in verità, ma, pare, da chissà quando e chissà per quanto.
Dove lo prende?
Le reazioni chimiche sviluppano energia dal "riaccomodamento" degli elettroni nelle molecole.
Non paiono coinvolti in questa faccenda.
Questa sorgente dev'essere da qualche altra parte: forse nel nucleo?
Probabile! Ed ecco battezzata "l'energia nucleare".
Facciamo ora una considerazione: l'energia che lega qualcosa a qualcos'altro, è NEGATIVA. Cosa significa?
Se vogliamo liberarli, dobbiamo fornirgliene.
Per esempio, se vogliamo liberarci dal legame gravitazionale con la Terra, dobbiamo acquistare una grande quantità di energia: basta guardare lo Shuttle per rendersene conto.
E se un meteorite cade sulla Terra, libera una grande quantità di energia, che viene emessa sotto forma di calore.
Dopodichè è legato alla Terra stessa.
Siamo agli Anni Venti.
Solo pochi anni prima, dalla Teoria della Relatività di Einstein era emersa una considerazione sconcertante:
energia e materia erano due aspetti diversi della stessa cosa, quindi intercambiabili.
La materia poteva divenire energia, e viceversa.
E=mc2 non ha bisogno di presentazioni.
Quindi, in base a questa teoria, il sistema Terra-meteorite pesa un po' meno dei due separati, come anche l'acqua pesa un po' meno di Idrogeno ed Ossigeno presi singolarmente.
Ma frazioni infinitesime, assolutamente non misurabili.
Il grande fisico inglese Arthur Eddington notò che l'Elio pareva formato, in qualche maniera, da 4 atomi di Idrogeno, ma PESAVA UN PO' MENO dei 4
atomi (circa 3,97).
Un po', ma un bel po' .
Allora: ..... se quello 0,7% che mancava dall'Elio fosse stato trasformato in energia durante l'unione diventando calore?
Una quantità immensa, confrontata con l'energia sprigionata dalla combustione.
C'era un Sole ricco sia di Idrogeno che di Elio.
Ed i calcoli mostravano che in questo modo ci sarebbe stata energia per miliardi di anni.
Sembrava proprio che avessimo "trovato l'assassino con la pistola ancora fumante in mano".
Certo, ci volle del tempo per capire esattamente come fossero andate le cose, anni di studi.
Una cosa è intuire chi possa essere il colpevole, una cosa è provarlo e ricostruire i fatti.
Ma la strada era stata aperta, e si è poi rivelata proprio quella giusta.
Il seguito alla prossima puntata.