False credenze sullo Spazio: cosa è reale e cosa no?

L'Universo è un posto sfaccettato e pieno di bellezza, ma potremmo aver frainteso alcuni suoi aspetti fondamentali.

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Il fascino per il cosmo e per la sua complessità non è mai stato alto come in questo periodo del nostro terzo millennio, e lo si intuisce facilmente dalle centinaia di notizie, film, gadget, documentari e missioni spaziali vere e proprie di cui siamo testimoni ogni giorno. Lo Spazio ormai è alla nostra portata e si sta trasformando da "Ultima Frontiera" a "Prossima Conquista".
Ma per ora siamo qui, e c'è ancora molto da lavorare prima di vedere i frutti della nostra semina; un giorno i nostri nipoti potranno godere di quello che abbiamo sognato per loro. Non sempre però è tutto oro quel che luccica: molto spesso, infatti, una corsa sfrenata verso la meta può portare a distrazioni o capitomboli. È sostanzialmente il lavoro che ci proponiamo qui oggi, ovvero cercare di far chiarezza su alcuni piccoli aspetti dell'Universo che possono essere stati fraintesi.

La gravità sulla ISS

Non c'è bisogno di molte presentazioni: sappiamo tutti che la Stazione Spaziale Internazionale, oltre ad essere un ottimo ritrovo per DJ, gira intorno alla terra ad una velocità elevata (circa 27mila km/h). Dai video provenienti dalla ISS si può osservare come la vita sulla stazione si svolga in assenza di gravità: cose che fluttuano a destra e a manca, capelli sconclusionati e magliette rigonfie.
Eppure, alle altitudini a cui orbita la stazione - cioè a circa 407km di quota - la gravità terrestre è ancora fortissima, quasi il 90% di quella che sentiamo a livello del mare sulla nostra Terra. Come è possibile tutto questo? La risposta è piuttosto semplice, e per dimostrarlo basta prendere un oggetto lanciato in aria. Se provassimo a lanciare una mela in aria, con un determinato tipo di forza, essa prima o poi ricadrà verso il basso con un movimento parabolico (anche quando la si lancia verticalmente il percorso non è mai un'esatta linea retta!) dopo aver percorso una certa distanza, detta gittata.

Ora immaginiamo di poter lanciare un oggetto con tanta forza, da una determinata altezza, che esso possa eseguire un movimento parabolico lungo tutta la circonferenza terrestre e ritornare al punto di partenza senza mai aver toccato il suolo. Fare questo è esattamente quello che vuol dire "mettere in orbita" un oggetto intorno al nostro pianeta, e viene fatto di continuo dalle agenzie spaziali, sebbene di oggetti in orbita ve ne siano fin troppi. La ISS è sostanzialmente un corpo in caduta libera e i suoi motori e le correzioni di rotta servono appunto a mantenere costante questa "discesa infinita" in modo da creare quell'ambiente che tutti conosciamo come "microgravità".

È possibile persino sperimentare sulla propria pelle questo effetto, basta semplicemente farsi precipitare dentro un ascensore (non molto salutare in effetti) oppure prenotare un emozionante posto su uno dei tanti "ZeroG-Flight": un volo commerciale di un paio d'ore in cui un velivolo appositamente studiato compie salite e cadute controllate al fine di simulare vari tipi di gravità, come quella lunare, marziana e ovviamente, la totale assenza di essa. Forse non sarà la soluzione più economica, ma almeno sarà indimenticabile.

Non è sicuramente la prima volta che si sente parlare di questa caratteristica della ISS: non molto tempo fa infatti, la nostra astronauta Samantha Cristoforetti ha richiamato l'attenzione su un particolare libro di testo scolastico, il quale asseriva che sulla Stazione Spaziale non ci fosse praticamente alcun tipo di attrazione gravitazionale. Per fortuna tutto si è concluso abbastanza tranquillamente con tanto di scuse della casa editrice, prontamente disposta a rettificare l'errore.

Il colore di alba e tramonto su Marte

Sebbene sia chiamato pianeta Rosso, in realtà il nostro lontano cugino Marte ha davvero molti colori: dal bianco delle calotte polari al marrone scuro della Valle Marineris, passando per le varie sfumature di arancio e ocra che il suolo (e le polveri) possono concederci, cambiando di intensità a seconda delle stagioni marziane. Di tutte le sue caratteristiche però, quella che più spesso viene fraintesa è proprio il colore delle albe e dei tramonti. Un po' per colpa dei nostri limiti tecnici, un po' per ignoranza, nel corso degli anni spesso si è rappresentato il cielo di Marte azzurro e i momenti del tramonto di un giallo rosso vivo. In realtà è sostanzialmente l'opposto: cielo rosso e albe e tramonti bluastri!

All'origine di questa discrepanza vi è stata soprattutto l'impossibilità, delle prime macchine fotografiche inviate nello spazio, di replicare fedelmente i colori osservabili dall'occhio umano e soprattutto il fatto che, non essendoci mai stato nessun essere vivente, non vi era idea su come le macchine dovessero essere "tarate" per quei luoghi. In parole povere il bilanciamento del bianco era impostato come se ci si trovasse sulla terra, rendendo non veritieri i colori. Per fortuna gli scienziati se ne accorsero prontamente e già alcune foto della sonda Viking 1 furono "modificate" per rendere la realizzazione più fedele. Non a caso la prima vera foto dell'alba marziana l'abbiamo ricevuta proprio da questa sonda, nel lontano 1976.

Ma perché il tramonto marziano è blu? Il fenomeno è riconducibile agli effetti dello scattering, o dispersione. Sul nostro pianeta lo scattering (detto di Rayleigh) è dovuto all'interazione dei fotoni con l'atmosfera, in particolare con particelle estremamente piccole: quando le microparticelle (spesso atomi di gas) vengono colpite dai fotoni diffondono la loro luce in tutte le direzioni. Possedendo il blu la minore lunghezza d'onda, ma anche la maggiore intensità, esso prende il sopravvento su tutti gli altri colori e quindi ci sembra che l'azzurro sia ovunque, diffuso in modo uniforme su tutta la volta celeste, mentre per esempio giallo e arancio ci arrivano in linea più marcata, direttamente dal disco solare.

Su Marte accade qualcosa di simile ma l'atmosfera, essendo praticamente assente (ridotta ad un misero 1% rispetto a quella terrestre), non produce uno scattering di Rayleigh apprezzabile che viene quindi sovrastato da un altro fenomeno, il cosiddetto scattering di Mie: quest'ultimo prende origine sempre dall'interazione dei fotoni con le particelle d'aria che però, stavolta, non sono microscopiche, ma belle grosse.
Sul pianeta rosso, infatti, la quantità di polveri è particolarmente pronunciata e questo si traduce non in una diffusione unitaria, ma in una vera e propria deflessione: praticamente i fotoni non riescono ad arrivare a destinazione in maniera sensibile ed essendo il blu la radiazione più colpita da questo fenomeno lascia spazio a quelle meno coinvolte, come il rosso.
Durante il tramonto o l'alba marziana però, avendo più atmosfera da attraversare, la radiazione rossa ha più problemi da gestire, e lo scattering di Mie lascia passare più radiazione blu rispetto alle ore diurne, rendendo possibili i fenomeni di cui tanto abbiamo parlato fin ora.

La densità delle fasce di asteroidi

Tra le tante cose a cui è stata cambiata molto la propria estetica, soprattutto dal cinema Hollywoodiano, vi sono sicuramente le fasce di asteroidi, in particolare quelle che popolano il nostro sistema solare. Sappiamo tutti che sono zone attive e composte da miliardi di corpi rocciosi, dalle più disparate dimensioni, ma quello che non sappiamo è che in realtà sono fasce altamente diradate, in cui regnano sovrumani spazi vuoti.
Questo - attenzione - non significa che si sbaglia a denominarle come abbiamo detto poc'anzi: sono sempre molto dense e piene di asteroidi, ma in rapporto agli smisurati spazi dell'Universo anche la loro densità perde di importanza. La rappresentazione di corpi affollati, tutti pronti a scontrarsi tra di loro, non è corretta e ci basti pensare alle molte missioni spaziali che hanno dovuto attraversare tali fasce, e che non hanno subito alcun danno.

Una tra le più recenti è stata la missione New Horizons che, avendo un tratto di percorso da compiere nella fascia principale tra Marte e Giove, riportava la possibilità di collidere con un asteroide di solo 1 su un miliardo. Oltretutto, se le fasce fossero state così dense, l'idea stessa di farci passare una sonda sarebbe stata sconsiderata in quanto i movimenti caotici dovuti agli scontri e agli urti avrebbero reso impossibile stabilire una traiettoria sicura.

Non a caso, i dati della NASA riportano che le collisioni tra asteroidi nella fascia sono molto rare, circa una volta ogni 10 milioni di anni! Su scala galattica è un valore non da poco, ma non sufficiente a rendere veritiera le nostre rappresentazioni immaginarie.

Superare la velocità della luce (non nel vuoto)

Senza una dovuta spiegazione questo paragrafo potrebbe sembrare quasi un azzardo, quindi andiamo con calma. Sembrerà una sciocchezza ma anche questo fa parte di quella "mala-informazione" che spesso si viene a creare a causa di spiegazioni superficiali: sentiamo dire ovunque ormai, come una sorta di mantra, che la velocità della luce non si può superare, e questo è assolutamente vero fin quando si parla di c (velocità della luce) nel vuoto.
È davvero così importante ogni volta specificare l'ambiente a cui si fa riferimento? A rigor di logica sì in quanto, in qualsiasi altro mezzo, le cose cambiano. Sappiamo che per ogni ambiente che ci troviamo ad attraversare che sia aria, acqua, olio, piombo e così via, la velocità della luce subisce dei cambiamenti: se nel vuoto c corrisponde a 299 792,458 km/s, nell' acqua sarà un po' inferiore e ci basti sapere per ora che per ogni mezzo c'è un fattore n di rifrazione che ne riduce la velocità massima. Ma la legge dell'insuperabilità della velocità della luce, lo ripetiamo, vale solo per il vuoto: è quello il vero limite, finchè Einstein avrà ragione.

Allora si può dedurre, ad esempio, che un fotone può ritrovarsi a viaggiare ad una velocità della luce maggiore di quella consentita dal suo mezzo, ma sempre minore (o uguale) rispetto a quella del vuoto. In questo caso nessuna legge della fisica verrebbe violata e contemporaneamente il limite sarebbe superato.

Ed in realtà è quello che accade ogni giorno nei reattori nucleari di tutto il mondo, prendendo il nome di "effetto Cerenkov". Anche qui non c'è bisogno di entrare in complicati dettagli: quando l'evento che abbiamo appena descritto prende piede, in particolare quando un fotone emesso dal reattore attraversa l'acqua di raffreddamento, si viene a creare una luce azzurra intensa dovuta alla dispersione di radiazioni gamma.

Differenti percezioni tra fotografia e visione reale

Come abbiamo già accennato prima, le fotocamere (di un tempo, ma anche quelle di oggi) non sempre hanno vita facile nel trasmettere la veridicità di un'immagine:
per quanto un sensore possa essere accurato, per quanto un bilanciamento possa essere fedele, ci sarà sempre una sorta di discrepanza tra il reale e il fotografato. Questo vale bene o male per la vita di tutti i giorni, ma è ancor più incisivo soprattutto quando si parla di astronomia e oggetti celesti dello spazio profondo. Il primo esempio eclatante che può venire in mente sono le foto che osserviamo e studiamo di continuo sui nostri libri di testo, sugli articoli online e persino sul sito della NASA: ci appaiono dei colori brillanti, vivi, con dettagli incredibilmente minuziosi. Prendiamo per esempio uno dei soggetti più fotografati del nostro cielo stellato: la galassia di Andromeda. I suoi colori sgargianti e la sua maestosità l'hanno resa in tutti questi anni uno dei punti cosmici più bramati, sia da sognatori fantasiosi che da appassionati studiosi.

Ma è davvero così come ci viene mostrata? Purtroppo, la risposta ha un sapore dolce amaro. Le rappresentazioni delle galassie e delle nebulose hanno una certa "aggiunta" ai propri colori: spesso vengono adoperate macchine fotografiche che sono molto utili nell'elaborazione e nell'acquisizione del segnale infrarosso, una delle radiazioni più intense dei vari corpi celesti, che viene poi elaborato dai software come un colore rosso aggiunto; stessa cosa accade per l'ultravioletto, che viene convertito in blu e viola. Sono radiazioni invisibili ai nostri occhi ma comunque quantificabili, permettendo l'elaborazione di immagini con un'altissima quantità di segnale.

Ad occhio nudo allora, come si può immaginare, la situazione cambia drasticamente e lo sanno benissimo gli astronomi, soprattutto quelli dediti alla semplice "visualizzazione" e non alla fotografia: Andromeda apparirebbe innanzitutto per la sua quasi totalità in scala di grigio, potendo trasmettere un certo colore solo nella zona del centro, dove la quantità di luce è davvero molto alta. I suoi bracci azzurri e violetti sarebbero semplicemente impossibili da osservare (nemmeno se ci trovassimo direttamente nello spazio). Stessa delusione potrebbe portare la nebulosa di Orione, che con il suo rosso intenso (per lo quasi totalità trasposto dall'infrarosso) apparirebbe come uno sbuffo e nulla più.

Ovviamente non stiamo sminuendo la maestosità di questi oggetti dello spazio profondo, cerchiamo solo di far luce su un aspetto che molto spesso viene ignorato: i nostri occhi hanno forti limitazioni e compararli ad una macchina fotografica sarà sempre un errore.
Per quanto una fotocamera voglia essere fedele, avrà sempre un funzionamento unico che le permetterà di acquisire molta più luce di quanto i nostri occhi possano fare. Inoltre, come se non bastasse, la nostra vista è fortemente svantaggiata al buio in quanto i nostri "sensori notturni", detti bastoncelli, non hanno una grande predisposizione per la sensibilità cromatica.
Se casomai voleste avvicinarvi all'astronomia visuale sappiate già da ora che è un mondo incredibilmente affascinante e pieno di soddisfazioni, ma è piuttosto lontano dalle classiche immagini dello spazio.

Possiamo solo concludere dicendo che studiare un fenomeno nella sua interezza, aggiungendo ogni possibile dettaglio, è sempre giusto e doveroso, perché - sebbene alcune cose possano sembrarci invisibili - non vuol dire siano una finzione: la nostra percezione limitata non deve essere un limite della nostra conoscenza, e non a caso è proprio per questo che entra in aiuto la tecnologia, basta solo saper riconoscere dove finisce l'Uomo e dove inizia la Macchina, almeno fino a che questo limite sarà ancora visibile.