In questa sezione si cercherà, per quanto possibile, di dare una breve occhiata sulle teorie geologiche inerenti la formazione del mondo (e simili), che nel passato (a dire il vero poi neanche tanto), andavano per la maggiore. Si ricorda che sono tutte pagine in allestimento e potrebbero mancare i link (ove necessario) di correlazione ai siti da cui sono stati estratti alcuni passaggi, mentre in altri casi il libro di riferimento. Si cercherà di ovviare il prima possibile a questi piccoli problemini e contemporaneamente si cercherà di continuare ad inserire altro materiale...
Buona lettura........
Nozioni di base: schema (molto speditivo) su come è fatto il pianeta Terra
(per informazioni specifiche e articoli vi rimando a questa pagina)
Le discontinuità sismiche sono state utilizzate nelle divisioni interne della terra. Infatti è possibile osservare: nucleo interno, nucleo esterno, Area D, mantello profondo, regione di transizione, mantello superiore e crosta (oceanica e continentale). Le discontinuità laterali inoltre sono state distinte e tracciate con tomografia sismica.
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Nucleo interno: rappresenta circa 1.7% della massa della terra ed occupa una profondità di 5.150-6.370 chilometri (3.219 - 3.981 miglia). Il nucleo interno è solido ed non attaccato al mantello in quanto sospeso nel nucleo esterno fuso. Si crede che sia solidificato come conseguenza della pressione-congelamento che si presenta alla maggior parte dei liquidi quando la temperatura diminuisce o la pressione aumenta.
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Nucleo esterno: 30.8% della massa della terra ed occupa una profondità di 2.890-5.150 chilometri (1.806 - 3.219 miglia). Il nucleo esterno è caldo e liquido e genera dei movimenti convettivi che a loro volta formano delle correnti elettriche. Questo strato conduttivo unito alla rotazione della terra, genera un effetto dinamo che crea un sistema di correnti elettriche conosciute come "campo magnetico" della terra. Questo strato non è denso quanto il ferro fuso puro, ciò indica la presenza degli elementi più leggeri. Gli scienziati sospettano che circa 10% di questo livello sia composto da zolfo e/o ossigeno perché questi elementi sono abbondanti nell'universo e si dissolvono velocemente nel ferro fuso.
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D: 3% della massa della terra ed occupa una profondità di 2.700-2.890 chilometri (1.688 - 1.806 miglio). Questo livello è di circa 200 - 300 chilometri (125 - 188 miglia) e rappresenta circa 4% della massa del mantello/crosta. Anche se è identificata, spesso, come componente del mantello più basso, le discontinuità sismiche suggeriscono che lo strato D potrebbe differire chimicamente dal mantello più basso limitrofo ad esso: inoltre gli scienziati teorizzano che il materiale si formato nel nucleo, ma che a causa della densità differente non sia potuto affondare in esso e quindi abbia trovato collocazione in questa zona di transito nucleo/mantello.
Un approfondimento del 31.03.2004, tratto da © 1999 - 2005 Le Scienze S.p.A.
La composizione dello strato D'': La temperatura e la pressione originerebbero una particolare struttura molecolare
Nelle profondità della Terra, dove temperature e pressioni elevatissime creano cristalli e strutture molto diverse da quelle della superficie, uno strano strato ondulato separa il mantello e il nucleo terrestre. La composizione di questa regione, chiamata strato D'', è oggetto di studio sin dalla sua scoperta. Ora un team di scienziati dell'Università del Minnesota ritiene di aver risolto il mistero. La roccia solida del mantello incontra il nucleo esterno liquido a una profondità di tremila chilometri. Qui, le onde sismiche dei terremoti che viaggiano attraverso la Terra cambiano di colpo velocità e, talvolta, direzione. Questi improvvisi cambiamenti tracciano i confini dello strato D'', che sale e scende formando creste e valli. I ricercatori sospettavano già che lo strato riflettesse un cambiamento nella struttura cristallina della roccia, ma questo non spiegava l'improvvisa alterazione della velocità delle onde sismiche. Secondo lo studio di Jun Tsuchiya e Taku Tsuchiya, presentato il 23 marzo a un convegno dell'American Physical Society, lo strato sarebbe caratterizzato da un tipo di struttura cristallina del tutto nuovo. I ricercatori hanno usato un'incudine di diamante per schiacciare e riscaldare un granulo di perovskite, il minerale di calcio che domina nelle profondità della Terra. Hanno poi usato i raggi X per osservare cosa avveniva alla struttura molecolare del minerale in condizioni simili a quelle dello strato D''. La struttura osservata, battezzata dagli autori "post-perovskite", presenta un aspetto caratteristico a "sandwich" e i calcoli indicano che le onde sismiche la attraverserebbero a velocità differenti a seconda della loro direzione iniziale. Inoltre la post-perovskite si formerebbe a profondità diverse a seconda della temperatura.
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Mantello inferiore: 49.2% della massa della terra collocato ad una profondità di 650-2.890 chilometri (406 -1.806 miglia). Il mantello inferiore contiene 72.9% della massa della mantello/crosta e probabilmente si compone sopratutto di silicone, di magnesio e di ossigeno. Probabilmente, inoltre, contiene in una certa quantità anche ferro, calcio ed alluminio. Gli scienziati fanno queste deduzioni ammettendo la terra ha un'abbondanza e una proporzione simili degli elementi cosmici come trovato al sole ed i meteoriti primitivi. (ma saà verò che il processo formativo ha rispecchiato fedelmente tali elementi?).
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Regione di Transizione: 7.5% della massa della terra collocata ad una profondità di 400-650 chilometri (250-406 miglia). La regione di transizione detta anche "mesosfera" (mantello centrale), contiene 11.1% della massa della mantello/crosta ed è la fonte del magma basaltico. Inoltre contiene il calcio, l'alluminio ed granato, che è un minerale complesso del silicato. Questo strato è denso una volta freddo a causa del granato, mentre se caldo è capace di galleggiare (questi minerali, infatti, fondono facilmente per formare basalto che può allora salire verso gli strati superiori come un magma).
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Mantello Superiore: rappresenta il 10.3% della massa della terra ed è collocato ad una profondità di 10- 400 chilometri (6 - 250 miglia). Il mantello superiore contiene 15.3% della massa mantello/crosta. Frammenti di esso sono stati scavati per la nostra osservazione dalle basi corrose delle montagne e dalle eruzioni vulcaniche: Olivine (Mg, Fe) 2SiO4 e pyroxene (Mg, Fe) SiO3 sono i minerali primari ritrovati. Questi ed altri minerali sono refrattari e cristallini alle alte temperature. La parte del mantello superiore, denominato l'astenosfera, è parzialmente fusa.
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Crosta Oceanica: 0.099% della massa della terra ed occupa una profondità di 0-10 chilometri (0 - 6 miglia). La crosta oceanica contiene 0.147% della massa della mantello/crosta. La maggior parte della crosta terrestre è stata creata da attività vulcanica. Il sistema oceanico della crosta possiede una rete 40.000 chilometri (25.000 miglia) di vulcani, e genera nuova crosta oceanica con un tasso di 17 km3 all'anno, generando così il pavimento oceanico di basalto. L'Hawai e l'Islanda sono due esempi Hot Point.
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Crosta Continentale: 0.374% della massa della terra ed occupa una profondità di 0-50 chilometri (0 - 31 miglia). La crosta continentale contiene 0.554% della massa del mantello/crosta: è la parte esterna della terra composta essenzialmente da roccie cristalline. Questi sono minerali a bassa densità capaci di galleggiare sul mantello e dominati principalmente da quarzo (SiO2) e da feldspati. La crosta (sia oceanica che continentale) è la superficie della terra; e come tale, è la parte più fredda del nostro pianeta. Poiché le rocce fredde si deformano lentamente, ci riferiamo a queste coperture esterne rigide come il litosfera (strato roccioso forte).
Prendiamola da Lontano....
Nella Grecia classica fu trattato a lungo il fenomeno sismico con l'intento di attribuirgli una spiegazione razionale ed i filosofi greci, le cui osservazioni e interpretazioni furono ritenute valide fino a tempi molto recenti, individuavano nei quattro elementi la causa prima dei terremoti. Talete ad esempio immaginava che la Terra galleggiasse sull’acqua e quindi i terremoti non erano altro che il riflesso del moto ondoso.
Aristotele invece, concluse in modo definitivo la controversia sull’origine (nel mondo antico) dei terremoti affermando che gli improvvisi movimenti della Terra erano provocati da esalazioni secche racchiuse al suo interno che cercavano con violenza una via d’uscita. L’autorità del grande maestro di Stagira era tale che le sue affermazioni rimasero indiscusse per secoli e chi provava affermare qualche dubbio su tale teoria era istantaneamente bandito dalla comunità scientifica.
E che dire dello spietato attacco che un fisico della levatura di Kelvin fece ai geologi, nonché a Darwin, per confutare le prime stime dell’età del mondo?
Lord Kelvin, è stato un fisico classico e filosoficamente un conservatore. Infatti, se la prese con i biologi evoluzionisti, aprendo una controversia che durò molto di più di mezzo secolo. Nel 1861, in una corrispondenza con Phillips, disse subito che “i calcoli di Darwin (in merito al tempo di formazione della Terra), sono qualcosa di assurdo”. A partire dall’anno successivo cominciò a pubblicare una serie di articoli sempre più duri e dogmatici contro coloro che computavano l’età della terra in centinaia di milioni di anni. Il succo del ragionamento di Kelvin si basava sul convincimento che il Sole fosse una massa liquida incandescente che sta dissipando rapidamente la sua energia; e che l’origine del calore solare non potesse essere che gravitazionale, essendo da escludere come inadeguata quella chimica. Il punto di partenza di Kelvin è pertanto la formazione di una massa fusa, derivata dal collasso gravitazionale di una nebulosa. Se si conosce la massa globale del sistema (sistema ipotizzato all’inizio a riposo in tutte le sue parti) si può facilmente calcolare la quantità di calore che sarebbe stato generato come equivalente della energia meccanica delle collisioni avvenute in conseguenza del collasso gravitazionale. In base alla conoscenza del flusso di calore emanato oggi dal Sole e dell’energia disponibile all’inizio, si può risalire alla data di questo inizio. Da semplici leggi fisiche si può derivare il funzionamento dei grandi sistemi. L’assoluta supremazia delle “leggi fisiche note” su un qualunque altro ragionamento, portava appunto a bollare come assurde le ipotesi di Darwin e dei geologi. Calcoli matematici sulla presunta velocità di raffreddamento del Sole e della Terra, appoggiati più tardi anche da calcoli sull’effetto frenante delle maree sulla rotazione terrestre, inducevano Kelvin a postulare, senza possibilità di smentita, un’età della Terra con tutta probabilità inferiore ai 100 milioni di anni.
Successivamente, nella diatriba innescatosi con i geologi, Kelvin ne approfittò per ridurre ulteriormente le sue stime sull’età della Terra, arrivando a valori intorno a 20 milioni in totale. Il suo collega P.G. Tait, entrato in campo anche lui (1876), scese addirittura a 15 milioni di anni, al massimo.
- Lezione da trarre: i geologi devono spesso guardarsi dalle discipline classiche fin troppo ancorate ai loro modelli e dalle teorie vigenti nel secolo in cui vivono (tanto sono destinate a passare alla luce delle nuove scoperte!)
Un'altra teoria prevedeva che le catene montuose della Terra si fossero formate in seguito al suo raggrinzamento dovuto al raffreddamento del pianeta. Tale teoria è oggigiorno ripresa in merito al pianeta Mercurio per spiegare alcuni suoi "comportamenti". [vedi l'articolo in merito]
Appena avrò un pò di tempo cercherò di esporre in modo più esaustivo questa vecchia teoria nata nei secoli scorsi.
Teorie del passato sulle Maree
Opinioni degli antichi sul fenomeno delle maree
Un altro fenomeno di grande importanza che ha dato largo campo a filosofare è il periodico innalzamento ed abbassamento delle acque del mare. I cinesi ammettevano che le maree fossero prodotte dal respiro della Terra, di cui i mari rappresentavano il sangue e la marea le pulsazioni. Nel bacino del Mediterraneo il fenomeno delle maree non attirò molto l'attenzione dei popoli classici a causa del lieve abbassamento ed innalzamento delle acque. Aristotele attribuiva il flusso e riflusso del mare, presso le colonne d'Ercole, alla conformazione della costa. Secondo lo storico Strabone, Posidonio avrebbe trattato con una certa competenza e abbastanza largamente delle maree.
Cleomede, nel secolo di Augusto, afferma nella sua Cosmografia che la Luna produce le maree. Seleuco, trattando della rotazione della Terra, per quanto riferiscono Plutarco e Strobeo, immaginava "l'atmosfera terrestre estesa fino al di là della Luna e rotante insieme alla Terra nello spazio di un giorno; che il contrasto opposto dalla Luna a questa rotazione derivasse, secondo le sue idee, dalla resistenza opposta da quell'astro sia per la sua minore velocità di rivoluzione intorno al centro della Terra, sia per il suo moto perpendicolare all'equatore. Ciò doveva collimare assai bene colle osservazioni da lui fatte sul flusso e riflusso del mare eritreo, nel quale aveva scoperto ineguaglianze periodiche, connesse non solo con le fasi della Luna ma anche colla sua distanza dall'equatore, come ne assicura Strabone.
Teorie del passato sul SOLE
Una delle prime spiegazioni scientifiche sul Sole venne fornita dal filosofo Greco Anassagora, che lo immaginava come una grande sferea di metallo infiammato più grande del Peloponneso.
Nei primi anni dell'era scientifica moderna, la sorgente dell'energia solare costituì una sfida importante. Lord Kelvin suggerì che il Sole era un corpo liquido in graduale raffreddamento che emetteva la sua riserva inerna di calore. L'emissione di energia venne spiegata da Kelvin e Hermann von Helmholtz attraverso la loro teoria detta Meccanismo di Kelvin-Helmholtz, ma in base a questa l'età stimata del Sole era di soli 20 milioni di anni (ancora!), molto inferiore ai diversi miliardi di anni suggeriti dagli studi geologici (bravi!!). Nel 1890 Joseph Lockyer, lo scopritore dell'elio nello spettro solare, propose una ipotesi meteoritica sulla formazione e sull'evoluzione del Sole
Al centro del Sole, dove la densità è di 150 g/cm3 (vi rammento che sulla terra la densità in superficie è intorno a 2 ed aumenta con la profondità), le reazioni di fusione termonucleare convertono ogni secondo 700 milioni di tonnellate di idrogeno in elio, rilasciando un'energia pari a 386 miliardi di miliardi di megawatts. Questa energia è pari alla massa di 4 milioni di tonnellate (le altre 696 vengono convertite in elio), quindi il Sole si alleggerisce ogni secondo di 4 milioni di tonnellate di materia.
Tratto da:
http://it.wikipedia.org/wiki/Sole
link pagina sul Sole
E che dire sull'universo e la sua età? Ma il cosmo è giovane o vecchio?
Nel 1930 si pensava che l'Universo avesse 2 miliardi di anni. A pensarci, pare incredibile. Nel 1930 Einsteín aveva già annunciato da vent'anni la sua teoria sulla relatività, eppure si pensava ad un cosmo relativamente giovanissimo. E a dirlo fu un giovane genio californiano, Edwin Powell Hubble - che darà poi il suo nome al telescopio orbitante - basandosi sui dati allora eccezionali ricavati dalle osservazioni compiute dal Mount wilson. Furono i geologi a smentire i cosmologi: la Terra, dissero negli anni '40, ha almeno 4 miliardi e mezzo di anni. Dunque, l'Universo deve essere più antico. Dopo la guerra, la cosa fu chiara anche agli astronomi: il cosmo deve essere nato, con una grande esplosione- il Big Bang tra i 15 e i 20 miliardi di anni fa.
Ma in tutti questi tentativi resta un dubbio, un problema irrisolto. Un problema che ha il nome del giovane (allora) genio californiano: la costante di Hubble. La costante misura in pratica la velocità con cui l'Universo si espande. Ora, detto molto rozzamente, se l'Universo si espande rapidamente, allora è giovane, se si espande lentamente, allora è vecchio. E' dalla costante che dipende l'età del cosmo. E di tutti gli strani oggetti che lo popolano. Bene, proprio per misurare La costante di Hubble, un gruppo di ricerca ha puntato il telescopio orbitante Hubble (che cosa significa, a volte, essere un genio...) verso lontane galassie per cercare delle stelle davvero speciali, le cepheidi, che permettono di calcolare esattamente la loro velocità di allontanamento. Così, Wendy Freeman ha puntato l'Hubble verso |'ammasso della Vergine e in particolare verso una sua bella galassia a spirale, la Messier 100. in due mesi, ha osservato 40.000 stelle e vi ha trovato una ventina di capheidi. nell'ottobre dell'anno scorso la sentenza viene resa pubblica: l'ammasso della Vergine si trova a 56 milioni di anni luce dalla Terra, la costante di Hubble quindi ha un valore di circa 80, da che si deduce che l'Universo ha tra gli 8 e i 12 miliardi di anni. Tac! in un sol colpo siamo ringiovaniti di 7 e passa miliardi di anni.
Giovedì 31 agosto 1995
Il 29 dicembre 1979, il fisico Edward Lorenz presentò alla Conferenza annuale della American Association for the Advancement of Science, una relazione in cui ipotizzava come il battito delle ali di una farfalla in Brasile, a séguito di una catena di eventi, potesse provocare una tromba d’aria nel Texas. L’insolita quanto suggestiva relazione, diede il nome al cosiddetto butterfly effect, effetto farfalla.
Ma cosa c’entra il battito d’ali di una farfalla?
E’ una secca giornata estiva. Un uomo passeggia in un bosco per godersi un pò di fresco. Dopo aver fumato una sigaretta, getta il mozzicone in una piccola radura. Il mozzicone cade su un fazzoletto di carta gettato da un villeggiante (tanto la carta non inquina!). Il fazzoletto prende fuoco e trova facile esca in un arbusto secco, ucciso da un coleottero. L’arbusto prende fuoco. Le fiamme si levano più alte. C’è un leggero venticello. Qualche scintilla e prende fuoco un arbusto lì vicino. Il fuoco, attizzato dal vento, si propaga ad altri tre alberi. Ognuno dei quattro alberi in fiamme ne incendia altri quattro: gli alberi in fiamme diventano 20, poi 100 e poco dopo tutto il bosco è in preda alle fiamme. Tutto questo per un piccolo parassita che ha ucciso un piccolo arbusto e per un mozzicone di sigaretta caduto su un fazzoletto usato.
Beh, come si dice: "date a Cesare quel che è di Cesare!"
In effetti, Alan Turing, in un suo saggio del 1950: Macchine calcolatrici e intelligenza, anticipava il futuro "effetto farfalla"...
«Lo spostamento di un singolo elettrone per un miliardesimo di centimetro, a un momento dato, potrebbe significare la differenza tra due avvenimenti molto diversi, come l'uccisione di un uomo un anno dopo, a causa di una valanga, o la sua salvezza»
Tuttavia, "l'effetto farfalla" raggiunse il grosso pubblico grazie ad un racconto che Ray Bradbury propose nel 1952...
(...) E quello,-disse - è il Sentiero che la Time Safari ha preparato per voi. E' di metallo antigravità, e sta sospeso a venti centimetri da terra, senza toccare né un fiore né un albero né un solo filo d'erba. Il suo scopo è di impedirvi di toccare in qualsiasi modo questo mondo del passato. (...) Gestire una macchina del tempo è una faccenda complicata. Uccidendo un animale, un uccellino, uno scarafaggio o anche un fiore, potremmo senza saperlo distruggere una fase importante di una specie in via di evoluzione. (...) Supponiamo di uccidere un topolino qui. Ciò significa che tutte le future famiglie di questo particolare topolino non potrebbero più esistere (...). Per ogni dieci topolini che non ci sono, muore una volpe. Se mancano dieci volpi, un leone muore di fame. Se manca un leone, innumerevoli insetti, avvoltoi, quantità infinite di forme di vita piombano nel caos e nella distruzione. (...)
A Sound of Thunder. (Traduzione di Stefano Negrini Editori Riuniti, 1985)
A questo punto, il lettore si chiederà se "l'effetto farfalla" è solo una suggestiva speculazione, oppure ha un riscontro reale...
Nel corso di un programma di simulazione del clima, Lorenz fece un'inaspettata quanto importante scoperta. Una delle simulazioni climatiche si basava su dodici variabili, incluse relazioni non lineari. Lorenz scoprì che, ripetendo la stessa simulazione con valori leggermente diversi (una serie di dati veniva prima arrotondata a sei cifre decimali, e successivamente a tre), l'evoluzione del "clima" elaborata dal computer si discostava nettamente dai risultati precedenti: a quella che si configurava appena una perturbazione, dopo una effimera somiglianza iniziale, si sostituiva un modello climatico completamente diverso.
Queste osservazioni hanno portato allo sviluppo della Teoria del Caos che pone limiti definiti alla prevedibilità dell'evoluzione di sistemi complessi non lineari. Nei sistemi lineari, una piccola variazione nello stato iniziale di un sistema (fisico, chimico, biologico, economico) provoca una variazione corripondentemente piccola nel suo stato finale: per esempio, colpendo leggermente più forte una palla da biliardo, questa andrà più lontano. Al contrario, sono non lineari le situazioni di un sistema in cui piccole differenze nelle condizioni iniziali producono differenze non prevedibili nel comportamento successivo.
Un sistema può anche comportarsi in modo caotico in certi casi e in modo non caotico in altri. Per esempio, da un rubinetto non chiuso le gocce cadono in una sequenza regolare; variando leggermente l'apertura del rubintto, si può far sì che le gocce cadano invece in modo irregolare, appunto caotico. Ancóra, il movimento regolare di un pendolo fissato ad un appoggio elastico, diventa caotico.
E' impossibile prevedere il comportamento che un sistema caotico avrà dopo un intervallo di tempo anche piuttosto breve. Infatti, per calcolare il comportamento futuro del sistema, anche se descritto da un'equazione molto semplice, è necessario inserire i valori delle condizioni iniziali. D'altra parte, nel caso di un sistema complesso non lineare, data la grande sensibilità del sistema agli agenti che lo sollecitano, un piccolo errore nella misura delle condizioni iniziali, oppure una modifica apparentemente irrilevante dei dati immessi (ed ovviamente anche il loro successivo arrotondamento durante il calcolo) cresce esponenzialmente con il tempo, producendo un radicale cambiamento dei risultati. Questo significa che i dati relativi alle condizioni iniziali dovrebbero essere misurati con un'accuratezza teoricamente infinita, e ciò é praticamente impossibile.
Quanto detto, spiega perché le previsioni meteorologiche, sebbene decritte con le equazioni deterministiche della fisica (fluidodinamica e termodinamica) ed elaborate con raffinate tecniche di calcolo eseguite da super computer, producono risultati molto approssimativi.
I processi atmosferici, d'altra parte, sono estremamente vari e complessi, in quanto comprendono fenomeni limitati e di breve durata (come temporali e trombe d'aria) e fenomeni estesi per migliaia di chilometri, stabili per alcuni giorni o mesi (gli anticicloni interessano aree vaste quanto l'Europa e permangono per settimane; i sistemi monsonici impegnano oceani e continenti per mesi). Poi, ci sono altri fattori che possono modificare sensibilmente il comportamento delle perturbazioni: le catene montuose, i laghi e la presenza di ampie zone boschive.
Per rappresentare l'atmosfera nel momento in cui leggete questa pagina, sono necessari 6 milioni di numeri e questo comporta i problemi connessi alle misurazioni. Gli strumenti a terra sono molto accurati, ma le sonde in quota possono rilevare la temperatura con un errore di un grado; i satelliti pagano lo scotto di sondare spazi altrimenti irraggiungibili con errori anche di 2 gradi.
Il computer multiprocessore del Centro meteorologico europeo (ECMWF - European Center for Medium-range Weather Forecasts, situato a Reading in Inghilterra) per le previsioni climatiche a medio termine, esegue fino a 400 milioni di calcoli al secondo, riceve 100 milioni di rilevamenti climatici diversi da tutto il mondo ogni giorno ed elabora dati in tre ore di lavoro continuo per ottenere una previsione "valida" per dieci giorni. In realtà, oltre i 2 o 3 giorni queste previsioni non sono più certe, e perdono qualsiasi valore oltre i 6 o 7 giorni.
Stante la complessità delle forze e dei fenomeni che determinano il clima, questo non può mai essere predetto se non entro periodi molto brevi.
L’effetto farfalla (l'espressione metaforica della Teoria del Caos), in conclusione, sottolinea come nella maggior parte dei sistemi biologici, chimici, fisici, economici e sociali, esistano degli elementi che, apparentemente insignificanti, sono in grado, interagendo fra loro, di propagarsi e amplificarsi provocando effetti catastrofici. Questi elementi, e perché trascurati, e perché imprevedibili, e perché non individuabili, costituiscono il dilemma del nostro secolo giacché, come abbiamo visto, possono condurci a conclusioni errate.
Spesso, ad esempio, per spiegare il comportamento di un sistema (la crescita della popolazione, l’eutrofizzazione delle coste marine, le variazioni climatiche, ecc.), si ricorre ad un modello. Un modello è una riproduzione semplificata della realtà, ossia un'astrazione che considera solamente le principali caratteristiche di quello che è il reale oggetto di studio. Tuttavia, un modello, sebbene possa sembrare limitato, in quanto non riproduce completamente la realtà, permette di esaminare gli aspetti piú importanti di un problema. E non è poco: se considerassimo tutti i dettagli di un problema, ottenendo quello che si definisce una simulazione (come quella meteorologica), ci troveremmo ad affrontare un insieme di dati difficilmente correlabili tra loro e quindi la loro analisi ci sarebbe impossibile o di utilità limitata all'analisi di brevi periodi, come appunto per le simulazioni climatiche.
La Teoria delle Catastrofi
Un uovo scivola dalla mano, cade sul tavolo e non si rompe. Lo prendete, però avete le mani bagnate e vi scivola nuovamente... questa volta si rompe.
Una corda trattiene un peso di 150 kg, finché una mosca si appoggia sul peso e la corda inizia a rompersi.
Il patrimonio genetico dell'uomo differisce per circa il 2% da quello dello scimpanzé. Quanti geni occorrono per "precipitare" la specie umana a livello del nostro peloso progenitore?
Questi, in breve, sono tre semplici esempi che rientrano nella Teoria delle Catastrofi.
Questa teoria, elaborata negli anni '70 dal matematico francese René Thom, non fornisce risultati quantitativi, piuttosto - per usare un'immagine figurata - fornisce una sorta di carta orografica dalla quale si rileva la presenza di montagne, dirupi, laghi e fiumi, però senza alcuna indicazione di quote e distanze reciproche.
Questa carta mostra le strutture che compongono una superficie, sottolineando quegli aspetti che la trattazione quantitativa delle simulazioni tende a trascurare. In sostanza, è come se seguendo i confini di quello che sembra una ripida discesa, si presentasse un cartello con scritto: attenzione, proseguite (teorizzate la presenza di un pianoro) a vostro rischio!
Certo, come abbiamo visto, un modello non può offrire garanzie di sicurezza assoluta. Ma è comunque un indispensabile strumento per il progresso della scienza e della tecnologia. Per convincersene, basta pensare che l’uso di un modello è del tutto naturale. Ad esempio, quando uscite di casa per recarvi al lavoro o per una gita, vi formate mentalmente l’idea del percorso che seguirete, con la sosta per il giornale, per il caffè, per la benzina, ecc. Ma certo non prendete in considerazione la possibilità che un condor atterri sul tetto della vostra auto!
Un condor? Sì, è esagerato. Il fatto è che non prendete nemmeno in considerazione il rischio che correte distraendovi dalla guida per accendere una sigaretta, per rispondere al cellulare, per sbirciare la prima pagina del giornale, per evitare un gatto che vi attraversa la strada, oppure... volete considerare tutte le eventualità? Beh, in questo caso, la miglior decisione è... non uscire di casa!
Tuttavia, un conto è riprodurre, con tutti gli imprevisti e le semplificazioni che esso comporta, un sistema naturale (come ad esempio è stato fatto con l’ambizioso progetto di Biosphere 2), un conto è intervenire su alcuni elementi di un sistema. Accettata l’impossibilità di superare i limiti imposti dalla nostra rappresentazione della realtà, diventa cruciale sostituire gli indugi dettati da una paranoica suggestione da effetto farfalla con l’azione. Abbiamo davanti il problema della sovrappopolazione, dell’inquinamento, dell’effetto serra, ecc. Certo, si può discutere, pianificare, aspettare; ma intanto il tempo passa. E forse, "poi" sarà troppo tardi. Così, per esempio, quando a proposito dell’effetto serra, dissertiamo se l'aumento della temperatura nella biosfera sia legato all'aumento del biossido di carbonio o piuttosto sia il contrario (v. articolo del prof. Zichichi - sezione spazio degli ospiti), facciamo un uso inappropriato dei modelli climatici: i loro risultati non contemplano il temporeggiamento!
C’è un esempio che viene spesso ricordato per visualizzare il drammatico trascorrere del tempo. Supponete di curare un laghetto dove crescono delle ninfea che ogni giorno duplicano sé stesse: se potessero svilupparsi liberamente, coprirebbero completamente il laghetto, poniamo in cinque giorni, soffocando tutte le altre forme di vita presenti nell’acqua. Si può ovviare al problema tagliando le ninfee e controllandone continuamente la crescita, ma prima del quarto giorno, perché allora rimarrà un solo giorno per salvare il laghetto!
copyright Marcello Guidotti, 2001
Questo articolo, ripreso da: M. Guidotti - "L'effetto farfalla" - Il Contemporaneo, gennaio 1994; e poi riadattato da: L'uomo, la Scienza e... i Media, può essere liberamente pubblicato su qualsiasi supporto o rivista, purché con limitati adattamenti e con citazione della fonte e l'indirizzo di questo sito.
BackStranezze e Curiosità varie:
Carte geografiche: in passato non erano affatto orientate verso il nord magnetico!!
Infatti l'orientamento delle cartine verso nord non è sempre stato tale: gli antichi erano solito orientare le loro cartine verso oriente poiché vi era la locazione della città santa, Gerusalemme (è proprio per questo che si dice orientare cioè rivolgere verso oriente vd cartina a fianco).Nella maggior parte delle carte attuali il Nord è in alto, il Sud in basso, l'Est a destra e l'Ovest a sinistra di chi guarda la carta.
Anche se, storicamente, abbiamo avuto carte orientate a EST (tutte quelle che privilegiavano il sorgere del Sole, se cristiane il Paradiso Terrestre, Gerusalemme luogo della Passione, ecc). oppure semplicemente perché il sorgere del sole era il punto più semplice da individuare nel corso della giornata), oppure verso Sud (specialmente arabe e cinesi), raramente orientate a Ovest (molte carte nautiche, specie portoghesi).
Non mancano, soprattutto tra XV e XVI secolo, atlanti dove ogni singola pagina è orientata verso un punto cardinale diverso.
La convenzione di standardizzare l’orientamento della cartografia occidentale verso Nord si consolida lentamente tra il Seicento ed il Settecento e viene consacrato nell’Ottocento.
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