Quanta acqua serve per spegnere il sole?

Provate a pensarci prima di leggere la risposta: si può risolvere il problema afa buttando un sacco di acqua sul Sole spegnendolo?

CC-BY alexisnyal via Flickr. Some rights reserved.

Ok, non è impossibile (ci arriviamo dopo, lasciatemi creare un po’ di tensione), ma prima ci sono diversi problemi da risolvere.

Primo problema: l’acqua non rimarrebbe liquida nel freddo vuoto cosmico. Anche un grosso secchiello congelerebbe in pochissimo tempo. E comunque tutta l’acqua evaporerebbe avvicinandoci alle migliaia di gradi del Sole, e il vento solare la spazzerebbe via.

Secondo problema: servirebbe tantissima acqua, una massa paragonabile a quella del Sole stesso, ma probabilmente di più. Già trovato il problema? Se il Sole ha abbastanza massa da iniziare la fusione nucleare, anche il nostro enorme secchiello ce l’avrebbe. Il secchiello imploderebbe, diventando a sua volta una stella. Ora abbiamo due soli. Ben fatto.

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Terzo e più importante problema: l’acqua spegne il fuoco tagliandogli l’ossigeno, ma al Sole non serve ossigeno perché non è un fuoco, come spiega questo divertente video di Vsauce e Minutephysics.

Aggiungere acqua, come spiega Michael nel video, darebbe solo altro carburante alla fusione nucleare e peggiorerebbe il caldo sulla Terra. Dal lato positivo, le stelle più massicce bruciano più in fretta. Potremmo scambiare 5 miliardi di anni di calura con qualche centinaio di milioni di anni di inferno. Ci si mette troppo.

Come promesso, un modo c’è: usare un idrante e buttare tantissima acqua (ma a quel punto va bene qualunque cosa) nel Sole quasi alla velocità della luce. Se fatto nel modo giusto, dissolveremmo interamente il Sole, risolvendo in modo rapido e definitivo il problema caldo.

Per farlo, quindi, dobbiamo solo trovare un sacco di acqua… e inventare un potentissimo cannone… e calcolare come fare… no dai, fa troppo caldo… non ho voglia!

 

Foto copertina: CC0 Olichel, via pixabay.com

Si possono prevedere i guasti di internet?

Per sapere quando usare i cubetti di ghiaccio che abbiamo in freezer non ci interessa come e perché l’acqua congela a zero gradi. Basta sapere se sono più caldi o più freddi di zero perché sappiamo che, al di sotto di quel punto critica, l’acqua è instabile e basta una minima spintarella perché congeli.

Anche l’infrastruttura di internet è una complicata rete di parti che interagiscono tra loro, un po’ come molecole d’acqua. E, come per l’acqua, anche per internet ci piacerebbe capire semplicemente in che stato è. Secondo uno studio pubblicato su Nature, per tutte le reti (internet, reti elettriche o addirittura interi ecosistemi) si può trovare una grandezza, una specie di “temperatura”, che ci dice quando diventano instabili.

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Credit: Nature publishing group

La figura qui sopra mostra l’idea di base: una “funzione di resilienza” raccoglie l’informazione sui rapporti tra le componenti del sistema: chi trasmette o riceve nella rete internet, impollinatori e fiori in un ecosistema, generatori e utenti di una rete elettrica. La funzione dipende da un unico parametro (quel βeff), la “temperatura” del sistema. Conoscendo questa funzione si capisce, indipendentemente dai dettagli, il punto critico della rete, come facciamo con la temperatura dell’acqua.

Il valore della “temperatura” dipende dalla topologia della rete—ovvero chi è collegato (e quanto strettamente) con chi— e cambia aggiungendo o togliendo elementi. Ieri, ad esempio, alcuni nodi TIM si sono guastati, cambiando la topologia della rete e la sua “temperatura” oltre il punto critico, causando il collasso.

Con questo metodo si potrebbero prevedere le condizioni in cui la rete crolla, e come renderla strutturalmente più stabile. Secondo i ricercatori, le reti più stabili non dipendono da singoli nodi vitali (non proprio una novità), hanno alcuni nodi molto connessi e altri meno, e hanno interazioni reciproche piuttosto che gerarchiche.

Non è che ora possiamo andare in giro a prevedere qualsiasi cosa, o che abbiamo risolto i blackout di internet. Anzitutto, anche se il sistema funzionasse, alcune modifiche strutturali sono impossibili o irragionevoli. Poi non è detto che funzioni sempre: questo è un lavoro teorico, che va ancora testato. Sembra andar bene nelle reti studiate nell’articolo, ma potrebbe non funzionare con altre.

 

Foto copertina: internet down 🙁, CC-BY-NC Kirk Lau, via Flickr. Some rights reserved.

Ogni fiocco di neve è unico

Nessun paesaggio natalizio è completo senza neve. Tanta neve. E ogni fiocco di neve è unico, lo sanno tutti! Ma come fanno ad essere tutti diversi?

La neve non è altro che piccolissimi cristalli di ghiaccio, che si formano nelle nuvole e restano ghiacciati finché non arrivano a terra.

L’acqua forma cristalli di ghiaccio attorno a microscopiche imperfezioni o particelle estranee, come granelli di polvere sospesi nella nuvola. Una volta che il nucleo iniziale del fiocco di neve si forma, microscopiche goccioline di acqua gli si aggiungono rapidamente.

Anche se sono tutti in qualche modo esagonali (per via della geometria delle molecole d’acqua), tutti i fiocchi di neve crescono in condizioni appena appena diverse. Qualcuno ha più goccioline vicino, qualcuno è in una zona una frazione di grado più calda. Tutti i fattori contano: la forma del cristallo è sensibile a tutto.

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CC-BY-NC Julie Falk/Flickr

In pratica, la forma di ogni fiocco di neve dipende dal caso, è come lanciare un dado con infinite facce. Non si sa mai cosa salta fuori e tutti i risultati sono diversi. Se vogliamo fare i fisici pomposi, la loro formazione è un processo stocastico.

Alla fine, ogni fiocco è un’istantanea delle precise condizioni in cui si è formato. Siccome è impossibile averle due volte esattamente identiche, ognuno fotografa una scena un po’ diversa.

Come le fotografie, però, anche i fiocchi di neve vengono bene solo se la scena resta abbastanza ferma. Così, se le condizioni in cui si forma il cristallo non rimangono relativamente costanti, tutto diventa più confuso. Nella maggior parte dei casi, i cristalli si aggregano in fiocchi più grossi, come piccole palle di neve, che si assomigliano di più tra loro.

Diversi o no, distinguere un fiocco dall’altro è comunque difficile.

 

Foto copertina: Snow leopards playing in the snow, CC-BY-ND Tambako The Jaguar, via Flickr. Some rights reserved.

Mille bolle blu. Ghiacciate.

Nel gelo canadese, un uomo fa una bolla di sapone, che si ghiaccia quasi immediatamente. Siccome è una figata, ci fa un bel video. Chissà se sapeva di tutta la fisica che stava filmando.

Iniziamo dalla cosa più semplice: perché la bolla si ghiaccia per ultima alla base? La risposta è la gravità. Gli strati esterni della bolla scivolano verso il basso, perciò la base ha più acqua da congelare e ci mette di più.

Ma allora perché si ghiaccia a pallini e non dalla cima in giù? Perché il freddo non è tutta la storia: serve un punto di partenza per fare i cristalli di ghiaccio. Se non lo trova, l’acqua rimane liquida anche sotto zero, ma è molto instabile e ghiaccia appena viene disturbata.

La bolla di sapone è piena di molecole di sapone (sorpresa!) sparse un po’ a caso, che fanno da appiglio per iniziare i cristalli di ghiaccio.

Perché la bolla congelata scoppia invece di rimanere lì? Nei commenti, l’autore dice di averla scoppiata lui, ma secondo me bastava aspettare.

Lui ha soffiato l’aria dentro la bolla, quindi la temperatura lì è circa 30 gradi. La pressione è inizialmente quella atmosferica, ma cala rapidamente col raffreddarsi dell’aria. Questo crea una differenza di pressione che sforza moltissimo la superficie irrigidita della bolla che prima o poi collassa.

Tutto questo in meno di trenta secondi. È proprio vero che ogni piccola cosa nasconde grandi meraviglie.

Foto: Frozen, CC-BY-NC-ND Benjamin Lehman, via Flickr. Some rights reserved.