Ovvero: quando la semplificazione diventa… troppo semplice
Come sapete, miei cari e fedeli lettori, mi piace fare divulgazione scientifica.
Affronto argomenti molto svariati con una particolare predilezione per la chimica, che è la disciplina in cui sono specializzato.
Una cosa che devo puntualizzare è che nel fare divulgazione cerco sempre di semplificare per rendere digeribili concetti difficili anche a chi non ha una preparazione tecnica.
Molte volte ci riesco. Tante altre – la maggioranza, temo – non ce la faccio.
Per imparare a fare divulgazione seguo tanti canali, uno dei quali è Geopop, famoso per la semplicità con cui riesce a spiegare le cose.
Purtroppo, però, la semplificazione estrema a volte porta a dire inesattezze.
In un recente filmatino (lo trovate qui) hanno affrontato un argomento curioso: la fiamma di una candela non proietta alcuna ombra.
Devo dire che non mi ero mai posto il problema e, quando ho cominciato a guardare il video, mi sono incuriosito per capire come avrebbero spiegato la cosa.
Sono rimasto a bocca aperta quando ho sentito che la fiamma di una candela sarebbe un plasma.
La bassa densità di questo presunto plasma, secondo il video, lascerebbe passare indisturbati i fotoni della luce che, così, non verrebbero né deviati né riflessi: condizione necessaria per proiettare un’ombra.
Ora, perché sono rimasto a bocca aperta?
Semplicemente perché la fiamma di una candela non è affatto un plasma.
Cos’è davvero un plasma?
In fisica-chimica il plasma è considerato il quarto stato della materia, assieme a solido, liquido e gas.
È un gas talmente caldo (o energizzato) da risultare fortemente ionizzato: ioni positivi, elettroni liberi, particelle cariche che rispondono a campi elettrici e magnetici.
Per capirci:
- i fulmini sono plasmi;
- il Sole è plasma;
Le torce al plasma (Figura 1) sono progettate apposta per raggiungere temperature elevatissime.
La fiamma di una candela, invece, raggiunge temperature massime dell’ordine di 1000–1500 °C (Figura 2).
Sono temperature più che sufficienti per la combustione, ma troppo basse per generare una ionizzazione significativa.
Certo, nella fiamma troviamo radicali e qualche ione fugace (H⁺, O⁻, CHO·, ecc.), prodotti naturali della combustione: ma la loro concentrazione è minima, del tutto insufficiente per parlare di plasma.
In altre parole: niente plasma, almeno non nel senso fisico-scientifico del termine.
Ma allora perché la fiamma non fa ombra?
Per capire il motivo reale, basta ricordare che un oggetto proietta ombra solo se:
- assorbe la luce;
- la riflette;
- oppure la diffonde in modo significativo.
Una fiamma è invece costituita da:
- gas caldi a bassa densità (CO₂, vapore acqueo, N₂, CO…);
- minuscole particelle incandescenti (che generano il caratteristico giallo, ma in quantità minime);
- forti gradienti di temperatura, che modificano l’indice di rifrazione.
Ora, questi gas non assorbono la luce visibile in modo apprezzabile.
E il fatto che siano caldi significa che la loro densità è ancora più bassa rispetto all’aria circostante.
La maggior parte dei fotoni, quindi, li attraversa senza essere bloccata, esattamente come la luce attraversa l’aria: e l’aria non fa ombra.
Ecco perché una fiamma non proietta un’ombra netta.
L’unico effetto reale: la distorsione
Se illuminate una candela con una luce molto intensa e osservate con uno sfondo uniforme, noterete non un’ombra, ma una distorsione dei contorni.
La fiamma, infatti, ha un indice di rifrazione diverso da quello dell’aria circostante, perché è più calda.
La luce viene quindi deviata leggermente.
È lo stesso effetto che si osserva sopra l’asfalto bollente d’estate: non un’ombra, ma un miraggio.
È dunque la rifrazione a rendere visibile la fiamma in certe condizioni, non l’assorbimento.
Ma allora i plasmi fanno ombra? Certo che sì.
L’altra affermazione problematicissima del video è che un plasma “lascia passare la luce senza bloccarla”.
Falso anche questo.
Dipende dal plasma.
Un plasma può assorbire luce, può diffonderla, può rifletterla.
La ionosfera terrestre, composta da plasma tenuissimo, è in grado di riflettere le onde radio: un comportamento ben più deciso del semplice “lasciare passare la luce”.
Quindi non esiste nessuna regola del tipo:
“Un plasma non fa ombra”
Semplificazione fuorviante.
Riassumendo tutto in una frase
La fiamma di una candela non fa ombra non perché è un plasma, ma perché è una miscela di gas caldi a bassa densità che non assorbe luce visibile: i fotoni la attraversano quasi indisturbati.
Molto più semplice, molto più elegante, molto più corretto.
Conclusione
La divulgazione scientifica è un’arte difficile. Bisogna trovare un equilibrio tra precisione e accessibilità.
Questa volta – mi dispiace dirlo – il pendolo della semplicità è stato spinto un po’ troppo in là.
Eppure, la vera spiegazione non solo è più corretta, ma è anche più affascinante: ci ricorda che la luce e la materia interagiscono in modi sottili, e che basta un po’ di fisica ben raccontata per scoprire meraviglie dove di solito non guardiamo.
La fiamma non fa ombra… e non ha certo bisogno di essere un plasma per farlo.
