L’immagine dell’atomo, con gli elettroni affollati attorno a un nucleo centrale gonfio di protoni e neutroni, è iconica per la nostra concezione della scienza quanto l’elica del DNA o gli anelli di Saturno. Ma non importa quanto scalfiamo la superficie di queste basi scientifiche, possiamo andare più in profondità, focalizzando ulteriormente questo microscopio e scoprendo di più sulle forze che governano il nostro mondo.
Nel suo nuovo libroCarica: perché governa la gravità?“, il fisico teorico Frank Close esplora le forze fondamentali che governano il nostro universo, ponendo domande lungo il percorso che cercano di spiegare come il delicato equilibrio di cariche positive e negative abbia aperto la strada alla gravità per modellare il nostro universo.
In questa eccezione spiega come è stato scoperto il magnetismo, la forza fondamentale e tangibile, da dove viene e da dove prende il nome.
Il potere è dentro
Il magnetismo è una manifestazione dell’elettricità e viceversa. L’elettricità e il magnetismo sono stati impressi nel nostro ambiente fin dall’inizio. Cinque miliardi di anni fa, quando la Terra nascente era un plasma caldo di correnti elettriche vorticose, questi flussi creavano campi magnetici. Quando il magma si raffreddò per formare quella che oggi è conosciuta come la solida crosta esterna del mondo, Magnetismo Era intrappolato in minerali contenenti ferro, come la magnetite.
oggi è Il nucleo liquido della Terra C’è ancora una frenesia tersicorea di correnti elettriche, che generano un campo magnetico. Questo si estende nell’atmosfera e oltre ed è invisibile ai nostri sensi naturali. Ma mentre si diffonde dalla sua fonte nel nucleo fuso al cielo sopra, penetra prima nella crosta terrestre. Qui lascia un’impronta tangibile, testimonianza dell’esistenza di una forza più forte della gravità che opera all’interno della Terra e la cui influenza si estende a lunghissima distanza.
Tornando all’inizio del Precambriano, quattro miliardi di anni fa, quando la superficie si raffreddò, gli elementi atomici si accumularono negli strati. Il più stabile di questi elementi è il ferro, che oggi è uno degli elementi più abbondanti nella crosta terrestre. Rocce ignee formatesi dalla lava. Queste rocce hanno la proprietà che in presenza di un campo magnetico, i loro atomi di ferro si comportano come soldati in parata, diventando essi stessi magnetici. Questo viene sfruttato in dimostrazioni popolari in cui il campo magnetico di una barra magnetica può essere reso visibile.
Piccoli pezzi di ferro vengono prima sparsi sulla superficie del tavolo e poi tra di essi viene posizionato con cura un magnete. Il suo campo magnetico stimola il magnetismo della limatura di ferro, trasformandola in migliaia di magneti in miniatura. Ciascuno di questi elementi si orienta nel campo magnetico, rivelando come la direzione della forza magnetica cambia da un luogo all’altro.
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Una barra magnetica è un modello semplice che mostra cosa succede alla terra magnetica stessa. Poli magnetici nord e sud della Terra Assomigliano a quelli di una barra magnetica, il campo magnetico del nostro pianeta che si estende molto nello spazio. Non ci sono limature di ferro nello spazio, ma grandi quantità di minerale di ferro si trovano sulle colline, sui pendii e sulle montagne della Terra. In alcuni luoghi, casualmente, questi assemblaggi magnetici sono molto estesi, come sull’Isola d’Elba e sul Monte Ida in Asia Minore, dove grandi affioramenti conservano l’impronta magnetica in rocce storicamente note come magnetite, e ora chiamate magnetite.
Ci sono leggende che dicono che migliaia di anni fa nell’antica Grecia, un pastore che indossava stivali di pelle fissati con chiodi di ferro si imbatté letteralmente nella magnetite quando un forte magnetismo catturò i chiodi nella sua scarpa. Che un pastore di nome Magnes abbia scoperto o meno la roccia con lo stesso nome, e in tal caso se in Magnesia, a nord di Atene, o sul monte Ida in Asia Minore, o anche su un altro monte Ida sull’isola di Creta, è molto probabile che tali esperienze, seppur meno drammatiche rispetto a quelle narrate nel racconto, potrebbero essere avvenute in occasioni diverse.
Certamente il potere del magnetismo era evidente fin dall’età del ferro. Il fulmine è un lampo di corrente elettrica che genera intensi campi magnetici e magnetizza la roccia ferrosa. La fusione per recuperare il ferro puro da queste fonti rivelerebbe la loro attrazione magnetica. Quindi, questo fenomeno era probabilmente noto circa 3000 anni fa. Come la scoperta del fuoco, il magnetismo potrebbe essere sorto in diversi luoghi in modo indipendente, tutti ispirati dalla magnetizzazione naturale del ferro nelle rocce.
Perché le rocce magnetiche sono ovunque. Nel XVI secolo, i viaggiatori registrarono i migliori esempi, dall’India orientale e dalla costa cinese: “Molto grande e pesante; [the stone] “Egli tirerà o solleverà per sé un giusto peso di ferro o di acciaio.” [Robert Norman, The Newe Attractive, 1581]. Quando la conoscenza di questo fenomeno si diffuse dalla mitologia greca al latino e poi all’inglese, i nomi cambiarono in “magnes rock” o “magnete”.
© [Oxford University Press]
Estratto da CHARGE: Perché governa la gravità? Scritto da Frank Close, pubblicato da Oxford University Press, Disponibile nei formati copertina rigida ed e-book
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