Nel Novembre 2017, l’UNESCO ha indetto la Giornata mondiale della luce, al fine di ricordare il ruolo che essa svolge nella ricerca scientifica e nella vita di tutti i giorni, ed anche per ribadire quanto lo sviluppo tecnologico in questo campo possa apportare benefici sempre maggiori per tutti. La data scelta per questa ricorrenza è la stessa in cui, nel 1960, il fisico Theodore Maiman azionò con successo per la prima volta il suo dispositivo Laser (acronimo di Light amplification by stimulated emission of radiation).
La luce che percepiamo attraverso i nostri occhi è solo una porzione della più ampia gamma di onde elettromagnetiche, più precisamente dalla lunghezza d’onda dei 350 nanometri a quella dei 700 nanometri circa. Questo intervallo è chiamato anche radiazione visibile.
Alla fine del XIX secolo Max Planck spiegò una serie di fenomeni microscopici legati alla luce ipotizzando l’esistenza di quanti di radiazione, i cosiddetti fotoni. Questa ipotesi assumeva che la luce dovesse necessariamente avere un comportamento corpuscolare, contraddicendo, almeno in teoria, il precedente modello che vedeva la luce comportarsi come un’onda e impiegato per spiegare alcuni altri fenomeni come la diffrazione, inspiegabile invece per il modello corpuscolare. La fisica moderna assume che la luce si comporti diversamente a seconda del fenomeno studiato, e le attribuisce una duplice natura ondulatoria e corpuscolare.
La luce è alla base di moltissimi meccanismi legati alla vita come la conosciamo, a livello chimico, fisico, e non solo. Moltissime creature hanno sviluppato organi atti a percepire ed elaborare segnali luminosi in maniera più o meno dettagliata, per poter sviluppare una maggiore consapevolezza di quello che li circonda. Gli esseri umani e le api, ad esempio, non condividono lo stesso spettro del visibile: sebbene queste ultime non vedano oltre i 590 nanometri (arancione), possono percepire la luce ultravioletta , comunemente riflessa dai fiori, che si mostreranno ancora più affascinanti per questi impollinatori di quanto non lo siano per noi. Questa implicazione è ovvia se pensiamo che molti fiori basino tutta la loro strategia riproduttiva proprio sulla dispersione attraverso insetti vettori come questi imenotteri.
Attraverso l’effetto di dispersione della luce solare, Newton nel 1666 dimostrò che i colori stessi sono una proprietà intrinseca della luce. La luce solare è infatti bianca, ovvero al suo interno possiamo trovare le radiazioni luminose di ogni frequenza del visibile. Quando questa illumina un oggetto colorato, esso ci restituirà solo alcune delle radiazioni nello spettro del visibile, assorbendo tutte le altre, e come risultato noi lo vedremo del colore che esso rilascia. Ad esempio: le foglie generalmente sono verdi, a causa della clorofilla, un pigmento che assorbe le lunghezze d’onda corrispondenti al blu e al rosso e riflette il verde.
La presenza di clorofilla è maggioritaria in elementi della pianta che effettuano fotosintesi, ma non è il solo pigmento degno di nota. In situazioni ambientali o fisiologiche particolari, o in determinati periodi dell’anno è possibile che la clorofilla venga demolita e risaltino di più i carotenoidi (giallo-arancio, o anche rosso).
Nel mondo antico, proprio grazie alla luce solare e alla geometria, trova risposta un quesito di primaria importanza. Eratostene di Cirene nel III secolo a.C. riuscì a misurare il raggio della Terra attraverso i dati raccolti attraverso l’uso di soli due gnomoni [1] e all’ombra che essi proiettavano al suolo, se collocati alla stessa ora dello stesso giorno in due città diverse, situate a 39.000 chilometri sullo stesso meridiano.
Per quanto stupefacente, non era la prima volta in cui gli astri e la loro luce venivano utilizzati dall’uomo in maniera ingegnosa. La loro utilità l’hanno da sempre riconosciuta i navigatori e i viaggiatori in generale, che potevano essere sicuri di mantenere la rotta, poiché capaci di orientarsi “leggendo” le stelle alte nel cielo notturno attraverso i loro strumenti, o la semplice esperienza.
Oggigiorno, le stelle sono ancora li, ma spesso non possiamo godere dello stesso spettacolo di cui hanno goduto i nostri predecessori a causa dell’inquinamento luminoso prodotto dalle città e dagli insediamenti umani. Non a caso una delle strutture più adatte all’osservazione astronomica è l’osservatorio di Mauna Kea, sull’isola di Hawaii, grazie all’altitudine alla quale è stato edificato (4000 metri, sulla cima del vulcano Mauna Kea) e all’isolamento del sito.
Nonostante l’inquinamento luminoso che minaccia ulteriormente gli ecosistemi naturali (la luce artificiale interferisce con le percezioni, le abitudini e i costumi di moltissime specie animali, soprattutto uccelli e insetti) è possibile per noi avere un assaggio di cielo stellato, allontanandoci dai centri urbani, anche solo di una decina di chilometri. Partendo da una distanza di 10 chilometri da un centro abitato e allontanandoci da esso per un’ulteriore decina di chilometri è possibile che la luce delle attività antropiche impatti 5 volte di meno sul cielo notturno.
Ognuno di noi può attuare cambiamenti nella propria vita domestica più efficienti e allo stesso tempo rispettosi della fauna selvatica, ad esempio utilizzando luci LED con filtri gialli o installando sistemi di illuminazione temporizzati e/o regolarizzabili. Anche chiudere semplicemente le tapparelle può contribuire a rendere un po’ più buia la notte anche se per avere un impatto maggiore è necessario l’operato di tutta la comunità attraverso nuove normative basate sulla raccolta dei dati e l’investimento di privati ed enti pubblici in tecnologie meno impattanti e più efficienti.
[1] lo gnomone consiste in un bastone posto verticalmente ad una superficie perfettamente piana ed è il principio della meridiana.
Fonti on-line:
Perché le foglie sono verdi? Una questione di clorofilla (geopop.it)
Lo spettro visibile: lunghezze d’onda e colori (greelane.com)
Eratostene misura il raggio terrestre – Le traiettorie della fisica (zanichelli.it)
Osservatorio di Mauna Kea – Wikipedia
Vuoi aiutare la fauna selvatica? Spegni la luce! | National Geographic
Il 16 maggio è la Giornata Internazionale della Luce – FocusJunior.it
La riflessione e la rifrazione della luce: La luce – StudiaFacile | Sapere.it
Fonti bibliografiche:
Emiliano Ricci, ATLANTI SCIENTIFICI, FISICA, 2018, editore Giunti
Tristan Gooley, Guida all’orientamento naturale per l’escursionista, tradotto da Giuliano Acunzoli, 2019, editore Libreria Geografica
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