Archivi giornalieri: 20 Ottobre 2010

L’EFFETTO-SERRA NEL PAESE DELLE MERAVIGLIE (Prima Parte)

parte 1) PERCHE’ LE SCOPERTE DI PLANCK, POYNTING, EINSTEIN,
ECC. SMENTISCONO LA TEORIA DELL’“EFFETTO-SERRA”

Uno degli aspetti più affascinanti della fisica, è il fatto che non di
rado un medesimo fenomeno (es. trasmissione di calore, gravitazione,
ecc.), può essere studiato partendo da approcci e leggi fisiche
differenti, giungendo però a risultati molto simili o uguali, e che
dimostrano l’intima coerenza e validità reciproca delle leggi fisiche
applicate.

Ne ho avuto ancora una volta la conferma, proprio riflettendo qualche
tempo fa – anche grazie alle osservazioni stimolanti di alcuni lettori
di NIA – sul tema dell’”effetto-serra”, teoria sempre più contestata,
e sulla quale da diverso tempo sto esponendo qui le argomentazioni che
la rendono scientificamente improponibile.

Vi ricordate il romanzo “Alice nel paese delle meraviglie” di Lewis
Carroll (pseudonimo di Charles Dodgson)? O l’omonimo cartoon di Walt
Disney?

Si narra di una bambina che, casualmente, finisce in uno strano luogo
in cui tutte le leggi fisiche (gravitazione, riflessione,
impenetrabilità dei corpi, creazione “ex nihilo” di materia ed
energia) sono sovvertite.
Qualcosa di simile è accaduto per la famosa teoria
dell’”effetto-serra”: nonostante sovverta molte leggi fisiche, molte
persone la credono vera.

Qualcuno qui – e non solo qui – ha contestato la validità
dell’applicazione del 1° e del 2° principio della termodinamica
all’effetto-serra, per falsificarlo, cioè per dimostrarne l’erroneità.

E tuttavia, come dicevo, proprio riflettendoci mi sono accorto che la
teoria dell’effetto-serra è sbagliata non solo perché viola i due
principi della termodinamica, ma anche perché altre leggi fisiche –
del tutto coerenti con i principi della termodinamica – sono
incompatibili con l’effetto-serra.

In altre parole, se la teoria dell’effetto serra fosse vera, dovremmo
buttare a mare non solo i principi della termodinamica, ma anche le
scoperte di Maxwell e Planck sull’elettromagnetismo, le metodologie di
calcolo dei flussi energetici e radiativi di Poynting, i principi del
calcolo vettoriale delle forze, i principi della meccanica quantistica
ed ondulatoria di Bohr ed Einstein, il concetto di entropia,ecc. ecc.

Un po’ troppo, direte voi….

Eppure è proprio così, ed è per questo che – come molti altri – mi
batto con forza contro questa teoria che, da circa 30 anni, ha
inquinato la fisica seria con considerazioni pseudo-scientifiche che
hanno divulgato una “junk-science”, una scienza-spazzatura, tra molte
persone – anche di buon livello d’istruzione – confondendo le loro
idee e radicando in loro convinzioni totalmente errate.
Una “junk-science” che ha inoltre la gravissima responsabilità di aver
portato allo sperpero di somme enormi, che avrebbero potuto essere
impiegate per risolvere altri e più gravi problemi.
E la lettera clamorosa di dimissioni dello scienziato Harold Lewis,
pubblicata qui su NIA nei giorni scorsi, è solo l’ultimo dei tanti
episodi di denuncia, da parte di molti scienziati seri e non
corruttibili.

Perché l’effetto-serra è solo “scienza-spazzatura”, e non ha alcuna
validità dal punto di vista fisico-matematico? Qui di seguito verranno
esposte sinteticamente – ma rigorosamente – le applicazioni delle
leggi e dei concetti fisici e matematici che contraddicono
l’effetto-serra. Chiunque voglia contestarli è libero di farlo, ma
deve essere (almeno) altrettanto rigoroso, e mostrare numeri, leggi
fisiche, calcoli, altrimenti perdiamo tempo, perché checché ne dicano,
la matematica e la fisica non sono un’opinione.

Per capirlo analizziamo ancora una volta l’affermazione-chiave di
coloro che (come l’IPCC) sostengono questa teoria.

“I gas serra assorbono radiazioni IR (infrarosse) provenienti dalla
superficie terrestre, e ne rimandano una parte verso la superficie
terrestre, accrescendone le temperature.”

Tutto ciò è pura fantascienza, dal punto di vista fisico, e se fosse
vero significherebbe che 150 anni di fisica dovrebbero finire nel
cestino, da Maxwell a Bohr, da Planck ad Einstein, e dovremmo
studiare le favole di Alice.

Il concetto fondamentale è che le radiazioni IR (come tutte le
radiazioni) sono onde elettromagnetiche, e cioè sono onde (e quindi
entità fisiche immateriali), che – come hanno scoperto Bohr ed
Einstein – possiedono una duplice natura sia corpuscolare che
ondulatoria.
http://it.wikipedia.org/wiki/Onde_elettromagnetiche#Natura_quantistica_della_radiazione_elettromagnetica

E dunque sono al tempo stesso onde e particelle – fotoni, granellini
privi di massa – che muovendosi nello spazio spostano energia, e non
materia.
Ma le onde elettromagnetiche sono anche forze, come sono forze la
gravità, l’attrito, ecc.

I vettori

Tutte le forze vengono descritte, in fisica, da un ente geometrico che
è denominato vettore, tramite il quale è altresì possibile effettuare
calcoli su di esse. Insomma: senza i vettori in fisica non si lavora e
non si riesce a fare i calcoli.
http://www.crema.unimi.it/didattica/matedisc/Vettori1_2.html

In pratica il vettore è una freccia, un segmento tramite il quale
possiamo dire che una determinata forza fisica ha una direzione (nord,
sud, ecc.) un verso (avanti, indietro) e un modulo (quantità: 1, 3,
25…ecc.), che corrisponde all’intensità di quella forza..

Quindi, anche le radiazioni IR, propagandosi nello spazio e
nell’atmosfera, trasportano energia, ed essendo forze possono essere
descritte matematicamente da onde e vettori.

Quando la superficie terrestre – riscaldata – emette energia termica,
cioè radiazioni IR, in proporzione alla temperatura (e sappiamo che
più un corpo è caldo, più radiazioni IR emette, per lo meno entro il
limite del c.d “calor bianco” circa 1200° C.) questa energia viene
solitamente quantificata attraverso un’unità di misura che è il W/m2,
cioè watt per metro quadrato.
Queste radiazioni IR, in forma di onda elettromagnetica, si
dirigeranno spontaneamente verso il corpo più freddo, cioè l’atmosfera
(il calore si muove sempre spontaneamente dal corpo più caldo a quello
più freddo per il secondo principio della termodinamica, e quindi
secondo il c.d “gradiente termico”), quindi possiamo utilizzare un
vettore che ha direzione atmosfera, verso in avanti , e modulo, ad
esempio, di 240 (W/m2) che indica l’intensità della radiazione
emessa.

Ora, noi sappiamo che le molecole dei gas dell’atmosfera a loro volta
assorbiranno solo una parte di questa radiazione, e poi ne
rimanderanno il resto in tutte le direzioni, quindi anche verso la
superficie terrestre.
Questa è un’altra legge fisica invalicabile, che stabilisce che una
radiazione, andando ad incidere su di un corpo (es. molecole di CO2),
si scompone in tre coefficienti: a) riflettività (che determina quanta
parte di quella radiazione viene riflessa) b) assorbimento (che
stabilisce quanta radiazione viene assorbita da quel corpo) c)
trasmittanza (che determina quanta parte di radiazione fuoriesce da
quel corpo e viene dispersa).
http://it.wikipedia.org/wiki/Irraggiamento#Grandezze_dell.27energia_raggiante

La somma di quei coefficienti DEVE dare 1 (= 100%), sempre per
un’altra legge fisica insuperabile che è il principio di conservazione
dell’energia, cioè sempre il famoso 1° principio della termodinamica,
che stabilisce che in un sistema isolato (ed il sistema Terra –
atmosfera – Sole è isolato, come in generale si considera isolato il
sistema universo) l’energia rimane costante, quindi non si crea, né si
distrugge, ma si trasforma.
Quindi, anche se – per ipotesi – avessimo la possibilità di riflettere
al 100% una radiazione incidente su un corpo (e peraltro non succede
mai, perché anche uno specchio assorbe mediamente lo 0.01% di
radiazione incidente, quindi ne rimanda il 99.99%, non il 100%), NON
avremmo mai una radiazione riflessa che possa essere più grande per
intensità di quella incidente.

Ammettiamo che il 50% di queste radiazioni (onde) IR venga rimandato
dai gas atmosferici verso Terra, come sostiene l’IPCC.

I flussi termici

Dal punto di vista fisico avremo allora un nuovo vettore, che ha
direzione superficie terrestre, verso indietro, modulo/intensità =
120 (50% di 240 W/m2 = radiazioni ricevute da terra), cioè in pratica
avremo un’onda elettromagnetica descritta da un vettore opposto al
primo.

Quindi, in sostanza avremo due frecce in direzione opposte: una
verso l’alto (energia radiante in uscita dalla superficie terrestre
verso l’atmosfera) con un modulo pari a 240, e l’altra verso il basso
(energia radiante rimandata al suolo dai gas atmosferici), con un
modulo di 120.

Per le regole matematiche del calcolo vettoriale, per calcolare
l’effetto di queste due onde che si incontrano e sovrappongono
provenendo da direzioni opposte, è sufficiente sommare algebricamente
il vettore 240 con quello 120, che però – essendo un vettore opposto
nel verso – avrà segno meno (-) davanti, quindi avremo 240 – 120 = 120
(W/m2)

Ciò significa che l’incontro e la sovrapposizione di queste due onde
non crea affatto energia addizionale, perché due onde
elettromagnetiche che si incontrano provenendo da direzioni opposte
non possono essere sommate, per calcolare l’effetto energetico di una
loro sovrapposizione, ma vettorialmente vanno sottratte.
L’equazione del flusso termico è pertanto la seguente:
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_flux

∂ E entrante – ∂ E uscente = ∂ E accumulata
∂t ∂t ∂t
che si legge semplicemente come: l’energia termica accumulata da una
superficie in un tempo t è uguale alla differenza tra la variazione
del flusso termico in entrata (lasciando costante il flusso in uscita)
e la variazione flusso termico in uscita (lasciando costante il flusso
in entrata).

Il vettore di Poynting

Un grande fisico, Robert Poynting, ha utilizzato questo concetto per
elaborare una importante legge fisica che viene utilizzata
abitualmente per calcolare la potenza del flusso di energia che
attraversa una superficie, e tale legge prende appunto il nome di
“vettore di Poynting”, e viene normalmente usata in fisica ed
ingegneria per il calcolo dei flussi radianti ( termici ed elettrici).

Il vettore di Poynting, e quindi la potenza di un flusso radiante
attraverso una superficie.è dato dalla seg. formula:
http://en.wikipedia.org/wiki/Poynting_vector

S = E . H

Dove S è il vettore di Poynting, E è il campo elettrico ed H quello magnetico.
Quindi il flusso di energia radiante attraverso una superficie è pari
al flusso del vettore di Poynting attraverso di essa, ed il modulo
(intensità) di quel vettore è dato semplicemente dal prodotto della
intensità (modulo) dei due campi (elettrico e magnetico), mentre la
sua direzione coincide con quella di propagazione.

Ma ciò significa che due flussi di energia radiante – dal suolo e
dall’atmosfera – potranno essere individuati da due vettori di
Poynting, con verso opposto.
Quindi in definitiva anche la scoperta di Poynting conferma – dal
punto di vista elettromagnetico – la relazione vettoriale sui flussi
termici nelle superfici.

In pratica è semplicemente un flusso di energie radianti attraverso
una superficie, se in superficie avete 240 di energia in uscita, e
solo 120 in entrata, ovviamente non riuscirete mai ad avere 1 W/m2 in
più sulla superficie, quindi non riuscirete mai ad innalzare la
temperatura della superficie (sappiamo che un incremento di energia
radiante IR accresce la temperatura della superficie su cui incide).
Per farlo dovreste avere almeno 241 W/m2 in entrata a contrastare i
240 W/m2 in uscita, e allora avreste come risultante un vettore di
modulo/intensità 1 W/m2 e verso rivolto alla superficie terrestre,
quindi in quel caso avreste un incremento di 1 W/m2 dell’energia
radiante in superficie, e dunque un aumento di temperature.
Ad ogni istante – anzi secondo – avete 240 W/m2 che escono dalla
superficie terrestre, e quindi TOLGONO energia, mentre nello stesso
istante avete 120 W/m2 che entrano dall’alto (dai gas atmosferici), e
quindi IMMETTONO energia.
Dopo un certo periodo la superficie si raffredderà, perché comunque
avete un flusso costante di energia radiante di modulo (intensità) 120
in uscita dalla superficie terrestre.

Oppure, pensate ad un recipiente bucato, dal quale fuoriescano 240
litri di acqua in un’ora, mentre un rubinetto aperto
contemporaneamente ne fa entrare solo 120 in un’ora.
Ovviamente non riuscirete mai a far salire il livello dell’acqua,
perché anche se il flusso in uscita si dimezza, dopo che avete aperto
il rubinetto, avrete comunque ogni ora 120 litri che si perdono, e
alla fine il recipiente si svuoterà.
I flussi termici seguono lo stesso principio.

Ecco quindi dimostrato matematicamente e fisicamente (meccanica
ondulatoria) che l’ipotesi divulgata dall’IPCC, e cioè che la
“backradiation” dei gas atmosferici possa accrescere le temperature al
suolo, è FALSA.

Ripetiamo ancora: la semplice restituzione di radiazioni infrarosse da
parte dei gas atmosferici (più freddi, e quindi incapaci di rimandare
radiazioni IR più intense) NON può fare salire le temperature alla
superficie terrestre (che sono più alte e quindi inviano più
radiazioni IR verso l’atmosfera), e chi lo dice non sa nulla di fisica
(oppure se sa mente, sapendo di mentire, il che è molto peggio), e
divulga “junk-science” cioè spazzatura pseudoscientifica.

Fine Prima Parte

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