Evoluzione degli esperimenti ed idee

Gli esperimenti che simulano la luce zodiacale e gli anelli di Saturno guidano Birkeland alle scoperte che sembrano essere di grande importanza. Negli anni a seguire B. sviluppò una grande teoria sull’origine del sistema solare. Egli credeva che le macchie solari erano i punti di partenza di enorme scariche elettriche dal sole nello spazio, che ancora una volta erano la fonte di aurore boreali, di luci zodiacali e anche i pianeti. Durante gli esperimenti precedenti aveva visto che i disturbi degli scarichi potevano irradiarsi da punti sulla superficie catodica del terrella. Con una bassa pressione dei gas e una scarica molto elevata di corrente e senza campo magnetico attorno alla terrella, si potevano creare archi da punti sulla superficie, all’anodo del disco e alle pareti della camera.

Questa è stata nuovamente la stessa configurazione di scarico che utilizzò per produrre la luce zodiacale e gli anelli di Saturno, ma con parametri diversi. Queste scariche puntiformi che si sviluppano su tutta la superficie del terrella, sono state interpretate da Birkeland come piccoli modelli di macchie solari. Egli ha osservato che le macchie erano più facili da fare quando la superficie era ruvida. Nell’introdurre il campo magnetico sulla terrella, ha osservato che le macchie erano raggruppate in due zone ad una certa latitudine magnetica nord e sud. Aumentando il campo le zone si avvicinavano all’equatore della sfera. All’aumentare del campo magnetico delle macchie solari hanno girato in bande luminose che si sono fuse all’equatore 🙂 (vedi figura n°6). Dopo l’esecuzione degli scarichi, prese il terrella e lo studiò con un microscopio, e osservò piccoli crateri nei punti in cui erano avvenuti. Questa osservazione supportò la sua ipotesi in base alla quale la massa viene “buttata fuori dal Sole” durante le eruzioni solari. Parte di questa polvere atomica, ricade sulla superficie del Sole, un po’ scompare nello spazio, e un po’ finisce in orbita attorno al Sole, e lentamente si aggrega insieme per formare i pianeti. Egli considerava la cintura degli asteroidi come masse a metà strada nel processo dalla polvere solare ai pianeti. Con l’aumentare della pressione del gas i raggi non erano più emessi radialmente dalla superficie del globo, ma formavano forme simili a stelle o vortici intorno alle macchie eruttive. Egli considerava tale fenomeno molto importante, e cercò di fotografarlo. Le sue camere sottovuoto, però, non funzionarono più secondo le sue aspettative, e di conseguenza una nuova camera di 320 litri venne costruita. Camera nella quale continuò le sue simulazioni delle macchie solari (terrella di 24 cm). B. scoprì che questa camera non era più utile per la produzione di macchie solari in modo convenzionale, ma poteva facilmente produrre simili scarichi cambiando la polarità.

In un set-up con una bassa pressione, nessun campo applicato alla terrella e lo scarico a attraversato da una bassa corrente ottenne dei  fenomeni dove l’intera terrella era coperta dal bagliore del catodo. Questo è stato descritto da Birkeland come una “luce che assomiglia alla corona del sole “. Nella camera da 320 litri eseguì esperimenti sulla luce zodiacale, sugli anelli di Saturno, sulle macchie solari, sulla corona del Sole e sulla propulsione spaziale a raggi catodici.

Figura n°6: Le foto mostrano le “macchie solari” su uno dei terrella più piccoli. I punti sono punti caldi su un catodo a superficie ruvida (il terrella) in una scarica ad alta tensione. In assenza di campo magnetico le macchie sono diffuse in tutta la terrella (a sinistra), mentre con un campo magnetico le macchie sono concentrate, distribuite su due cinture (a destra).

Tuttavia, appena gli esperimenti si sono affinati, si è rivelato essere uno svantaggio avere il piano ed il soffitto realizzati in lamiera d’acciaio magnetizzabile, in particolare con terrella grandi. Molti fenomeni sono stati influenzati dal magnetismo di queste piastre, e il problema venne risolto solo mediante una lega differente e un ulteriore aumento della dimensione della camera. La camera successiva aveva un volume di 1000 litri, con un terrella 36 cm. Questa volta il piano ed il soffitto vennero realizzati di bronzo, e lo spessore delle lastre di vetro per le finestre fu progettato per essere di 5 cm.

Birkeland espresse soddisfazione e gioia per la semplicità e la bellezza degli esperimenti in questa camera sottovuoto. Egli ha osservato che gli esperimenti divennero sempre più interessanti con l’aumentare della scala. Un sguardo può ora essere sufficiente per mostrare il verificarsi di fenomeni che in precedenza, solo con molti problemi, potevano essere dedotti da una lunga serie di esperimenti. Gli studi di simulazione dei fenomeni solari e cosmici non sono stati eseguiti nella stessa sistematica modalità come per l’aurora. I dati provenienti da quest’ultimi esperimenti divennero più scarsi, e furono quasi del tutto assenti, nel suo ultimo esperimento con camera più grande.

Oggi, si ha l’impressione che le manifestazioni dietro le pareti di vetro e la loro somiglianza con i fenomeni naturali siano da considerare come conferma sufficiente delle sue teorie. Birkeland in sostanza utilizzava gli esperimenti come veri e propri generatori di idee, era ben consapevole che non poteva contemporaneamente modellare tutti gli aspetti di un fenomeno cosmico in una scatola di vetro.

Le sue grandi ipotesi “sull’origine dei mondi” sono state senza dubbio ispirate dagli
esperimenti terrella, ma certamente non aveva i mezzi attraverso i quali poteva simulare la formazione del sistema solare e dei pianeti nel suo laboratorio. Dalle descrizioni dei suoi ultimi esperimenti si ha l’impressione che egli non avesse più la pazienza e l’autodisciplina per eseguire una serie di attività di laboratorio accurate e sistematiche, nonostante i grandi progressi che aveva fatto in tecniche sperimentali nel corso del precedente decennio. Non è improbabile che questo sviluppo sia stato legato al suo cambiamento di interesse verso maggiore problemi cosmologici, che erano impossibili da esaminare in dettaglio in laboratorio. È altresì possibile, tuttavia, che fosse un riflesso della sua ridotta capacità fisica e mentale, che stava diventando abbastanza evidente intorno al 1913. Le diagnostiche delle scariche sulla terrella si sono limitate all’ispezione visiva e alla fotografia, ed è ovvio che le diagnosi più raffinate erano inesistenti.

Figura n°7: (a) Punti di scarico fatti nella camera da 320 litri con le superfici superiore e inferiore come catodo e il terrella da 24 cm come anodo. (b) Simulazione della corona solare eseguita con la terrella da cm 24 e un campo magnetico estremamente basso.

Birkeland era ben consapevole delle carenze di tracciamento di particelle in dati campi, e nel suo lavoro sul sistema solare, ha lottato con lo sviluppo del nuovo concetto di un mezzo costituito da particelle caricate positivamente e negativamente e polvere, governato
da parte delle forze elettriche e magnetiche. Ha usato una terminologia diversa per descrivere il medio riempimento delle sue camere di scarico e lo spazio interplanetario.

Espressioni come gas rarefatto e luminoso, o materia brillante, e il quarto stato della materia sono state utilizzate in varie occasioni, in cui uno scrittore moderno avrebbe potuto utilizzare la parola plasma.

Simone Becuzzi

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