Star Wars: L’Ascesa della Fisica

Quanti di noi si sono chiesti, vedendo la distruzione di Alderaan, quali siano i segreti della Morte Nera? Come funziona la sua spaventosa bocca di fuoco? È realmente possibile distruggere un pianeta e passarla liscia? Scopriamolo insieme…

È quel periodo dell’anno.

Fuori fa freddo, le giornate si sono accorciate in modo sensibile e in alcune regioni d’Italia sono già scesi i primi fiocchi di neve. Tutto ciò vuol dire solo una cosa.

E no, non mi riferisco al Natale.

Questo periodo dell’anno per un vero nerd significa solo una cosa: un nuovo film di Star Wars.

Quindi, visto che il sottoscritto vede fisica anche quando non dovrebbe, perché non analizzare quell’oggetto che qualsiasi nerd nella sua vita ha sempre voluto possedere: la Morte Nera.

Perché, dai, chi non ha mai desiderato una stazione da battaglia con una potenza di fuoco in grado di distruggere pianeti?

Già, ma si può distruggere un pianeta?

[di AlexMirnyy1983, da Pixabay]

La gravità della situazione

Come in qualsiasi altra nave spaziale nell’Universo creato da George Lucas, la gravità sulla Morte Nera è generata artificialmente.

Ma è veramente necessaria la gravità artificiale?

Quale dovrebbe essere la massa della stazione da battaglia per poter avere un’attrazione gravitazionale sulla superficie pari a quella della Terra?

Non ci crederete ma possiamo calcolarlo.

Prendiamo la struttura più simile alla Morte Nera che l’essere umano abbia mai costruito: la Stazione Spaziale Internazionale.

Sì, non ha tutti i cannoni laser e i caccia TIE, però ci accontentiamo lo stesso.

La ISS pesa circa 420 tonnellate e ha un volume pressurizzato di 916 m3. Questo vuol dire che la densità media della sua struttura è di 460 Kg/m3.

La Morte Nera è una sfera con un raggio di circa 80 km, dunque, ipotizzando che la sua densità sia la stessa della ISS, la sola struttura dovrebbe pesare circa 1018 Kg (un miliardo di miliardi di chili).

Questa massa, tuttavia, non è sufficiente a garantire un’attrazione gravitazionale sulla superficie pari a quella che sperimentiamo sulla Terra.

Ad essa va però aggiunta la massa dell’ipermateria (sul cosa sia chiedo l’intervento di George Lucas stesso) che alimenta i cannoni laser, utilizzati nei film per distruggere i pianeti.

In particolare possiamo pensare che la massa mancante sia costituita esclusivamente da ipermateria. Dunque la massa totale della Morte Nera data da ipermateria e struttura dovrebbe essere circa 9,4×1020 Kg.

Complessivamente, per poter avere una gravità sulla superficie analoga a quella della Terra, dovremmo riempire la nostra stazione con una massa di ipermateria quasi 1000 volte superiore a quella della struttura stessa.

In pratica una bomba ambulante. Non lamentiamoci poi se i ribelli ce la fanno saltare in aria.

È tempo di distruzione

Bene, abbiamo costruito la nostra stazione da battaglia, l’abbiamo imbottita di una sostanza altamente esplosiva e siamo in grado di camminare, almeno sulla sua superficie, senza neanche dover usare generatori di gravità artificiale.

Adesso però, visto che siamo l’Impero, andiamo a fare una visita ad Alderaan per far capire alla feccia ribelle chi comanda. Che facciamo? Lo distruggiamo questo pianeta? Proviamoci.

Innanzitutto ipotizziamo che Alderaan abbia caratteristiche analoghe a quelle della Terra: stessa massa e stesse dimensioni.

Un pianeta è niente più che una palla di materiale tenuto assieme dalla forza di gravità, dunque se riuscissimo a fornire la giusta energia al pianeta, in modo da superare l’energia di legame dovuta alla gravità, ecco che Alderaan si troverebbe in mille pezzi e con lui le speranze delle ribellione di poter sconfiggere il nostro amato imperatore Palpatine.

La fisica ci dice che l’energia che tiene assieme un pianeta, e quindi quella necessaria per distruggerlo, è:

E = \frac{3GM^2}{5R}

Dove M e R sono rispettivamente la massa e il raggio del pianeta e G la costante di gravitazione universale di Newton.

In particolare per distruggere la Terra servirebbero circa 2.25×1032 Joule di energia: uno sproposito.

Pensate che il Sole per produrre questa energia, tramite fusione nucleare, impiega circa una settimana. Ipotizziamo quindi di riuscire a convertire l’intera massa dell’ipermateria in energia, tramite la famosa relazione E=mc2, diciamo, con un’efficienza del 10%.

Questo vuol dire che per distruggere un pianeta simile alla Terra sarebbero necessari circa 2,5×1016Kg di ipermateria, ovvero circa il doppio della massa di Fobos, il più grande dei satelliti di Marte. Un sacco di massa.

Per voi, ora, ho una buona notizia e parecchie cattive.

La buona notizia è che considerando tutta l’ipermateria che abbiamo immagazzinato nella Morte Nera per poter avere una gravità “terrestre” possiamo permetterci quasi quarantamila ricariche, quindi quarantamila distruzioni di pianeti terrestri prima di esaurire il carburante.

Una buona autonomia insomma.

Adesso sedetevi perché arrivano le cattive notizie.

In primo luogo ogni volta che distruggiamo un pianeta la gravità sulla nostra stazione diminuisce perché ci stiamo alleggerendo; dunque dopo un certo numero di pianeti distrutti ci troveremmo a fluttuare nella Morte Nera avendo consumato parte della sua massa.

I veri problemi, però, riguardano una cosa detta conservazione della quantità di moto.

Avete presente cosa succede quando spariamo un proiettile con un cannone? Il cannone rincula in direzione opposta a quella del proiettile.

Il nostro problema è che abbiamo indirizzato in una sola direzione un’immensa quantità di energia che comporterebbe un rinculo della Morte Nera ad una velocità di circa 800 m/s.

A peggiorare ulteriormente la situazione c’è il fatto che, se ipotizziamo di trovarci in orbita attorno ad Alderaan ad una distanza pari alla distanza Terra-Luna (circa 380 000 Km), la stazione orbiterebbe con una velocità di circa 1 Km/s. Dopo aver distrutto il pianeta, però, verrebbe a mancare l’attrattore gravitazionale che ci tiene in orbita, con la spiacevole conseguenza che, oltre al rinculo, cominceremmo a muoverci lungo la tangente all’orbita alla medesima velocità.

Un po’ come quando facciamo roteare un filo con all’estremità un peso e improvvisamente lo lasciamo andare.

In poche parole dopo aver distrutto il pianeta, a meno che la nostra stazione non sia dotata di retrorazzi estremamente potenti – e con estremamente potenti intendo molto, molto potenti – ci troveremmo ad avere una bomba, con la capacità di distruggere quasi 40 000 terre, totalmente fuori controllo alla deriva nello spazio.

Non male insomma.

Prima di concludere fatemi ringraziare i ragazzi di Star Wars News Italia e di Star Wars Libri e Comics per aver condiviso con me la loro immensa conoscenza su questo fantastico universo e per avermi guidato nella giusta direzione senza lasciarmi preda del lato oscuro.

Davide Laudicina

Laureato in Fisica all’Università di Milano-Bicocca, attualmente frequento il corso di laurea magistrale in Fisica Teorica. Orgogliosamente Nerd, nel tempo libero ho sviluppato una dipendenza da serie TV, fumetti e libri e una malsana attitudine nel perdermi durante escursioni in montagna.

Fonti e approfondimenti:

  1. https://www.nasa.gov/feature/facts-and-figures;
  2. https://starwars.fandom.com/wiki/Main_Page;
  3. Feinstein, Zachary. “It’s a Trap: Emperor Palpatine’s Poison Pill.”arXiv preprint arXiv:1511.09054(2015);
  4. Boulderstone, David, Calum Meredith, and Simon Clapton. “A2_8 That’s No Moon.”Physics Special Topics 9.1 (2010);
  5. https://web.archive.org/web/20100715200549/http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/sunfact.html.

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