Un discorso epistemologico sulla complessità nelle Scienze della

Come si ottiene quella che noi chiamiamo
una “giusta” temperatura
“La Terra si trova esattamente alla distanza dal Sole necessaria
per rimanere nell’intervallo di temperatura favorevole
alla vita’’. Questa affermazione più volte ribadita è
in parte vera e in parte falsa. È vera nel senso che è stato
calcolato che la zona abitabile attorno al Sole è compresa
tra 0,95 e 1,01 unità astronomiche, per cui se la Terra fosse
più vicina al Sole di 7,5 milioni di km, oggi assomiglierebbe
a Venere, mentre se fosse più lontana di 1,5 milioni di
km somiglierebbe a Marte. Ḕ falsa se consideriamo che la
temperatura media che spetterebbe alla superfi cie terrestre,
ricavata da semplici calcoli sull’equilibrio radiativo, risulta
di 255 K, cioè circa 18 gradi centigradi sotto zero, e pertanto
non è tale da rendere il pianeta abitabile.
Senza l’effetto serra dovuto all’atmosfera, la temperatura
media terrestre sarebbe infatti ben lontana, inferiore di circa
33 gradi, da quella attuale. E questa situazione viene evidentemente
mantenuta in equilibrio da qualche miliardo di anni.
Il meccanismo di autoregolazione termica deve essere
estremamente preciso ed effi cace. Se l’effetto serra si riduce
(ad esempio per variazioni nella composizione e nella
concentrazione dei gas serra, quali l’anidride carbonica o la
stessa acqua, o per diminuzione della radiazione solare), tutta
l’acqua del pianeta rischia di convertirsi in breve tempo
in ghiaccio. Se l’effetto serra aumenta, l’acqua degli oceani
evapora lentamente e il pianeta si avvolge di nubi soffocanti
come quelle di Venere, a dispetto della sua posizione astronomica
privilegiata.
Pochi gradi centigradi in più o in meno signifi cano caldo
umido o freddo secco su tutta la Terra, ma già dieci gradi in
più o in meno possono signifi care lo scompenso degli equilibri
che regolano la vita. Stiamo quindi attenti a non giocherellare
con il termostato della Terra.
L’effetto serra è costellato di meccanismi a retroazione
sia positiva che soprattutto negativa, alcuni dei quali chiariti,
altri ancora da decifrare.
Come esempio di meccanismo a retroazione negativa si
può citare quello relativo al processo di emissione previsto
dalla legge di Stefan-Boltzmann, che stabilisce che la quantità
di radiazione emessa dalla superfi cie unitaria di un corpo
nero nell’unità di tempo è proporzionale alla quarta potenza
della temperatura di emissione del corpo nero stesso (la
Terra non è proprio un corpo nero, ma ci si avvicina). Il che
vuol dire che, più l’atmosfera si riscalda, più radiazione essa
emette verso lo spazio, per cui il sistema tende a stabilizzarsi
abbastanza presto ad una temperatura di poco più elevata di
quella iniziale.
Come processo a retroazione positiva si può ricordare
quello ben noto ai glaciologi del Quaternario, per cui un
aumento temporaneo di temperatura nel corso di una fase
glaciale, che causi una diminuzione della superfi cie terrestre
ricoperta dai ghiacci, fa diminuire l’albedo planetaria, cioè
la percentuale di energia solare rifl essa direttamente nello
spazio. Ciò causa un ulteriore aumento di temperatura che
accelera la fusione dei ghiacci e il processo si autoeccita
sempre più velocemente fi nché non rimangono quasi più
ghiacci da fondere.
Un altro meccanismo a retroazione positiva avviato
dall’aumento dell’effetto serra si innesca con l’aumento del
contenuto atmosferico in vapore acqueo conseguente ad una
più intensa evaporazione alla superfi cie degli oceani. Il processo
prosegue con un ulteriore incremento dell’effetto serra
a causa del maggiore assorbimento della radiazione infrarossa
da parte di una aumentata quantità di vapor d’acqua
nell’atmosfera. Il conseguente incremento di temperatura
causa una evaporazione ancora più intensa, e così via in accelerazione
progressiva. In realtà il discorso a questo punto
si fa complicato, perché l’aumento di vapore acqueo provoca
anche sicuramente un aumento dell’indice di nebulosità,
il quale causa a sua volta:
• un aumento dell’albedo planetaria, e quindi effetti non
trascurabili di raffreddamento del sistema climatico, con
ritorno alle condizioni di evaporazione precedenti (retroazione
negativa); ma anche
• un incremento dell’effetto serra legato all’aumentata
presenza delle nubi, che trattengono il fl usso uscente
di radiazione infrarossa, con aumento di temperatura e
conseguente ulteriore aumento dell’indice di nebulosità
(retroazione positiva).
Pare che i due meccanismi possano fornire effetti complessivi
di segno opposto a seconda della quota a cui si formano
le nubi.
Sarebbe troppo lungo analizzare i diversi e talora contrastanti
meccanismi che regolano l’effetto serra terrestre, ma
una cosa è certa: una volta (auto)regolato il termostato sulla
temperatura necessaria per avere sulla Terra acqua liquida e
tiepida in abbondanza (e si tenga conto che nei primi 2 miliardi
di anni di vita del Sistema Solare, pare che il Sole riscaldasse
la Terra molto meno di oggi, all’incirca un quarto
in meno), da qualche miliardo di anni l’effetto serra “spontaneo’’
è stato in grado di bilanciare l’incremento graduale
di radiazione e soprattutto di contrastare qualsiasi tentativo
di perturbazione termica eccessiva, da qualsiasi parte
provenisse: catastrofi cosmiche, irregolarità astronomiche a
varia ciclicità, emissione eccessiva di gas vulcanici, mutamenti
profondi nella confi gurazione di oceani e continenti e
chissà quanti altri eventi ancora tutti da scoprire.
Approfi ttiamo comunque dell’occasione per avvertire
che questo non ci autorizza a cessare di preoccuparci per le
variazioni dell’effetto serra indotte dalle attività antropiche:
non è alla scala della vita umana che si ristabiliscono gli
equilibri perturbati.
Questo è un esempio del tipo di risposte che si possono
Geoitalia 36, 2011 13