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Giocando con l'aria come i delfini

E’ opinione comune che lo sviluppo dell’intelligenza sia proprio dell’uomo, una dote naturale o frutto di studio e applicazione. Sbagliato: è il gioco. E ce lo insegnano i delfini. Pochi dubitano che essi siano animali molto intelligenti, ma pochi sanno che questa loro caratteristica nasce dalla loro immaginazione e fantasia. Se vi è capitato di osservarne qualcuno presente nei grandi acquari, avete forse avuto la fortuna di vedere in diretta la loro costruzione di bolle di aria a forma di anello (bubble rings) con cui giocano. 

 

 

Questa attività è per loro niente più che un piacevole passatempo, che fanno solo quando vogliono, e non su apposito comando o con un bel premio come ricompensa. Se non avete visto niente di simile dal vivo, potete rimediare con i filmati presenti in rete, sicuramente molto affascinanti come quello che vi segnaliamo sopra. E se non siete sufficientemente contenti, potete addirittura divertirvi voi stessi, in piscina o al mare, ad imitarli, creando facilmente delle grosse bolle ad anello che risalgono fino in superficie. Non ci credete? Formate un piccolo orifizio con le vostre labbra, chiudendole come quando volete baciare dolcemente una bella ragazza (non quel bacio umido e appiccicoso di vostra nonna!). Aumentate quindi la pressione dell’aria nella vostra bocca, e fate uscire una piccola quantità d’aria aprendo e chiudendo rapidamente le labbra, come in un botto istantaneo, e il gioco è fatto. Al resto ci penserà la Natura. Già, perché la stessa Fisica che si insegna a scuola, e che si sperimenta tutti i giorni in tantissime situazioni, rende conto dello spettacolo delle bolle ad anello.Le bollicine d’aria che si formano in acqua sono usualmente di forma sferica, come la forma di tantissime cose in Natura.

La spiegazione è semplice. La sfera è il solido geometrico che ha la minima superficie con il massimo volume, per cui (a parità di peso) se non volete buttare via una quantità eccessiva di buccia, è meglio se mangiate un’arancia piuttosto che una banana. Nel caso delle bolle d’aria, funziona alla stessa maniera che con un palloncino: la superficie di un palloncino è elastica e tende a diminuire la superficie (anzi, se non fate un nodo, tale elasticità farà fuoriuscire l’aria). Questa proprietà fisica si chiama tensione superficiale, ed è essa responsabile della forma delle bollicine. La storia, però, non finisce qui, perché se la bolla è in movimento, la sua forma cambia, diventa più “aerodinamica”. E se le loro dimensioni aumentano, 10 centimetri o più (come nel caso dei delfini), le sorprese aumentano parimenti.

Infatti, se si gonfia un palloncino un po’ troppo, e le sue dimensioni sono molto grandi, la sua superficie elastica è molto più vulnerabile a deformazioni che si inducono su di esse. Nelle bolle d’aria in acqua, allo stesso modo, la minore tensione superficiale fa sì che il botto istantaneo che le ha generate deformi la originaria forma sferica in una “a fungo” (proprio come si ha in un fungo atomico), il gambo del fungo indicando la direzione lungo la quale abbiamo sparato l’aria. Con uno di quei bei nomi che piacciono tanto a noi scienziati, questo fatto è una conseguenza della “conservazione della quantità di moto”: l’aria sparata nella bolla ha una certa velocità nella direzione del botto, e tale velocità viene comunicata alle parti d’acqua intorno alla bolla, che si muovono quindi nella stessa direzione iniziale, deformando la bolla d’aria stessa. L’immissione d’aria nella bolla termina bruscamente con il botto, per cui il gambo del fungo sparisce. Rimane la sola cappella che, grazie al movimento vorticoso dell’acqua lungo la direzione del gambo, la deforma ancora di più facendola assumere finalmente la forma ad anello. Ed è proprio il moto vorticoso dell’acqua intorno alla superficie dell’anello (accompagnato da un analogo moto vorticoso dell’aria, in direzione opposta, all’interno della bolla) che rende stabile la bolla stessa, non permettendo che si distrugga. Essa, dunque, può muoversi liberamente sott’acqua e, se non stimolata a muoversi dai delfini o da altro in una direzione diversa, risalirà verso la superficie come è esperienza comune per tutti i corpi meno densi dell’acqua (qui il nome altisonante è quello della legge di Archimede). Vi sembra incredibile che i delfini sappiano tutta questa Fisica? E’ probabile. Ma è altrettanto incredibile sapere che il procedimento descritto sopra, che possiamo utilizzare anche noi, non è l’unico che essi utilizzano per creare bolle ad anello con cui giocare. Infatti si è visto che altre volte essi generano prima il moto vorticoso dell’acqua con la loro coda, dopodiché si spostano e immettono aria proprio dove hanno generato quei vortici. Insomma, saltano qualche passaggio di quelli descritti sopra, ma alla fine formano ugualmente bolle ad anello, magari facendole muovere in orizzontale, piuttosto che in verticale.Questi e altri modi che i delfini utilizzano per creare i loro oggetti di gioco sono delle forti indicazioni a favore di una “autocoscienza” che questi mammiferi sembrano avere. Le loro sorprendenti abilità, che testimoniano per la loro intelligenza, nascono soprattutto dal gioco e dalla sperimentazione. Nella loro evoluzione non avranno certamente avuto un Galileo che abbia insegnato loro come capire il mondo che ci circonda. L’attitudine al gioco è però la stessa di noi umani: noi ci trastulliamo con cannocchiali, acceleratori di particelle e quant’altro, e loro con bolle ad anello. Incredibile davvero quanto si possa imparare dai delfini!

S. Esposito, fisico