Anders Jonas Ångström: L'uomo che leggeva la luce solare

Nel 1862 un fisico svedese puntò uno spettroscopio verso il Sole, fotografò ciò che ne ricavò e annunciò che l'atmosfera solare contiene idrogeno. Fu un'affermazione di portata sbalorditiva — che la composizione chimica di un oggetto a 150 milioni di chilometri di distanza potesse essere determinata da un modello di linee scure — ed era corretta. Da allora, l'astronomia è stata chimica.

Da Medelpad a Uppsala

Ångström nacque il 13 agosto 1814 a Lögdö, a Timrå, nella provincia svedese settentrionale di Medelpad, figlio di Johan Ångström. Studiò a Härnösand e si trasferì a Uppsala nel 1833 per entrare all'università, dove divenne docente di fisica nel 1839 — a venticinque anni, in un'istituzione che lo avrebbe trattenuto per il resto della sua carriera.

Il suo percorso iniziale passò per l'astronomia piuttosto che per l'ottica di laboratorio. Nel 1842 andò all'Osservatorio di Stoccolma per acquisire esperienza pratica di osservazione e nel 1843 fu nominato conservatore dell'Osservatorio Astronomico di Uppsala. La combinazione plasmò tutto ciò che seguì: era un fisico che sapeva come puntare uno strumento verso il cielo e un astronomo praticante che capiva di cosa fosse fatta la luce.

L'articolo del 1853

Il suo lavoro fondamentale, Optiska undersökningar (Indagini ottiche), fu presentato all'Accademia di Stoccolma nel febbraio 1853, dopo essere stato pubblicato con un'impronta del 1852. In esso dimostrò che la scintilla elettrica produce due spettri sovrapposti, uno appartenente al metallo dell'elettrodo e l'altro al gas attraverso il quale passa la scintilla. Districare i due è la prima mossa essenziale dell'analisi spettrale: stabilisce che uno spettro può essere scomposto nei contributi separati delle sostanze che lo producono.

Il risultato più profondo venne dal ragionamento piuttosto che dall'apparato. Basandosi sulla teoria della risonanza di Eulero, Ångström dedusse che un gas incandescente emette raggi luminosi della stessa rifrangibilità di quelli che può assorbire — che una sostanza emette esattamente le lunghezze d'onda che assorbe. Questo è il principio che rende le linee scure nello spettro solare leggibili come firme chimiche. Aveva formulato, nel 1853, una legge di assorbimento che sarebbe stata in qualche modo modificata e successivamente conosciuta con il nome di un altro uomo: la legge di Kirchhoff sulla radiazione termica.

Trascurato, poi no

Il suo contributo fu, per dirla con le parole semplici del verbale, trascurato per diversi anni. Il riconoscimento arrivò tardi e dall'estero. Nel 1870 fu eletto membro straniero della Royal Society e nel 1872 quell'ente gli conferì la Rumford Medal, con Edward Sabine che osservò che il principio che aveva stabilito "gli dà il diritto di essere annoverato tra i fondatori della spettroscopia". Nel 1873 fu eletto all'Institut de France. Si era unito alla Reale Accademia Svedese delle Scienze molto tempo prima, nel 1850.

Nel 1858 succedette ad Adolph Ferdinand Svanberg alla cattedra di fisica a Uppsala e dal 1861 rivolse la sua attenzione quasi interamente allo spettro solare.

La mappa del Sole

Il risultato sull'idrogeno del 1862 dipendeva dal coniugare lo spettroscopio con la fotografia, che permetteva di registrare le linee invece di limitarsi a scorgerle e abbozzarle. Sei anni dopo, nel 1868, arrivò il suo capolavoro: Recherches sur le spectre solaire, una mappa dello spettro solare normale contenente misurazioni dettagliate di oltre mille linee spettrali. Divenne il riferimento standard per una generazione di astronomi.

Conteneva anche un errore che dice molto sullo scrupolo del lavoro. Le sue misurazioni erano imprecise di circa una parte su settemila o ottomila — non perché la sua tecnica fosse scarsa, ma perché lo standard del metro che aveva usato era leggermente troppo corto. L'errore era nel righello, non nell'occhio, e la sua dimensione è la misura della sua precisione: un errore di una parte su ottomila è ciò che conta come un difetto nel lavoro di Ångström.

Nel 1867 divenne la prima persona a esaminare lo spettro dell'aurora boreale, rilevando e misurando la caratteristica linea luminosa nella sua regione giallo-verde. Si sbagliò su un'implicazione, credendo che la stessa linea apparisse nella luce zodiacale, ma l'osservazione stessa aprì lo studio spettroscopico dell'alta atmosfera.

Magnetismo e calore

La spettroscopia non fu la sua unica occupazione. Studiò il trasferimento di calore e il magnetismo terrestre, registrando le fluttuazioni magnetiche in tutta la Svezia nel 1852 e nel 1853. L'Accademia delle Scienze di Stoccolma gli consegnò anche i dati magnetici raccolti durante il viaggio intorno al mondo della HSwMS Eugenie tra il 1851 e il 1853, una riduzione che completò solo poco prima della sua morte — un servizio nazionale laborioso e poco glamour del tipo che divora le carriere.

Perché Anders è chiamato un genio

La qualità è la precisione coniugata all'inferenza — la capacità di effettuare misurazioni abbastanza fini da sostenere un argomento, e poi vedere quale argomento sostengono. Due mosse lo definiscono. La prima, nel 1853, fu teorica: ragionare dalla teoria della risonanza di Eulero fino alla conclusione che un gas incandescente emette esattamente le lunghezze d'onda che assorbe, il che converte uno spettro da curiosità a impronta chimica. La seconda, dal 1861 in poi, fu esecutiva: misurare mille linee solari con precisione sufficiente affinché l'atlante risultante governasse il campo, e usare il risultato per stabilire che una stella contiene idrogeno. Il divario tra queste due cose — un'idea sulla risonanza e sapere di cosa è fatto il Sole — è l'intera astrofisica, e lui l'ha colmato.

Il controargomento onesto è che condivide il merito e, sulla questione più importante, ha perso il nome. La legge di Kirchhoff porta il nome di Kirchhoff; la versione di Ångström fu formulata per prima ma fu in qualche modo modificata in seguito, e il suo lavoro rimase inosservato per anni mentre altri costruivano sullo stesso terreno. Non fondò alcuna scuola di pensiero e non lasciò alcuna teoria generale della materia e della radiazione. Il suo grande atlante conteneva un errore sistematico ereditato da un metro campione difettoso, e il suo lavoro sull'aurora includeva un'affermazione errata sulla luce zodiacale. Ciò che non è discutibile è il verdetto di Sabine quando la Royal Society gli consegnò finalmente la Rumford Medal nel 1872: il principio che ha stabilito gli dà il diritto di essere annoverato tra i fondatori della spettroscopia. Intere scienze non hanno molti fondatori.

Eredità

Sposò Augusta Bedoire nel 1845, figlia di una famiglia di mercanti di Stoccolma di origine ugonotta; il loro figlio Knut, nato nel 1857, divenne a sua volta fisico. Ångström morì di meningite a Uppsala il 21 giugno 1874, all'età di cinquantanove anni, con le riduzioni magnetiche della Eugenie appena terminate.

Il suo nome sopravvive in tre luoghi. Un cratere sulla Luna lo porta. Il Laboratorio Ångström dell'Università di Uppsala, che ospita fisica, matematica, ingegneria, chimica e fisica spaziale, lo porta. E, in modo più duraturo, l'ångström — un decimiliardesimo di metro, l'unità in cui si misurano le lunghezze d'onda della luce e la spaziatura tra gli atomi nei solidi — lo porta in ogni articolo di cristallografia e spettroscopia ancora scritto oggi. Un uomo il cui grande lavoro fu rovinato da un metro leggermente corto finì come un'unità di misura.