Con miliardi di bambini in tutto il mondo che attendono con ansia i loro regali, Babbo Natale (o Santa Claus) e le sue renne devono viaggiare a velocità incredibili per consegnarli tutti in una sola notte.
Ma sapete che quando un oggetto si muove a velocità elevate, la luce che emette cambia colore? Questo fenomeno è dovuto all’effetto Doppler, che riguarda l’influenza della velocità sulla lunghezza d’onda delle onde, come il suono o la luce. Quando la luce cambia colore a causa della velocità, si parla di spostamento verso il rosso o verso il blu, a seconda della direzione del movimento.
Immaginate se potessimo osservare il famoso naso rosso di Rudolph con uno dei nostri telescopi: potremmo sfruttare l’effetto Doppler per calcolare la velocità di Babbo Natale. Questo principio non solo ci permetterebbe di tracciare il percorso di Babbo Natale, ma è anche uno strumento fondamentale in astronomia per studiare gli oggetti celesti.
Quanto devono viaggiare Babbo Natale e le sue renne? Preparatevi per un po’ di matematica natalizia leggera. Ho elaborato un metodo, basato su un calcolo proposto nel 1998, per determinare la velocità necessaria affinché Rudolph e Babbo Natale possano consegnare tutti i regali. Consideriamo che ci siano circa 2 miliardi di bambini al di sotto dei 14 anni nel mondo e che il 93% dei paesi celebri il Natale, quindi ipotizziamo che il 93% di tutti i bambini partecipi alle festività.
Considerando che Babbo Natale porta doni solo ai bambini che credono veramente, e assumendo la stessa percentuale di credenti per fascia d’età riscontrata negli Stati Uniti, ci ritroviamo con circa 690 milioni di bambini destinatari dei regali. Con una media di 2,3 bambini per famiglia nel mondo, Babbo Natale deve visitare circa 300 milioni di famiglie. Distribuendo equamente queste famiglie su una superficie terrestre abitabile di 69 milioni di chilometri quadrati, considerando oceani, deserti, Antartide e montagne, Babbo Natale deve percorrere 144 milioni di chilometri la notte di Natale, quasi la stessa distanza tra la Terra e il Sole.
Fortunatamente, Babbo Natale ha a disposizione i fusi orari, con 35 ore tra la consegna del primo e dell’ultimo regalo. Supponendo che impieghi metà del tempo per entrare ed uscire da ogni famiglia, gli rimangono 17,5 ore o 0,2 millisecondi per famiglia. Le restanti 17,5 ore le utilizza per spostarsi tra le famiglie. La mia ipotesi è che per consegnare tutti i regali, Babbo Natale debba viaggiare a una velocità sorprendente di 8,2 milioni di chilometri all’ora, corrispondente allo 0,8% della velocità della luce.
Ma come potremmo misurare la velocità di Babbo Natale utilizzando il naso di Rudolph? Supponiamo di voler verificare se la velocità effettiva di Babbo Natale corrisponde alla nostra ipotesi. Una normale telecamera di velocità non sarebbe sufficiente, ma possiamo fare affidamento sui telescopi sulla Terra che utilizzano la spettroscopia per misurare il colore di un oggetto.
La renna guida di Babbo Natale, Rudolph, è nota per il suo naso rosso rubino. Se riuscissimo a osservare Babbo Natale con i telescopi, potremmo utilizzare il colore del naso di Rudolph per calcolare la sua velocità attraverso l’effetto Doppler, che spiega come la velocità influenzi la lunghezza d’onda della luce. Questo perché il naso di Rudolph non apparirebbe così rosso se stesse viaggiando a velocità elevate.
sketchplanations, CC BY-NC
Links:
