domenica 22 dicembre 2013

Italia, terra di scosse

Certo, lo so che siete abituati a sentire parlare di galassie, stelle, roba oscura su questo blog. Ma da italiano non posso dimenticare il fatto che l'Italia è una regione ad elevato rischio sismico.
Non sono un esperto di terremoti e sismicità ma mi sembrava comunque giusto affrontare l'argomento in questo blog ad un certo punto.

Per fortuna in Italia esiste l'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) che monitora le scosse sismiche che avvengono in Italia.
Ma non solo. l'INGV è presente in rete con un bel sito (http://www.ingv.it/it/), su Twitter (https://twitter.com/INGVterremoti) con un servizio di notifica dei terremoti avvenuti in Italia con magnitudo maggiore di 2.5 e anche uno splendido blog (http://ingvterremoti.wordpress.com).

Una cosa interessante è parlare della scala Richter e del modo in cui si misurano le intensità dei terremoti. Non voglio dilungarmi sui dettagli (potete trovare tutte le informazioni su Wikipedia). L'unica cosa che mi preme dire è che la scala Richter è una scala scientifica che si basa sul confronto tra lo spostamento rivelato da un sismografo rispetto ad uno calibrato in maniera standard. Inoltre la scala Richter è una scala logaritmica. Che vuol dire?
Vuol dire che la differenza di un valore nella scala corrisponde ad una differenza di dieci volte in intensità. Cioè un terremoto di magnitudo 6 è dieci volte più forte di un terremoto di magnitudo 5.
Probabilmente questo lo avrete già sentito dire. Allora vi propongo un nuovo modo di vedere la cosa (che poi non è altro che un semplice conto matematico). Usando lo stesso calcolo di sopra, possiamo affermare che un terremoto di magnitudo 6 è circa il doppio più intenso di un terremoto di magnitudo 5.7. Questo giusto per dirvi che quando sentite parlare di scosse con magnitudo ravvicinate questo non significa che i terremoti abbiano la stessa intensità.
Comunque, come dicevo, non sono un esperto e quindi lascio la parola ai veri esperti del settore. Su YouTube c'è il canale dell'INGV (https://www.youtube.com/user/INGVterremoti?feature=watch) a cui consiglio di iscrivervi caldamente. Nel frattempo vi consiglio anche la visione di questo video (diviso in due parti) a mio avviso estremamente educativo, soprattutto per una persona che vive in Italia e soprattutto per i ragazzi che, da adulti, abiteranno la penisola e avranno la responsabilità di far i vivere a loro volta i propri figli in sicurezza in una terra fantastica ma martoriata dalla sismicità.
Per finire, vorrei ricordare, come viene fatto nel video, che non è possibile prevedere i terremoti e inoltre vorrei ringraziare tutti i ricercatori dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia per il lavoro quotidiano che svolgono.


Prima Parte



Seconda Parte




sabato 21 dicembre 2013

Un Sole a spicchi

Il Sole è la stella più vicina a noi.
Più o meno tutti, da bambini, hanno avuto l'arduo compito di disegnare il Sole. Davvero arduo ma tuttavia non impossibile visto che il Sole, appunto, è lì in cielo tutti i giorni. E dunque via con il disegnare una palla gialla, magari con delle linee simboleggianti i raggi che arrivano sino a noi sulla Terra per scaldarci.
Ma il Sole è davvero una palla gialla?
L'immagine astronomica del giorno della NASA (che potete vedere ogni giorno su questo sito http://apod.nasa.gov o su questa pagina +Astronomy Picture of the Day (APoD) ) è dedicata al Sole. Vediamola e poi proviamo a spiegare di che si tratta:


A prima vista sembra il segnapunti del famoso gioco di società Trivial Pursuit, ma in realtà è una foto del Sole. Beh, una serie di foto sovrapposte del Sole, a dire il vero. Lo spicchio più grande giallo-rosso è il Sole osservato nello stesso intervallo di lunghezze d'onda alla quali il nostro occhio è sensibile.
Per quanto riguarda i piccoli spicchi invece abbiamo il Sole visto a diverse lunghezze d'onda nell'ultravioletto (lunghezze d'onda più piccole di quelle della luce visibile).
Partendo da sinistra abbiamo onde elettromagnetiche dell'ordine di un centinaio di miliardesimi di metro (spicchio rosa) a una decina di miliardesimi di metro (spicchio verde).

Bene, ora alcune domande sorgono spontanee.
Domanda Uno: ma dunque il Sole non è giallo?
Domanda Due: perché ci sono differenze nelle diverse lunghezze d'onda?
Proviamo a rispondere.
Quando gli astrofisici misurano quanta radiazione elettromagnetica proviene dal Sole per uno specifico intervallo di lunghezza d'onde ottengono una curva chiamata curva di corpo nero. Brevemente, un corpo nero è un corpo ideale che è in grado di assorbire tutta la radiazione incidente (cioè in pratica non riflette nulla) e che si trova in equilibrio termico. Il classico esempio di corpo nero è una scatola con un forellino. Dunque, dall'esterno, la radiazione entra nella scatola; se assumiamo che la radiazione, una volta entrata può uscire solo di nuovo attraverso il forellino. Supponiamo che all'interno della scatola ci sia una certa temperatura e quindi di essere in una situazione di equilibrio termico. La radiazione che fuoriesce dal forellino è trascurabile e quindi non pregiudica l'equilibrio termico. Ecco, questo sarebbe un corpo nero (ci torneremo in futuro su questo blog, tranquilli).
In termini generali, ogni cosa che ha una temperatura maggiore dello zero assoluto (-273.15 °C) emette questo tipo di radiazione. A quale lunghezza d'onda viene emessa questa radiazione? Ecco, la lunghezza d'onda corrispondente al picco di emissione dipende dalla temperatura del corpo.
Le stelle non sono prettamente dei corpi neri tuttavia la radiazione emessa può essere approssimata con quella di corpo nero. Ecco qualche esempio:


Nella figura qui sopra abbiamo tre curve di emissione di tre stelle differenti. Ricordiamo che piccole lunghezze d'onda vuol dire colore blu-violetto, grandi lunghezze d'onda corrispondono ad un colore rosso. Come potete vedere il Sole si trova nel mezzo di questo "arcobaleno" che è appunto il famoso giallo che usavamo da bambini!
Inoltre potete anche vedere che le stelle più calde sono blu, mentre quelle più fredde sono rosse; un fatto, questo, che spesso abbiamo ripetuto in questo blog usando l'esempio del fabbro e del metallo. Ora avete una spiegazione diciamo più seria.

Comunque, provando a rispondere alla Domanda Uno e Due contemporaneamente e guardando ancora la curva corrispondente al Sole, notiamo che sì, il picco corrisponde al giallo ma c'è emissione di radiazione anche ad altre lunghezze d'onda seppur in minor quantità. Studiare la radiazione emessa a queste lunghezze d'onda è essenziale.

Infatti la superficie del Sole è "gialla" e ha una temperatura di circa 5700 °C ma le cosiddette eruzioni solari possono raggiungere temperature anche molto (ma molto) più elevate: tipo 6 milioni °C! In questo caso dunque avrete ormai capito che non possiamo osservare questi fenomeni nello stesso intervallo di lunghezze d'onda della luce visibile; questo perché un oggetto che emette nella luce visibile ha una temperatura più bassa.
Per la temperatura delle eruzioni solari vanno bene circa 10 miliardesimi di metro.
Inoltre, studiando il Sole a diverse lunghezze d'onda si possono studiare meglio anche i fenomeni che coinvolgono il campo magnetico solare.
Ma ora basta, ho parlato troppo. E' giunto il momento di goderci il video che mostra gli spicchi solari ruotare:




Comunque ragazzi tranquilli, non era mia intenzione rimproverarvi o spaventarvi: nei vostri splendidi disegni, il Sole giallo va benissimo!




venerdì 20 dicembre 2013

Quasi stelle, ma anche no

Quando un non-addetto-ai-lavori si avvicina all'astrofisica ci sono tante cose che vorrebbe chiedere all'addetto-ai-lavori. Ma solitamente si finisce sempre con parlare di materia oscura, energia oscura e con una botta di vita magari di buchi neri. Insomma, tutta roba di cui sappiamo poco o nulla se non che esiste (?).
Ma se da un lato più o meno tutti sanno di cosa si tratta quando si nominano queste strane cose di cui non sappiamo assolutamente nulla, quando invece si parla di cose che si studiano da decenni ci facciamo soltanto affascinare dal solito nome fuori dall'ordinario. E a volte non si sa esattamente di cosa si stia parlando.
A questo punto è chiaro che stia per fare un esempio. Già, per esempio, parliamo dei quasar. Forse pensate che siano meno affascinanti dei buchi neri? Beh, se lo pensate vi farò cambiare idea per una ragione molto semplice (che vi spiegherò dopo).
Comunque, torniamo a noi. I quasar.

Come da titolo, quasar non è altro che un acronimo: "QUASi stellAR object".  Cioè, quindi sono stelle? Assolutamente no. Si pensava fossero stelle. Infatti quando furono scoperti la prima volta intorno agli anni sessanta gli astronomi non osservavano altro che un oggetto puntiforme usando un normale telescopio, esattamente quello che si osserva quando si guarda una stella. La realtà del quasar viene rivelata però a differenti lunghezze d'onda. Per esempio osservando quel puntino luminoso con un radio telescopio oppure ai raggi-X. Questo è esattamente quello che accadde quando i quasar furono scoperti per la prima volta. Non solo. Se si osserva l'emissione di un quasar (il cosiddetto spettro) ebbene esso non ha niente a che vedere con quello di una normale stella. E quindi forse non è proprio con una stella che si ha che fare.
Per dimostrarvi che non vi racconto bugie, inserisco una bella fotografia (in banda ottica) che ritrae il primo quasar scoperto della storia chiamato 3C273 (e, bisogna dirlo, scoperto da Allan Sandage) dove potrete notare le inesistenti differenze da una stella.

Quasar 3C273 osservato in ottico (Fonte: http://svendfreytag-astroimaging.com)

E se invece, per esempio osiamo osservarlo in, che ne so, raggi-X? Già fatto. E cosa si osserva? Ecco a voi:

3C273 visto dal satellite Chandra della NASA (Fonte:chandra.harvard.edu).
Si vedono dei jet!
Apro parentesi. Questa cosa, lasciatemelo dire prima di spiegarvi cosa accade, è fantastica. Cioè, pensateci un secondo sopra. Noi quando osserviamo il cielo stellato che tanto ci fa essere romantici in fondo vediamo solo la radiazione in una piccola regione dello spettro elettromagnetico. In realtà, c'è molto di più. Ricordatevelo, c'è molto di più. Ed è fantastico. Chiusa parentesi.
Inoltre, non l'avevo ancora detto, ma questi oggetti mostrano uno spostamento verso il rosso molto alto. Quindi sono non solo al di fuori della nostra galassia, ma sono altre galassie!
Dunque, chiaramente, non abbiamo a che fare con una stella. Tuttavia il nome quasar è rimasto.
Ricapitolando, quello che accade è che in queste galassie esiste qualche meccanismo che le fa essere tremendamente potenti sotto il punto di vista dell'emissione di radiazione. Tanto potenti che, nel caso ad esempio di 3C273, non siamo riusciti a capire subito che si trattasse di una galassia poiché l'emissione energetica era completamente dominata da questo misterioso meccanismo di cui andremo a parlare tra pochissimo.

Dunque la domanda giusta adesso è la seguente: cosa c'è in quelle galassie in grado di sprigionare un'energia luminosa anche centinaia di volte più potente di quelle di una galassia normale?
Bella domanda.
Si pensa che il responsabile di questo "spreco" di energia sia proprio un buco nero posto al centro delle galassie. La materia nelle zone centrali cade sul buco nero e questo accrescimento sprigiona l'energia che osserviamo. Probabilmente, a causa della presenza di forti campi magnetici, questa energia viene sprigionata in direzioni particolari dando vita ai famosi jet. Ovviamente i buchi neri di cui stiamo parlando non sono semplici buchi neri. Si tratta di buchi neri milioni (o anche miliardi) di volte più massivi del Sole!
Ottimo. Ma sono sicuro che questa cosa non vi ha lasciato indifferenti. Infatti sono certo che avrete pensato che anche la Via Lattea ha un buco nero centrale un milione di volte più massivo del Sole: è la nostra Galassia un quasar?
La risposta é: no. Ma magari lo è stato in passato allora?
La risposta in questo caso è: non lo sappiamo. Forse sì. O forse no. Magari un giorno lo scopriremo.
Inoltre c'è da aggiungere una cosa alla risposta a questa domanda. Tutti i quasar osservati si trovano a grande distanza da noi. Ora, siccome la velocità della luce non è infinita e l'universo in aggiunta si espande, la luce di un quasar lontano ci mette un certo quantitativo di anni per raggiungerci. Quindi vuol dire che non osserviamo i quasar come sono oggi, ma piuttosto come erano in passato. Ovvero più si guarda lontano più si guarda indietro nel tempo.
Quindi di conseguenza possiamo dire che se i quasar si trovano praticamente tutti a grande distanza allora vuol dire che erano più comuni in passato che al tempo d'oggi.
Una bella domanda sarebbe ora: ma come mai?
Questa non è una bella domanda. E' una straordinariamente difficile domanda a cui rispondere!
Praticamente non si sa. Forse l'attività nucleare è solo una fase della vita delle galassie, come l'adolescenza, se volete!

Ah, dimenticavo. Non ci sono solo i quasar. C'è una miriade di galassie (tutte classificate con nomi diversi che non vi sto ad elencare) che presentano segni di enorme emissione energetica. C'è chi emette in maniere assurda in onde radio, chi in raggi-X, chi ha la controparte ottica puntiforme (i quasar, appunto), eccetera, eccetera.
Gli astrofisici hanno chiamato queste galassie con un nome solo, in definitiva: galassie attive.
Se vi capita di andare in giro per conferenze o leggere articoli di astronomia troverete scritto l'acronimo "AGN" (Active Galactic Nuclei) quando si parla della grande famiglia di super-galassie a cui, tra l'altro, appartengono anche i quasar come sotto categoria.
Se abbiamo parlato solo di quasar è perché sono stati i primi ad essere stati scoperti e inoltre hanno fornito l'ispirazione per il titolo.
Insomma, cari appassionati di astronomia voi avete perfettamente ragione: la materia oscura, l'energia oscura sono affascinanti, non v'è dubbio alcuno. E sono anche delle sfide davvero appassionanti per le capacità umane di comprendere la Natura. Ma l'astronomia non è solo questo. Ci sono parecchie altre cose su cui gli astrofisici si spaccano la testa che sono altrettanto interessanti. Anzi, vi dirò di più. Forse sono più interessanti. Perché in realtà gli AGN non sono ancora stati perfettamente compresi, vero, ma almeno li osserviamo e magari potrebbero darci una mano a capire ancora meglio come si è evoluto l'universo. E chissà magari anche a gettare luce sui buchi neri.
E poi, comunque, il vero motivo per cui ho scritto questo post è il seguente: i quasar non sono altro che galassie. Certo, speciali galassie; magari galassie un po' birichine, ma sempre galassie. Non lo dimenticate.


P.S. Per approfondire ecco qualche bel link:
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/quasar.html
http://chandra.harvard.edu/xray_sources/quasars.html

domenica 8 dicembre 2013

Viaggio nella Via Lattea


Il video qui sopra è un video fantastico.
Il viaggio inizia nel centro della nostra galassia dove si presume ci sia un buco nero supermassivo. Per definizione il buco nero non lo possiamo vedere perché, appunto, è nero. Allora come facciamo a sapere che abbiamo a che fare con un tale oggetto da quelle parti? Perché possiamo osservare il moto delle stelle nel centro della galassia. Dalle caratteristiche di tali orbite gli astrofisica possono ricavare diversi parametri, tra cui una stima della massa del sistema (cioè in un singolo caso, del sistema stella+altro oggetto). Dato che viene fuori una massa di un milione di masse solari, l'unica spiegazione possibile è quella di un buco nero (anche perché le stelle mediamente hanno una massa solare e comunque le più massive non vanno oltre uno-due centinaia di masse solari).
Ma finora abbiamo parlato del cuore della nostra galassia. In realtà la regione centrale vera e propria è chiamata "bulge" ed è molto più estesa della zona-buco-nero come potete vedere dal video. Cosa c'è nel bulge? Forse meglio dire cosa non c'è: il gas (attenzione: quando in astrofisica si dice che qualcosa non c'è vuole sempre dire che le quantità sono trascurabili!). Quindi in pratica non abbiamo formazione stellare visto che il gas freddo è un ingrediente essenziale. E dunque? Dunque abbiamo un'evoluzione passiva della regione centrale; cioè le stelle invecchiano proprio come la gente in quei paesini di provincia giocando a carte davanti al bar.
Lo so cosa vi state chiedendo: ma queste stelle non muoiono? Tutte le stelle muoiono, naturalmente. Ma la durata di una stella dipende dalla massa: più la stella è massiva, più "carburante" consuma, meno vive. E così se abbiamo stelle vecchie esse sono tutte stelle di piccola massa. Ma non solo! Le stelle piccole sono anche le più (relativamente) fredde (parliamo dai 3000 ai 6000 gradi più o meno). E dunque appaiono di colore rosso (al contrario quelle più calde sono blu). Si tratta dello stesso fenomeno che si può ammirare quando si lavora il metallo: quando esso è incandescente è caldissimo; man mano che si raffredda diventa sempre più rosso.
Ma adesso usciamo dal bulge.  E arriviamo nel disco stellare. Come potete osservare dal video ci sono delle zone scure che non permettono di osservare le regioni centrali: si tratta di presenza di polvere. Si tratta di piccoli pezzi di silicati (mix di ossigeno e silicio) e di grafite (quella delle matite, quindi carbonio). La polvere, oltre a fare tante belle cose, è importante per le lunghezze d'onda a cui possiamo osservare la luce proveniente dal centro. Infatti la polvere blocca la luce visibile e ri-emette a lunghezze d'onda più lunghe (tipo infrarosso).
Quindi nel disco abbiamo: le stelle, il gas e la polvere. Perché il disco appare blu? L'abbiamo detto poco prima: c'è il gas e si formano le stelle. Dunque mediamente abbiamo anche stelle giovani nel disco rispetto al nulla del bulge.
Continuando a vedere il video, ad un certo punto spuntano fuori degli oggetti chiamati ammassi globulari (Globular Clusters nel video). Cosa sono? Si tratta di sistemi stellari che contengono un centinaio di migliaia di stelle. Sono gli oggetti più vecchi dell'universo. Niente gas da quelle parti e una densità di stelle altissima (ma tutte vecchie, per il solito discorso). Comunque se volete stimare l'età dell'universo, dovrete fare i conti con gli ammassi globulari, sappiatelo!
Ma attorno al disco non ci sono solo ammassi globulari: ci sono anche delle stelle le quali fanno a formare il cosiddetto alone stellare.
E per finire, la nostra benamata materia oscura in cui la Via Lattea è placidamente immersa. E di cui non sappiamo niente a parte il fatto che ci deve stare.
Ah, dimenticavo. L'ESA ha realizzato questo video per spiegare cosa la prossima missione GAIA andrà ad osservare: ovvero misurerà la distanza delle stelle nella regione mostrata nel video. Questo permetterà una migliore calibrazione delle distanze cosmologiche. Per maggiori informazioni vedi qui.
Ah, dimenticavo ancora: GAIA dovrebbe essere lanciato il 19 dicembre 2013. Segnatevi la data!
Bene, il nostro breve viaggio è finito. Sì, è vero, conosciamo il contesto. Ma c'è ancora tanto (troppo?) da comprendere.


domenica 10 novembre 2013

Un foglio da piegare 12 volte

Si sente spesso dire in giro che non è possibile piegare un foglio di carta su se stesso più di sette volte. E provando a farlo viene sicuramente da crederci. Per fortuna, però, la scienza si basa sul metodo scientifico; ciò vuol dire che se si trova un esperimento che contraddice la teoria finora comunemente accettata allora la teoria va rivista.
Poi, si sa, le cose capitano per caso. Accade, per esempio, che una professoressa voglia assegnare un credito extra a scuola. E siccome lei le cose le sa dice: "Va bene ragazzi. Un credito extra a chi piega un foglio di carta 12 volte".
Una ragazza di nome Britney Gallivan ci prova. Senza riuscirci.
Ma Britney non demorde.
Allora ci prova con un foglio d'oro e riesce nell'impresa di piegarlo 12 volte. Ottimo!
Ma la Prof. non ci sta: ha detto carta e carta deve essere se Brittany vuole il credito.
Benissimo, pensa Britney. Ma le cose devono essere fatte con calma, si sa. Allora si arma di carta non per piegarla ma per scriverci sopra.
Pensa che ti ripensa e ragiona che ti ri-ragiona, Britney trova un'equazione che lega tra loro tre quantità: lo spessore di un foglio, la lunghezza di un foglio e il numero di volte in cui vogliamo piegare un foglio nella stessa direzione. (La formula con annessa dimostrazione è qui.)
Viene fuori che per piegare un foglio di carta 12 volte tale foglio deve essere lungo poco più di un chilometro! (in realtà il tutto dipende anche dallo spessore).
Comunque Britney ha la testa dura e trova una particolare azienda che produce una particolare carta igienica che era proprio quello di cui aveva bisogno.
Insomma Britney è pronta. E inizia a piegare. In un solo giorno non solo supera il comune-pensato-mai-provato-record di piegare un foglio di carta sette volte. Ma arriva anche a 10. E poi 11. E alla fine la tanto agognata dodicesima volta documentata con una foto (se l'è meritata, direi).

La scienza ha funzionato ancora. (Fonte: http://pomonahistorical.org/12times.htm)
Ovviamente poi la Prof. ha concesso il credito a Britney!
Tutto è bene quel che finisce bene.
Ma ora possiamo anche sognare in grande. Infatti, poiché possiamo piegare un foglio di carta quante volte vogliamo a patto di averne uno abbastanza lungo, ci possiamo chiedere fin dove possiamo arrivare: il Monte Bianco? L'Everest? Addirittura, la Luna?
Per rispondere a queste domande vi invito caldamente a vedere il video qui sotto (sono disponibili anche i sottotitoli in italiano).


Quindi piegate un foglio di carta 45 volte e arriverete sulla Luna! Formula alla mano, bisognerebbe solo trovare un foglio lungo quasi sette mila miliardi di miliardi di chilometri e poi iniziare a piegarlo in due. Facile, no?


venerdì 8 novembre 2013

Virare per Marte

L'India ha inviato una sonda su Marte per testare il loro apparato tecnologico. Tra circa 300 giorni la sonda dovrebbe iniziare ad orbitare attorno al pianeta rosso.
Più che parlare di questa notizia (comunque importante) volevo semplicemente prendere spunto da un'infografica che mostra il viaggio che farà la sonda.


Infographic: How India's Mars Orbiter works.
Source SPACE.com: All about our solar system, outer space and exploration.

Come potete vedere, al momento del lancio Terra e Marte sono relativamente vicini,  ma la sonda deve seguire una particolare traiettoria per essere "catturata" dal pianeta rosso. Probabilmente non ci trovate nulla di nuovo in tutto ciò, ma dato che si parla sempre di viaggi su Marte mi sembra istruttivo vedere insieme un possibile tragitto che una navicella spaziale dovrebbe fare per portare della gente su Marte.
La strada dunque non è diritta, ci sono delle belle curve (da cui il titolo di questo post).
Tutto questo è comprensibile: la sonda risente comunque e sempre dell'attrazione gravitazionale del Sole e quindi è costretta a "cadere" sul Sole. Si salva solo essendo catturata da Marte e iniziando dunque ad orbitare attorno al pianeta.
Altra cosa da notare sono i dettagli della partenza e dell'arrivo.
Per lasciare la Terra la sonda deve compiere alcuni giri (con razzi accesi) per guadagnare la velocità necessaria per sfuggire all'attrazione della Terra; dopodiché la sonda spegne i razzi e segue la sua orbita di caduta attorno al Sole; d'altra parte, una volta nei pressi di Marte, i razzi devono essere accesi di nuovo per frenare la sonda e permettere quindi la "cattura".
Insomma, tutto questo per dire che c'è della gente che calcola, misura e pensa a quale sia la maniera migliore per mandare una sonda su di un altro pianeta ottimizzando costi e sfruttando al massimo il materiale (la gravità in questo caso) a disposizione.
E inoltre non si può scherzare: bisogna essere precisi!
Tuttavia, al di là dei tecnicismi una magnifica bellezza può essere contemplata: la nostra sicurezza nella comprensione del moto dei pianeti, la straordinaria disposizione della Natura a lasciarsi comprendere e i nostri decisi passi avanti nel campo della tecnologia si possono tutti ammirare ogni volta che una missione del genere viene progettata.


lunedì 4 novembre 2013

Rotolamento di ruote

Lo so. L'ultimo post di questo blog risale ad un mese fa e innanzitutto chiedo perdono. Ora, il titolo di questo post sembra descrivere una cosa davvero banale. Già, una ruota rotola. Altrimenti perché chiamarla ruota?


Ma la vera domanda, la domanda seria che ci faremo in questo post è un'altra: perché la ruota rotola?
Infatti, potrebbe benissimo strisciare come fa ad esempio uno scatolone (il quale, no, non ruota affatto). La prima risposta che viene in mente a questo punto è: perché la ruota ha una certa simmetria circolare e quindi ruota (ammetto che, con l'esempio dello scatolone, vi ho indotto a pensare questa cosa). Comunque possiamo tranquillamente affermare che la ruota è stata costruita con quella simmetria proprio per permetterle di ruotare, questo sì.
Tuttavia, una ruota e una superficie non bastano per avere una ruota che rotola, per quanto banale possa sembrare. E qui qualcuno dirà: ma certo, si pensi infatti ad una ruota sul ghiaccio!
Ottimo, ci siamo quasi. Ci siamo accorti che non tutte le superfici sono uguali. Cosa le differenzia? Semplicemente il fatto che non sono uguali: ovvero sono fatte di materiali e strutture differenti che tradotto vuol dire di atomi e disposizioni di atomi differenti.
Pensate, siamo partiti da una ruota che banalmente ruota e ci siamo trovati a parlare di atomi: tornate indietro nel tempo a spiegarlo all'inventore della ruota!
Ma torniamo a noi. Il fatto che le superfici siano diverse tra loro porta al concetto di attrito. Se prendiamo una ruota (sempre la stessa) e la mettiamo a contatto con superfici diverse avremo diversi comportamenti nell'interazione tra ruota e superficie. Quello che vediamo noi (esseri macroscopici!) non è altro che una resistenza al moto della ruota.
Cominciamo dal ghiaccio: in questo caso abbiamo una scarsissima resistenza al moto degli oggetti, cioè l'attrito è bassissimo, cioè gli oggetti sul ghiaccio si muovono facilmente. Risultato finale: ruota o scatolone che sia, entrambi scivolano e si divertono sul ghiaccio.
Andiamo sull'asfalto ora. Le cose saranno diverse perché l'asfalto è diverso dal ghiaccio. E siccome anche una ruota è diversa da uno scatolone probabilmente adesso dipende anche dall'oggetto che poniamo sull'asfalto.
Per semplicità, supponiamo che scatolone e ruota siano fatti dello stesso materiale. Cosa cambia allora? La geometria dell'oggetto! Infatti uno scatolone ha un'ampia superficie d'appoggio, ovvero un lato intero dello scatolone è poggiato sull'asfalto. Nel caso della ruota abbiamo che solo una piccola parte è poggiata sull'asfalto.
Bene, ci siamo.
Se proviamo a dare una piccola spinta allo scatolone: niente, troppo pesante e rimane fermo. Ora proviamo con la ruota: rotola!
Cosa succede con la ruota che invece non accade con lo scatolone? Il punto è che l'attrito tiene ferma la piccola superficie d'appoggio della ruota. Questa agisce da perno e permette a tutto il resto della ruota di muoversi in avanti con una leggera spinta.
E fin qui ci siamo, tutto sembra come dire...banale, appunto.
Ma se avete letto fino a qui allora vorrei premiarvi con una domanda molto più interessante.
Abbiamo detto che l'attrito permette alla ruota di rotolare. La domanda ora è: perché una ruota che rotola dopo un po' rallenta e si ferma? Questa è proprio una bella domanda!
Infatti ho cercato, nella prima parte di questo post, di esporvi l'importanza dell'attrito nel rotolamento così che nessuno ora si azzarderebbe a dire che è proprio l'attrito a fermare la ruota perché, in realtà, l'attrito permette il rotolamento! Anzi, siccome all'inizio la ruota è ferma e solo grazie all'attrito si mette a rotolare dobbiamo anche dire che l'attrito in realtà aumenta la velocità della ruota!
Sembra un enigma e invece non lo è. Ci deve essere qualcosa che rallenta la ruota, per forza.
Ho detto per forza, perché dovrà trattarsi di una "forza", appunto!
Forza peso, cioè gravità?  No. La gravità agisce verticalmente nel centro di massa della ruota quindi, poiché agisce al centro, non ha alcun effetto sulla rotazione.
Eppure abbiamo già parlato dell'ingrediente che ci serve per risolvere questo mistero: si tratta della piccola superficie d'appoggio della ruota.
Dunque, forza normale altresì chiamata reazione vincolare del piano d'appoggio? Sì.
Infatti, siccome la superficie di appoggio della ruota non è un punto, allora questa forza, che agisce comunque verticalmente, non agisce direttamente passando per il centro della ruota. Sì, lo so. Ci vuole un disegno:

E potremmo anche essere tutti d'accordo. Ma sono certo che voi vi state chiedendo perché la forza normale frena la ruota. 
Vediamo di capirlo. Ritorniamo all'attrito e proviamo a riesaminare il tutto più in dettaglio. Come abbiamo detto la nostra ruota rotola intorno al suo centro (il puntino nero in figura) e lo fa grazie all'attrito. 
Ma come agisce l'attrito in un moto di rotolamento? 
Quello che accade è esattamente l'analogo di quello che accade quando apriamo una porta. Infatti una porta può ruotare attorno ad un lato imperniato al muro. Una volta aperta la porta, se si spinge nei pressi della maniglia la porta si apre facilmente (quindi ruota). D'altro canto si fa molta più fatica ad aprire una porta se si prova a spingere nei pressi del lato imperniato.  Questo ci insegna che è importante non solo avere una forza ma anche applicarla ad una certa distanza dal centro di rotazione.

E l'attrito agisce esattamente come la nostra mano nell'aprire una porta. Quindi non deve sorprendere che pur essendo una forza che punta nella direzione opposta a quella in cui si muove la ruota, l'attrito sia il responsabile della rotazione. Infatti guardando la figura si capisce che l'attrito, "tirando" da quella parte fa proprio ruotare la ruota in avanti. La stessa cosa succede con la forza normale a patto di cambiare la nostra prospettiva; con l'attrito stavamo considerando una forza orizzontale e una distance centro-forza verticale e quindi la nostra "porta" era posizionata verticalmente. Ora abbiamo una forza verticale e una distanza centro-forza orizzontale e quindi dobbiamo pensare ad una "porta" orizzontale, cioè premiamo dal basso per aprire la porta verso l'alto. Ma se le cose stanno così allora la nostra "porta" ruoterà proprio nel senso opposto al rotolamento. Ecco cosa fermerà la ruota, or dunque!

Quindi, alla fine, la domanda di apertura di questo post non era così banale, dai. Però, con l'ausilio del meccanismo della "porta" siamo riusciti a rispondere a una di quelle domande che non ci poniamo mai e la cui risposta diamo spesso per scontata (nel senso che non ci prestiamo tanta attenzione).
Sicuramente è più semplice avvicinarsi alla scienza o eccitarsi per la scienza parlando di buchi neri (di cui parleremo, ve lo prometto) o di grandi botti (big bang) mentre invece potrebbe essere (come da titolo di questo post) un "rotolamento di ruote" parlare di argomenti più terra-terra come quello affrontato in questo post. Si può fare divulgazione anche con una ruota e con una porta e sono certo che si può restare stupefatti anche nel porsi domande apparentemente semplici ma che invece nascondono un fondo di complessità (non eccessiva) che magari richiede solo un pizzico di concentrazione (come questo esempio della ruota) piuttosto che un radicale cambio di mentalità (l'espansione dell'universo, per esempio).
Ricordatevi sempre che la fisica è ovunque!


venerdì 4 ottobre 2013

Fare tardi agli appuntamenti

Sono le 15. E avete un appuntamento alle 16. Siccome siete i tipici ritardatari c'è solo una cosa da fare: correre.

Certo, parliamoci chiaro. Questo comporta vari problemi tecnici, tipo arrivare stravolti, magari spettinati, sicuramente sudati. Ma stiamo divagando.

Torniamo alla fisica. Perché tutto questo c'entra con la fisica. In generale si può sempre creare un legame con la fisica prendendo spunto dalla vita quotidiana. Comunque, finora abbiamo parlato di un tipico evento da esseri umani; nel seguito magari stravolgeremo un po' la faccenda con della roba da fantascienza ma spero di rendere l'idea.

E infatti ecco che arriva subito lo stravolgimento. Supponiamo che l'appuntamento sia davvero molto, ma che dico molto, moltissimo, ma che dico moltissimo, immensamente lontano. E ovviamente supponiamo che sia raggiungibile a piedi!
Dunque abbiamo bisogno di correre veloce, molto veloce (potrei emulare la frase precedente ma lo evito). Ovviamente sappiamo tutti che non si può andare più veloci della luce, cioè non si possono superare i 300 mila km al secondo. Ragazzi è così, fatevene una ragione. Come direbbe (forse?) qualcuno in Italia, non stiamo qua a correre più dei fotoni.
Ma supponiamo comunque di metterci a correre ad una velocità molto vicina a quella della luce.
Ora in questo caso le cose cambiano. Perché non è detto che il vostro orologio segni la stessa ora dell'orologio dell'amico/a o innamorato/a che vi aspetta.

Ciò è spiegato dalla teoria della Relatività. La quale appunto si chiama così per dirci che la misura del tempo e delle lunghezze dipende dall'osservatore che compie queste misure. Per fortuna poi la Relatività ci dice anche come confrontare queste misure. Per semplicità supponiamo di non avere a che fare con campi gravitazionali.
Dunque ricapitoliamo prima di andare avanti. Voi state correndo molto velocemente e qualcuno (che chiameremo, casualmente, Paola) vi sta aspettando per il vostro appuntamento.
Allora Paola fa il seguente ragionamento: "Bene, Sandro parte da una distanza pari a tot km da qui e va a tot km orari. Quindi impiegherà tot minuti (ore? Speriamo di no, sennò facciamo tardi!) per arrivare qui da me".

Ovviamente Sandro parte alle 15 (stesso orario che, in quel momento, Paola misura dal suo orologio). Ora, il fatto che lui si muove mentre Paola sta ferma non rende le cose uguali dai due punti di vista.
La teoria della Relatività ci dice la seguente cosa: l'intervallo di tempo misurato da un orologio in movimento è minore dell'intervallo di tempo misurato da un orologio fermo.
Dunque il nostro impareggiabile Sandro corre, suda e arriva, secondo il suo orologio, che ne so (sparo!) alle 16 in punto, viaggiando a poco più della metà della velocità della luce. Sandro ovviamente è felicissimo perché, probabilmente per la prima volta nella sua vita, è arrivato in orario e Paola sarà felice.

Ma quando arriva, invece Paola è, da più di dieci minuti perché ama l'anticipo anche più della puntualità, arrabbiatissima!
Infatti secondo Sandro, lui ha impiegato un'ora per arrivare. Ma in realtà la sua misura è differente da quella effettuata da Paola a causa dell'elevata velocità con cui viaggiava. Risultato: l'orologio di Paola misura le 16:10 e probabilmente la prima mezz'ora dell'appuntamento non sarà così esaltante!
Ma lasciamo i due alle loro faccende e torniamo a noi.

Naturalmente, in questo esempio, abbiamo considerato una velocità molto elevata, circa 150 mila km al secondo. Nessuno può correre così velocemente, nemmeno Usain Bolt.
Nella vita di tutti i giorni abbiamo a che fare con velocità molto più piccole di quelle della luce e questo spiega per quale motivo non abbiamo a che fare con cose come quelle descritte in questo post. Ovviamente questo non vuol dire che non esistano effetti relativistici; piuttosto che essi sono così piccoli che sono difficilissimi da misurare e quindi possono essere trascurati nei calcoli "umani".
Come sempre, nello spirito di questo blog, non mostro alcuna formula (la quale comunque, in poche parole, può essere trovata qui).
Vi dico comunque che, come avrete già capito, la quantità fondamentale è il rapporto tra la velocità con cui ci si muove e i celeberrimi 300 mila km/s alias velocità della luce.
Comunque alla fine, la cosa importante che voglio dire a tutti voi cari amici oltre che la morale che la fisica ci insegna in tutto questo è: non fate tardi agli appuntamenti se non volete fare arrabbiare nessuno.  Oppure, se proprio il ritardo vive e lotta con voi, avete una fantastica scusa nel caso non siate proprio precisi ad uno dei vostri appuntamenti: "Scusami - perché bisogna sempre e comunque scusarsi se si è in ritardo - ma anche se avessi viaggiato ad una velocità prossima della luce, i nostri orologi avrebbero segnato ore diverse - è fisica, non lo dico io - e quindi sarei arrivato in ritardo comunque."
Tranquilli, la risposta sarà sempre e comunque, nei secoli dei secoli: "Beh, non potevi partire prima?".



domenica 29 settembre 2013

Otto minuti

Cosa accadrebbe se il Sole sparisse proprio in questo istante?
Il Sole dista dalla Terra circa 150 milioni di chilometri. Dunque, siccome la velocità della luce è di circa 300 mila chilometri al secondo, questo vuol dire che l'ultimo scampolo di luce partito dal Sole arriverebbe sulla Terra dopo otto minuti. Dunque noi ci accorgeremmo, visivamente, della scomparsa del Sole solo dopo otto minuti.
Ma, un momento. Qui bisogna un attimo riflettere. Noi, come pianeta Terra, ci stiamo muovendo intorno al Sole (cadendo, per la precisione) a causa dell'interazione gravitazionale tra il nostro pianeta e la nostra stella.
Quindi se il Sole dovesse sparire così, all'improvviso, verrebbe anche a mancare la "forza di gravità". E quindi ci dovremmo accorgere della scomparsa del Sole prima, quando la luce ci sta ancora arrivando.




E invece no.
Infatti non casualmente ho messo tra virgolette l'espressione "forza di gravità". Mi spiego.
Per come l'ha concepita Newton, l'interazione gravitazionale avviene istantaneamente, ovvero l'informazione gravitazionale si muove a velocità infinita. Ma, invece, per come ha descritto le cose Einstein, nessuna interazione può viaggiare più veloce di 300 mila chilometri al secondo. Come se ne esce? Senza traumi.
Infatti la teoria della Relatività Generale prevede una velocità per l'informazione gravitazionale (la quale si propaga sotto forma di onde gravitazionali) e tale velocità è uguale alla velocità della luce.
Dunque, ci accorgeremmo della mancanza del Sole, sia visivamente che gravitazionalmente, comunque sempre dopo otto minuti.

Attenzione: questo non vuol dire che la gravitazione di Newton è da buttare nel cestino. Insomma, come abbiamo visto prima, come concetti con Einstein siamo ad un livello più profondo della fisica. In termini di applicabilità, la teoria di Newton precisamente si può utilizzare solo nei casi in cui le velocità del nostro problema sono molto, ma molto, più piccole della velocità della luce.

Quindi il detto "godetevi questo minuto come se fosse l'ultimo" è classico mentre, relativisticamente parlando dovremmo dire  "godetevi questi ultimi otto minuti come se fossero gli ultimi".


giovedì 26 settembre 2013

Cosmiconference

Se stasera siete liberi, non avete niente da fare e non volete guardarvi Inter-Fiorentina, allora avete l'occasione giusta per fare domande sull'universo e sulle galassie.
Infatti questa sera alle 21:15 sarò ospite dell'Osservatorio astronomico di Perinaldo per fare una chiacchierata, come dire, galattica!

Se vi va, collegatevi su questo sito per seguire l'evento in diretta: http://www.astroperinaldo.it/dirette/

Se purtroppo avete impegni, non disperate! Potrete rivedere l'evento sul sito dell'osservatorio nei prossimi giorni (che ne so, se proprio non potete fare a meno di vedere l'Inter e la Fiorentina...).

Vi aspetto!


domenica 22 settembre 2013

Il Grande Dibattito

Questa è una storia vera, una storia di scienza. Una storia, essenzialmente. Dove due scienziati hanno discusso, hanno avuto idee diverse di cui, ovviamente, solo una era quella esatta. Ma in questa storia, poi, chi ha avuto l'idea esatta ne ha anche avuta una sbagliata. Cioè gli scienziati sono alla ricerca della verità non sono i custodi della verità. Comunque, iniziamo.

Qualche anno dopo la pubblicazione da parte di Albert Einstein della teoria della Relatività Generale (1915), nel mondo astronomico ci fu un acceso dibattito sulla natura di alcuni oggetti osservati dell’universo allora conosciuto. Stiamo parlando delle "nebulose".

Il 26 aprile del 1920, in un meeting dell'American Association for the Advancement of Science, due astronomi presentarono, indipendentemente l'uno dall'altro, alcuni risultati sulla struttura dell’universo. 

I protagonisti della nostra storia furono Harlow Shapley e Heber Curtis. 


Il dibattito che ne venne fuori fu abbastanza controverso ed entrambi i contendenti avevano ragione su alcuni fatti e completamente torto su altri.

Shapley era convinto che la Via Lattea costituisse l’intero universo e dunque riteneva che le strane nebulose a spirale che erano state osservate fossero oggetti appartenenti alla nostra galassia. Ovviamente queste cose non se l'era inventate di sana pianta ma aveva un motivo valido per credere ciò;  infatti, per rendere ancor più valide le sue conclusioni, utilizzò i dati del collega olandese Adrian van Maanen, il quale sostenne di essere riuscito ad osservare che la "nebulosa" di Andromeda fosse in rotazione.
In particolare aveva misurato il periodo di rotazione dei bracci a spirale di Andromeda. Confrontando tale stima con le dimensioni allora conosciute per una galassia a spirale saltava fuori che un tale periodo di rotazione fosse troppo piccolo e violava il limite di velocità di rotazione imposto dal valore della velocità della luce. Dunque van Maanen (e poi Shapley) affermava che la nebulosa di Andromeda fosse parte della Via Lattea (le misure di van Maanen, però, si rivelarono più tardi errate).

L’altro contendente di questa singolar tenzone, Curtis, affermava invece che le nebulose, come quella di Andromeda, fossero altre galassie, proprio come la Via Lattea. A favore della sua tesi portò come argomento il numero di novae rivelate nella “nebulosa di Andromeda”; infatti Curtis si chiedeva come potesse essere possibile che ci fossero più novae in una ristrettissima zona della galassia che non nel resto della Via Lattea.
Le osservazioni successive dimostrarono che ad avere torto era Shapley, ma questo non vuol dire che non sia stato comunque capace di concepire delle ottime idee. 


Curtis e Shapley.

Shapley infatti, studiando la distribuzione degli ammassi globulari, capì che il centro della galassia era situato in direzione della costellazione del Sagittario e concluse quindi che il sistema solare dovesse trovarsi nella periferia della Via Lattea piuttosto che nelle zone centrali. Questa tesi non era assolutamente condivisa da Curtis, il quale riteneva che il Sole fosse al centro della nostra galassia.

Risulta davvero curioso notare come Shapley, il quale pensava che la Via Lattea fosse l’intero universo, affermava, in modo scientifico, che il Sole fosse situato in periferia di quell’ipotetico universo monogalattico, mentre Curtis, che ipotizzò appunto l’esistenza di altre galassie, non riuscì ad abbandonare l'idea che il Sole fosse al centro di qualcosa. 

E con questo si chiude la nostra (breve) storia. Siccome ogni storia, di solito, ha una morale, se proprio vogliamo, la morale di questa storia è: la scienza è fatta da essere umani. La scienza si fa portando evidenze a favore o contro una teoria. La scienza è dinamica, nel senso che può cambiare da un giorno all'altro la teoria dominante a patto di avere delle prove. Insomma, la scienza è fatta da essere umani e essere umani vuol dire fare scienza.



giovedì 19 settembre 2013

Cos'è l'analemma?

Subito la risposta fotografica: ecco l'analemma.



Adesso proviamo a spiegare.
L'immagine qui sopra è stata scattata sempre dalla stessa posizione, alla stessa ora, in diversi giorni durante l'anno. Il soggetto dal sorriso smagliante ritratto è il nostro carissimo Sole.
Il Sole si muove durante l'anno? Dai su, non facciamo i medievali!
Lo sappiamo tutti che la Terra si muove attorno al Sole durante l'anno.
La spiegazione è appunto questa combinata con il fatto che l'asse terrestre è inclinato di circa 23 gradi.
E perché una parte dell'analemma è più grande dell'altra? Bella domanda. La risposta é: la Terra durante il suo moto di rivoluzione percorre un'orbita ellittica.
Non vi piace questo fatto? Mettete la Terra su di un'orbita circolare e avrete due lobi uguali.
Non vi piace proprio l'analemma? Allora dovete raddrizzare l'asse terrestre e in quel caso vedrete il Sole sempre nella stessa posizione. Ma attenzione! In questo caso non solo sparirebbe l'analemma, ma anche le stagioni!

Dunque la combinazione di asse inclinato e orbita ellittica è la spiegazione di tutto ciò. Se andate bene con l'inglese e avete un po' di tempo da dedicare all'analemma, vi suggerisco questo sito (http://www.analemma.com/Pages/framesPage.html) non tanto per le spiegazioni quanto per le animazioni che potete trovare; quest'ultime, se tenete a mente che la figura dell'analemma è dovuta all'inclinazione dell'asse terrestre e all'orbita ellittica attorno al Sole, risultano a mio avviso molto chiare e semplici da comprendere.



lunedì 16 settembre 2013

Caldo Caldino Calduccio

Riscaldamento globale? I dati dicono di sì.



Sulle cause di questo si è discusso e si discuterà tantissimo per moltissimo tempo. In parole povere, l'effetto serra è la seguente cosa: la radiazione emessa dal Sole (nell'intervallo di lunghezze d'onda corrispondenti a quelle della luce visibile, cioè dal rosso al blu) raggiunge il nostro pianeta il quale viene riscaldato. Successivamente la Terra, appunto riscaldata, emette a sua volta radiazione infrarossa. Questo è un meccanismo generale che riguarda tutti i corpi che si riscaldano. Infatti molte volte in televisione per osservare le persone di notte si utilizzano telecamere in grado di rivelare la luce infrarossa.
Comunque, il punto è che non è detto che tutta questa radiazione infrarossa riesca ad attraversare la nostra atmosfera. Perché? A causa dell'anidride carbonica e del metano, per esempio, che assorbono questa radiazione infrarossa e quindi l'atmosfera si riscalda.
E questo lo sanno tutti. Quello che forse molte volte si ignora (o forse viene dato per scontato...) è che il principale attore del riscaldamento tramite effetto serra è, udite udite, l'acqua!
Infatti l'effetto serra prodotto dall'acqua è quasi il doppio di quello prodotto dall'anidride carbonica. Se non ci credete potete sempre leggere questo articolo scientifico che lo dimostra (tabella 3 del file che potete scaricare a questo link).
Voi direte: quindi non bisogna aggiungere acqua nell'atmosfera? Non è esatto. Infatti l'acqua arriva nell'atmosfera tramite evaporazione e questo processo non avviene a caso ma è guidato da precise equazioni fisiche (che nello spirito del blog non citeremo se non tramite link). Vi basti sapere che se arriva troppo vapore acqueo nell'atmosfera quello che accade è che si formano le nuvole e poi ci sono le precipitazioni (piovose o nevose) ed entro poche settimane tutto torna alla normalità.
Il problema è che il vapore acqueo agisce da "amicone" dell'anidride carbonica e, come risultato finale, ne amplifica gli effetti legati al riscaldamento globale (ecco un altro link per gli appassionati di articoli scientifici).
Proviamo a spiegare in poche parole cosa accade. L'acqua si comporta da gas serra. Quindi alza le temperature e fa evaporare altra acqua. Se non aggiungessimo nulla il risultato sarebbe una variazione della temperatura certamente ma entro un certo periodo anche un assestamento della situazione a causa dell'effetto di autoregolazione dell'acqua citato prima.
Invece noi aggiungiamo anche anidride carbonica, anch'esso un gas serra. Quindi le temperature si alzano e evapora altra acqua in aggiunta a quella che evaporerebbe normalmente a causa del vapore acqueo soltanto. Risultato: le temperature si alzano ancora di più.
Questo comporta che, a causa del vapore acqueo, anche piccoli aumenti del livello di anidride carbonica sono sufficienti a riscaldare il pianeta.Dunque, ricapitolando, il riscaldamento globale é un fenomeno che, come abbiamo visto dal video di inizio post è ampiamente confermato, e il meccanismo in atto meritava un poco di spazio anche qui su Quantizzando.


Dunque riassumendo, la Terra ha un effetto serra "proprio", dovuto al vapore acqueo e che permette una sorta di autoregolazione della temperatura e quindi ci permette di vivere. Però, aggiungere altri gas, chiamati appunto "serra", non fa altro che aumentare l'effetto di riscaldamento del pianeta.
Ho voluto raccontare qualcosa sul riscaldamento globale perché si parla spesso di anidride carbonica e va bene, ma poco spesso si spiega cosa accade grazie anche all'azione dell'amicone vapore acqueo.

Il riscaldamento globale é un problema e siamo tenuti ad occuparci di ciò con estrema urgenza se vogliamo ancora un pianeta capace di sostenere la vita per ancora molti anni.



mercoledì 11 settembre 2013

Luna rossa

Quando si ha un'eclissi di Luna (totale o parziale) solitamente si ottiene una cosa del genere:


Cioè, la Luna diventa rossa. A cosa è dovuto questo curioso fenomeno?
Innanzitutto fughiamo ogni dubbio: la Luna non brilla di luce propria in quanto non è una stella che produce fotoni nel suo nucleo. La Luna riflette la luce. L'effetto principale è la riflessione della luce solare ma, come possiamo appunto ammirare durante le eclissi, anche la luce terrestre viene riflessa.
Un momento! La Terra non è una stella, quindi come fa ad avere una luce? E infatti non ha una luce.
La Terra riflette la luce del Sole. In che modo? Ne abbiamo già parlato su Quantizzando: si tratta dello stesso processo che rende il cielo blu.
Quello che accade dunque è che la luce blu viene diffusa nell'atmosfera mentre la luce rossa agisce e passa indisturbata. Questo è il motivo per cui il Sole appare rosso all'orizzonte.
Dunque ricapitoliamo: il Sole illumina la Terra. La luce blu viene diffusa dall'atmosfera mentre la luce rossa arriva e viene riflessa dalla Terra. Quando si ha un'eclissi la Luna si trova a passare nell'ombra della Terra, in un punto in cui la luce del Sole non arriva. Qui la Luna viene dunque illuminata dalla luce riflessa della Terra la quale, per i motivi appena descritti, è rossa.
Quando la prossima eclissi capiterà nelle vostre zone, se i vostri figli ve lo chiederanno ora sapete cosa rispondere. Alla grande!


martedì 10 settembre 2013

Perché il cielo di notte è buio?

In questo post vedremo come con pochi fatti sia possibile porsi delle domande assolutamente intelligenti.
Il fatto a cui ci vogliamo riferire è il seguente: la notte è buia.
E allora? Qual è il problema? Oppure: grazie, è la scoperta dell'acqua calda visto che di notte il Sole illumina l'altra metà della Terra.
Già, probabilmente vi ho fatto notare un fatto abbastanza ovvio e me ne scuso.
Un fatto molto ovvio e con una spiegazione altrettanto ovvia (la Terra ruota su se stessa, il Sole è dall'altra parte). Ma, come sempre, c'è un ma.

Infatti nel cielo ci sono le stelle. No, dico, non una, ma miliardi addirittura (in realtà moltissime di più ancora). Quindi, insomma, in un certo senso dovrebbero fare abbastanza luce per le nostre notti.
E invece non ci siamo, perché le stelle le vediamo come puntini minuscoli. Addirittura gli antichi pensavano che il cielo fosse un enorme telo e le stelle rappresentassero dei piccoli fori. Così, per dire.
Però uno potrebbe anche pensare che, siccome ci sono talmente tante stelle, alla fine, ovunque io guardi una stella il mio occhio la deve pur sempre beccare. Vero, ma qui si fanno delle assunzioni senza citarle. In particolare, per avere un occhio-cecchino di stelle dobbiamo innanzitutto assumere che esista un numero infinito di stelle. E di conseguenza dovremmo assumere che l'universo stesso sia infinito.

Ma date queste assunzioni allora dovrebbe essere tutto vero: cioè il nostro occhio dovrebbe sempre beccare una stella e a quel punto questo vorrebbe dire che tutto il cielo è illuminato!
Fermi, lo sappiamo tutti: la notte è buia anche se vediamo miliardi e miliardi di stelle.

Notte stellata - Vincent Van Gogh

Beh, potremmo dire: la luce delle stelle lontane ci mette un po' ad arrivare.
Infatti sappiamo bene che la velocità della luce è finita, cioè non è infinita. Dunque può darsi che parecchie stelle non riusciamo a vederle perché la loro luce non ci è ancora arrivata poiché anche la luce, pur andando velocissima (trecento mila chilometri al secondo!), ci mette un po' per percorrere le autostrade dell'universo.

Ah! Sembra una soluzione ragionevole. Allora non dobbiamo cambiare nessuna ipotesi e ci teniamo il nostro fantastico universo infinito. Ma anche no!
Se l'universo fosse infinito o avesse un'età infinita allora la luce delle stelle lontane avrebbe avuto tutto il tempo per giungere al nostro occhio cecchino. Ecco, sembrava troppo facile, doveva esserci qualcosa sotto.
Beh, ma una soluzione a questo fatto che la notte è buia dobbiamo pur trovarla, giusto?
Proviamo così, diciamo qualcosa di sconvolgente, magari funziona. Ecco, sparo: l'universo ha avuto un inizio. Nel tempo, dico.

L'ho detta, anzi l'ho scritta. Sarà grave? Ma no, dai!

Proviamo a pensarci un attimo sopra: se l'universo ha un'età finita allora può darsi che la luce delle galassie lontane non sia ancora arrivata a noi e noi, dunque, ancora non siamo in grado di vederle. Cioè la loro luce ci deve ancora arrivare.

E che ne dite se dico quest'altra: l'universo si espande! Questa è grossa, eh.

Cioè questo vuol dire che la luce delle galassie non arriva a noi non solo perché l'universo ha un'età finita ma anche perché le galassie stesse si stanno allontanando da noi (in realtà è lo spazio che si espande, qualche rigo più giù trovate un link utile).

In particolare, le galassie si allontanano da noi con una velocità proporzionale alla distanza e quindi ad un certo punto si troveranno al di fuori del nostro orizzonte visibile, dove per orizzonte intendo il confine fino al quale riusciamo a vedere le galassie, perché la loro luce è riuscita ad arrivarci.

Quindi, in pratica noi abbiamo una visuale ristretta sia nello spazio che nel tempo del nostro universo. Questo vuol dire che possiamo vedere, tecnicamente facendo i conti, la luce che è partita al massimo circa 13 miliardi di anni fa, di più non si può. Ci siamo! Abbiamo trovato la soluzione al problema!

Sì, ma teoricamente, però.

Realmente l'universo si espande? E certo!
Non è che stiamo a contare i fotoni della radiazione di fondo qua! :)
Se diciamo una cosa è perché una qualche prova esiste. Il primo astrofisico in grado di misurare l'espansione dell'universo è stato Edwin Hubble nel 1929. Il nostro misurò la velocità delle galassie tramite l'analisi della luce proveniente da esse (tecnicamente analizzò gli spettri delle galassie) e trovò che le galassie si stanno allontanando, successivamente parafrasato nel più preciso "l'universo si espande" (per saperne di più sull'espansione dell'universo consiglio questo vecchio post di Quantizzando a questo link, ma ne scriverò ancora perché è un bell'argomento con parecchi spunti).

Quindi abbiamo due effetti, espansione dell'universo e l'età finita dello stesso. Chi comanda? Allora, tra espansione ed età finita l'effetto dominante è...l'età finita.

Questa affermazione non discende direttamente dalle tavole del sacro monte degli dei ma è stato confermato scientificamente come potete leggere, se vi va, in questo articolo: link!

E quindi adesso siamo abbastanza sicuri del perché la notte è buia.

Questo potete raccontarlo anche ai vostri bambini prima di dormire. Se hanno paura del buio hanno ragione da vendere. Infatti questo è dovuto al fatto che il nostro universo ha un'età finita con l'aggiunta che si sta espandendo.
A dirlo un sacco di volte inizia a fare paura anche a me, il buio.


P.S. Dimenticavo di dirvi che questo fatto della notte buia viene chiamato Paradosso di Olbers. Ma sapete, secondo me i fatti hanno importanza, non i nomi.


mercoledì 4 settembre 2013

Una foto, un ripasso e i primi 6 mesi

Girovagando in rete, il mio sguardo si è posato su questa immagine assolutamente fantastica:

Galassia ellittica M60 (a sinistra) e galassia spirale NGC4647 (a destra)
Si tratta di due galassie che distano tra di loro una decina di milioni di anni luce e si trovano nelle vicinanze dell'ammasso di galassie della Vergine.
Comunque, al di là dei dettagli tecnici, questa immagine è spettacolare. Ma non solo per lo spettacolo che la natura offre praticamente sempre in situazioni del genere in astrofisica. Soprattutto, questa foto è spettacolare per uno scopo divulgativo-educativo.
Infatti, noi sappiamo che, per definizione, una galassia è un ammasso di stelle legate insieme gravitazionalmente e inoltre possiede altre caratteristiche legate alle dimensioni che la differenziano da altri oggetti celesti. 
Ma dopo aver visto l'immagine di sopra, che rappresenta appunto due galassie, sareste in grado di spiegare le differenze tra i due oggetti in figura?
Per prima cosa si ha che l'ellittica è rossa mentre la spirale è blu. Per il resto, vi rimando a questo vecchio post degli inizi di questo blog così ripassiamo un poco e festeggiamo anche i primi 6 mesi di vita di Quantizzando:


Grazie a tutti coloro che hanno letto Quantizzando in questi primi 6 mesi!



martedì 3 settembre 2013

Se ti chiedono dell'inflazione

Ogni tanto questa parola viene fuori quando si parla di cosmologia. E parecchia gente ci lavora su. Mi sembra dunque giusto provare a dare una spiegazione semplice e comprensibile di questo argomento. Perché, vedete, una cosa è avere sentito parlare dell'inflazione e dunque sapere che si sta parlando di qualcosa che riguarda l'universo e un'altra cosa invece è sapere esattamente di cosa si sta parlando.

E un'altra ancora è rispondere (anche per sommi capi) se ti chiedono dell'inflazione.

Certo, i dettagli sono per gli addetti ai lavori. Ma tutti noi possiamo facilmente accedere al contenuto essenziale della teoria dell'inflazione.
Siccome qua su Quantizzando ci piace fare le cose semplici senza complicarci la vita, seguiremo un filo logico ben preciso e proveremo a vedere un esempio, come dire, celestiale!
Partiamo dall'inizio. Dobbiamo fare delle ipotesi. Assumiamo che al di sopra di una certa scala il nostro universo appaia omogeneo e isotropo.
Allora, "sopra una certa scala" vuol dire che, come possiamo constatare quotidianamente, l'universo non è omogeneo e isotropo a tutte le scale: basta guardare la vostra stanza, tanto per capirci!
Non stiamo a dare i numeri ma sappiate che la scala di cui stiamo parlando è molto grande, più grande delle dimensioni di un ammasso di galassie!
Poi: omogeneo e isotropo. Omogeneità vuol dire che, sempre al di sopra di quella certa scala, l'universo è sempre uguale, indipendentemente da dove ci si mette ad osservarlo. Isotropia vuol dire invece che, di nuovo al di sopra di quella fatidica scala, non importa in quale direzione si guardi, l'universo apparirà sempre uguale.
Si tratta della realtà? Ovvero, possiamo fidarci di questa assunzione? Sì, possiamo:


Nella figura qui sopra ogni puntino rappresenta una galassia. Direi che sull'omogeneità e l'isotropia dell'universo si possa investire, dai.
Ma è sempre stato così? Per saperlo dobbiamo dare uno sguardo alla radiazione cosmica di fondo (di cui abbiamo già parlato qui) che ci mostra l'universo com'era 300 mila anni circa dopo il Big Bang.
Quello che si vede è la seguente roba:


Tenete presente che nella figura di sopra la differenza di colori rappresenta differenze di temperatura dell'ordine di uno su centomila! Quindi l'universo era isotropo e omogeneo (quest'ultima proprietà a patto di assumere che non c'è niente di speciale nel luogo in cui si trova la Terra) anche in passato. Che bello, la nostra assunzione torna.
Invece non è bello proprio per niente perché qui iniziano i guai.
Infatti, si sa, la velocità della luce non è infinita. Inoltre la fisica ci dice che se vogliamo mantenere il rapporto di causa-effetto degli eventi, nulla viaggia più veloce della luce. Quindi nessuna informazione può farlo. Inoltre l'universo si espande e quindi ci sarà un limite alla distanza tra due punti che sono in grado di ricevere la stessa informazione.
Ora supponiamo di avere due regioni dell'universo primordiali (come visto sulla mappa della radiazione di fondo) abbastanza distanti tra loro tali da non poter comunicare nessuna informazione fisica l'una con l'altra: come possono queste regioni avere pressoché la stessa temperatura se non erano connesse causalmente in precedenza? L'unica spiegazione può essere: quei punti sono già stati connessi causalmente in passato e quindi, anche se ora non lo sono più, ecco spiegato perché condividono la stessa informazione sulla temperatura.
Possiamo pensare a due amici che da piccoli fanno partire un cronometro. Da grandi, anche se saranno lontani e non potranno comunicare, avranno i loro cronometri che segnano lo stesso tempo.
D'altro canto, se abbiamo due amici distantissimi con cronometri che segnano lo stesso tempo allora l'unica spiegazione può essere solo che in passato essi sono stati in contatto e abbiano fatto partire il cronometro insieme.
Ecco a cosa serve la teoria dell'inflazione (almeno principalmente, dato che risolve anche altri problemi).

Ora vediamo in cosa consiste questa inflazione. Innanzitutto diciamo subito che si tratta di un periodo molto vicino all'inizio dell'universo, al Big Bang. Quello che si presume sia accaduto è che ci sia stata una espansione dell'universo a ritmo stupefacente (un'espansione accelerata).
Cioè, noi sappiamo che anche adesso l'universo si espande e la distanza tra galassie aumenta. Bene, all'epoca dell'inflazione le distanze aumentavano sempre più a tasso accelerato. Questo è il senso di espansione accelerata. Come mai è avvenuta l'inflazione? Questo esula dallo scopo di questo post, ma posso dirvi che probabilmente il tutto è associato alle caratteristiche di una specifica particella presente all'epoca.

Basta non mi dilungo su questo argomento.

Una domanda molto importante è anche: perché questo risolve il problema delle caratteristiche praticamente uguali delle zone connesse causalmente?

Per capirlo, vediamola in questa maniera. Supponiamo che all'inizio l'universo (che si espande) sia composto di tante regioni connesse causalmente. All'interno di ogni regione viene condivisa la stessa informazione fisica mentre le regioni tra loro non possono comunicare; possiamo pensare ogni regione come una sfera il cui confine possiamo chiamare (in maniera sibillina) orizzonte. Ovviamente, man mano che l'universo si espande, anche le dimensioni di queste regioni in cui è diviso l'universo aumentano. Ma cosa accade se l'universo si espande accelerando?
Prendiamo ad esempio una di queste sfere. Accade, detto davvero in parole povere, che, siccome lo spazio si espande addirittura accelerando, quello che c'è nella sfera attraversa l'orizzonte il quale è come se non riuscisse a stare al passo con l'espansione (questo è dovuto proprio al modo in cui si costruisce la teoria dell'inflazione).

A causa di tutto ciò, alla fine dell'inflazione abbiamo ancora l'universo diviso in sfere che non comunicano tra loro ma, siccome alcune parti hanno semplicemente cambiato sfera, per quello che abbiamo detto, allora diviene possibile osservare caratteristiche fisiche comuni in regioni che non sono connesse causalmente al momento dell'osservazione.

Facciamo un esempio semplice da capire considerando una piazza con delle persone.
(Scusatemi per l'esempio religioso ma mi sembra molto chiaro in questa maniera!).
Immaginate che la piazza sia gremita di persone, come può essere ad esempio Piazza San Pietro durante l'angelus domenicale del Papa. Ovviamente diventa impossibile non accorgersi di cosa accade al vicino di "gomito" vista l'alta densità di persone e inoltre può darsi che le persone facciano amicizia e magari si scambino pure il numero di telefono. Ad un certo istante la messa finisce e le persone si allontanano le une dalle altre in maniera tale che non riescono più a sentirsi usando semplicemente la voce e vanno in giro per Roma. Se qualcuno osserva la Piazza e la città in questo momento senza sapere che ci sia stato l'angelus e magari, per assurdo, si mette a studiare la distribuzione dei numeri di telefono posseduti da ognuno, scopre che persone che sono, in quel momento, completamente distanti l'uno dall'altro e che addirittura non sono nemmeno parenti, si sono scambiati il numero di telefono.
A questo punto chi osserva deve per forza ipotizzare che ci sia stato un qualche contatto tra queste persone e infatti con facilità viene a scoprire che fino a poche ore fa c'è stata la messa del Papa in Piazza San Pietro.

La stessa cosa pensano i cosmologi quando guardano la radiazione cosmica di fondo.
Pensano che ci siano dei problemi da risolvere, essenzialmente. E uno di questi è, ad esempio, il problema delle zone connesse causalmente chiamato anche problema dell'orizzonte. Ma l'inflazione risolverebbe anche altri problemi che magari discuteremo in un altro momento.
Comunque gli studi sull'inflazione vanno avanti e ci sono camionate di modelli proposti, ognuno con una sua particolarità. Non starò certo ad annoiarvi con tutti i possibili modi in cui si può generare un periodo inflazionario nell'universo primordiale, tranquilli!

Il punto di questo post è che ora sapete cos'è l'inflazione, a grandi linee. Ma soprattutto, sapete almeno uno dei motivi per cui essa è così importante. Poi, non si sa mai, magari si scopre che ci vuole un'altra teoria, chissà.

[Per i più temerari: Horizon problem and inflation, T. Padmanabham & T.R. Seshadri]

domenica 1 settembre 2013

Volare...oh oh!

Costruire un aereo non è semplice e ci vuole una stanza piena di ingegneri. Capire perché un aereo può volare è semplice è basta conoscere le leggi di Newton.
Certo, le cose ad un certo punto si complicano, diventano piene di formule, di numeri, equazioni...Stop!
Qui siamo su Quantizzando, ricordatelo!

In questo blog si punta a comprendere e raccontare i punti essenziali della fisica, i quali possono sempre essere approfonditi in un secondo momento.
Allora partiamo dalla seconda legge di Newton: la forza agente su di un corpo è uguale alla massa per l'accelerazione che il corpo subisce.

Ora, la massa la possiamo definire (come si fa più o meno sempre) come la quantità di materia di un corpo. L'accelerazione invece è una quantità che ci dice come varia la velocità di un corpo allo scorrere del tempo.
Dunque se un corpo si muove di velocità costante allora non vi è nessuna variazione della velocità, quindi nessuna accelerazione, quindi nessuna forza.
Questo è tutto quello di cui abbiamo bisogno per capire il volo!

Fonte: http://frecceclub18.altervista.org

Ah, dimenticavo; ci vuole qualcosa che ci sostiene. A quello ci pensa l'aria, ovviamente.
Perciò pensiamo ad un oggetto fermo in aria. Per semplicità supponiamo che anche l'aria sia ferma anche se in realtà siamo interessati alla velocità relativa dell'oggetto rispetto all'aria.
Comunque se l'oggetto è fermo (nel nostro contesto di aria ferma) solo una cosa può accadere: l'oggetto cade a terra!

Cosa accade invece se il nostro oggetto si muove orizzontalmente? Non ci chiediamo cosa accade se si muove verticalmente perché la risposta è: cade.
Questo ci fa anche capire che abbiamo un amico (l'aria) ma abbiamo anche un nemico abbastanza potente (la gravità). Ci torneremo subito.
Nel frattempo pensiamo ad un oggetto che si muove orizzontalmente in aria; ciò che accade è che il fluido (cioè l'aria) cambia la sua velocità. Questo dunque genera un'accelerazione del fluido e perciò una forza! Fantastico!
Dunque basta lanciare un oggetto orizzontalmente in aria ed esso volerà? Ovviamente no!

C'è da fare i conti con la gravità.

Qualunque oggetto è attratto verso la superficie terrestre dalla forza peso (che il peso è una forza, ricordatelo!) che essendo una forza è uguale alla massa (come sempre) per l'accelerazione di gravità (in questo caso particolare della forza peso, appunto). Siccome l'accelerazione di gravità è un valore costante, uguale per tutti i corpi, allora la forza peso è direttamente proporzionale alla massa. Questo spiega anche il perché della confusione che c'è nella testa di molti tra le definizioni di peso è massa.
E qui entrano in gioco gli ingegneri, la cui sfida è: dotiamo il nostro oggetto di un motore che gli permette di muoversi in orizzontale quanto tempo vuole; quale forma dobbiamo dare al nostro oggetto per ottenere la massima forza possibile dal fluido (che tra l'altro in gergo è chiamata Portanza) che si muove modificando la sua velocità?
La risposta a questa domanda la potete osservare ogni volta che osservate un oggetto volare nel cielo. Quindi gli ingegneri sono stati bravi, dai. Se volete divertirvi però, ecco una piccola applicazione che ho preso dal sito della NASA JPL (Jet Propulsion Laboratory) in cui potete vedere proprio come cambiando la forma dell'ala del vostro aereo ottenete differenti valori della forza generata dall'aria che vi sostiene durante il volo. Eccola qua:
http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil3.html (in inglese, ma non vi preoccupate che capirete subito dove mettere le mani per divertirvi a giocare con la fluidodinamica!).

Cos'altro devono fare gli ingegneri? Devono costruire un aereo in maniera tale che la forza generata dal moto dell'aria (ricordiamo: forza è dovuta ad accelerazione che è uguale ad una variazione di velocità) riesca a sostenere il peso del velivolo (ricordiamo anche che il peso è una forza proporzionale alla massa). E quindi c'è gente che lavora e studia queste cose.
Se vogliamo, come tutte le cose, abbiamo anche un aspetto ludico della vicenda. Non solo gli aerei o altri velivoli si godono la forza dell'aria. Ma anche gli aquiloni. Per questo voglio concludere questo post con un video che riguarda il festival internazionale degli aquiloni tenutosi a Portsmouth nel Regno Unito. Come potete vedere, con gli aquiloni si può anche dar vita ad uno spettacolo carino.


Insomma, volare...oh oh!!!


martedì 27 agosto 2013

Catturare un asteroide

Siccome la scienza non è fatta solo di nozioni e formule ma anche (e soprattutto) di applicare tali nozioni e formule ecco uno straordinario video della NASA. Le immagini che vedrete sono solo una ricostruzione di una futura missione programmata dal centro spaziale statunitense nella quale una navicella Orion dovrebbe partire dalla Terra alla volta di un asteroide per catturarlo nella sua orbita e poi prelevare un campione da riportare sul nostro pianeta per analizzarlo. Ma non vi anticipo niente poiché tutto il sapore suggestivo della missione è ben descritto dalle immagini (e dalla musica!) del video seguente. Preparate i popcorn.



P.S. Poi un giorno parleremo del perché, come si vede nel video, la navicella fa un giretto attorno alla Luna per acquistare energia (questa cosa si chiama Effetto Fionda).


lunedì 26 agosto 2013

Il Sole a spasso con Fido

Il sogno di tutti i bimbi, si sa, è avere un cane. Certo, esistono molte razze e a volte le richieste dei ragazzini sono impossibili da esaudire per un genitore.
A questi capricci non sfugge nemmeno il Sole il quale, per far capire che il sistema solare lo comanda lui, di cane ne ha più di uno.
I cani del Sole vengono chiamati così perché sembrano essere dei guardiani della nostra stella ma il nome propriamente scientifico di ogni cane è parelio. Siccome finora abbiamo solo parlato di questi cani adesso è proprio giunta l'ora di vederli.

Fonte: Peter Rosen

Prima di essere seri e spiegare di cosa si tratti dobbiamo assolutamente dire una cosa: spettacolo!
Ecco, dunque ora vediamo di capire meglio l'origine di questo fenomeno.
Cominciamo con il dire subito chi sono i colpevoli: sono i cristalli di ghiaccio presenti nell'atmosfera. Questi cristalli sono piatti e di forma praticamente esagonale e, a causa della gravità, cadono verso il terreno. Questo vuol dire che quando il Sole è basso all'orizzonte noi che osserviamo guardiamo il Sole attraverso tutti questi cristalli visti di taglio (tendono a cadere di piatto, come una foglia). E cosa accade? Accade il fenomeno della rifrazione per cui in pratica i raggi di luce provenienti dal Sole entrano nei cristalli di ghiaccio e a causa della differenti caratteristiche tra aria e ghiaccio (in gergo: a causa del differente indice di rifrazione il quale è un numero che descrive come i raggi cambiano direzione) la luce cambia direzione.

Fonte: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

Come riportato nella figura, eseguendo tutti i calcoli con tutti i numeri giusti, si trova che mediamente l'angolo di rifrazione è di circa 22°. Ho detto mediamente perché la luce è formata da differenti lunghezze d'onda e quindi si va da una deviazione di 21.54° per la luce blu e 22.37° per la luce rossa.
E quindi ecco spiegato perché si vede un anello attorno al Sole.
Ora spieghiamo perché ci sono i due cani, ovvero le due zone di massima concentrazione luminosa. Il motivo è già stato accennato: i cristalli sono piatti e cadono e inoltre tendono a cadere paralleli al terreno  a causa proprio della loro geometria (per lo stesso motivo per cui un foglio di carta A4 cade in orizzontale e non in verticale). 
Allora la luce è deviata di 22° gradi in tutte le direzioni ma vi è una preferenza per il piano orizzontale a causa di quello che abbiamo appena detto e quindi ecco arrivare i famosi...cani!
Dunque, cari bambini, quando la prossima volta supplicherete i vostri genitori di comprare un cane potrete usare una nuova scusa, ovvero che anche il Sole ne ha due!



venerdì 23 agosto 2013

Un oceano sotto la superficie di Europa?

L'universo è bello perché è vario, non c'è dubbio su questo. E ci sono luoghi inesplorati ancora da scoprire sicuramente. Ma non solo lontanissimi, anche vicinissimi addirittura sul pianeta Terra.
Poi ci sono quei luoghi a metà. Che non sono né vicini né lontani (astronomicamente parlando, ovviamente) ma che sono davvero difficili da esplorare. Un esempio? Ecco che vi mostro una foto:

Europa, uno dei satelliti di Giove.

Il nome di questo corpo celeste è davvero familiare: Europa. 

Europa è una delle tantissime lune di Giove. La sua scoperta è stata effettuata da Galileo Galilei il 7 Gennaio del 1610 insieme alle altre tre grandi lune Io, Callisto e Ganimede. Anzi in realtà l'8 Gennaio perché la sera prima Galileo non era riuscito a distinguere Io ed Europa.
Comunque al di là del nome e delle circostanze riguardanti la sua scoperta, Europa ha una grande importanza in termini astrofisica; anzi, una grande importanza in termini di ricerca di possibile vita extra-terrestre. Come mai? Partiamo dall'inizio. 

La superficie di Europa è uno strato di ghiaccio. Già questo di per sé è fantastico. Ma ancora più fantastica è la possibilità che al di sotto di questo strato di ghiaccio vi sia un oceano di acqua allo stato liquido approssimativamente alla temperatura di zero gradi centigradi, quindi condizioni favorevoli (almeno in principio) allo sviluppo di una qualche forma di vita come noi la conosciamo.
Per quanto riguarda la crosta di ghiaccio, essa è praticamente liscia, senza nessuna montagna o avvallamento. Le striature che si possono osservare anche dall'immagine di sopra sono probabilmente dovute al seguente motivo. Proprio come accade con la nostra Luna, Europa mostra sempre la stessa faccia a Giove; questo stress (in tutti sensi!) dovuto alla forze di marea che si generano tra Giove ed Europa sviluppa queste crepe. Cosa c'entra dunque che Europa mostra sempre la stessa faccia a Giove? C'entra perché partendo da questa ipotesi gli astrofisici riescono a riprodurre tramite modelli le stesse crepe che osserviamo.

Ora, siccome c'è questo oceano di acqua si cercano i pesci, letteralmente! 
Ah, un momento: come si fa a dire che c'è un oceano se non riusciamo a vederlo? La spiegazione bella, precisa, per esperti di queste cose è qui: http://www.sciencemag.org/content/289/5483/1340.
Per noi più profani il riassunto è il seguente: dai dati misurati da un attrezzo chiamato magnetometro (che appunto misura il campo magnetico) si è trovato che deve esserci uno strato che conduce elettricità. Questo insieme ad altre argomentazioni riportate nel link di sopra potrebbero indicare la presenza di un oceano al di sotto dello strato ghiacciato. Ora, non c'è bisogno di leggere l'articolo. Ho messo il link solo per dirvi: c'è un'ipotesi e c'è un motivo per cui questa ipotesi è venuta in mente a qualcuno.

Ma torniamo a noi: questo oceano ha l'aria di essere abbastanza freddo! Come si genera energia per tenere un eventuale ecosistema pieno di pesci o altra roba in vita? Anche per questo c'è un'idea e l'idea è legata ancora alle maree sviluppate da Giove che potrebbero quindi muovere le acque e quindi fornire energia termica. 
Probabilmente in futuro sentiremo ancora parlare di Europa e del suo oceano nascosto. E chissà, forse la prossima volta parleremo di nuovi pesci in questo blog!