lunedì 8 settembre 2014

Gloria nei cieli!

Tranquilli. Non parleremo di religione. Molto peggio: parleremo di fantasmi.
Tranquilli: i fantasmi non esistono. O almeno quelli veri. Perché invece quelli che inventa la Natura sono fenomeni fisici ben spiegabili.

Eppure in Ungheria, precisamente nella città di Veszprém, un fantasma è stato avvistato:



Niente panico, OK? La fisica sta per arrivare in nostro aiuto per risolvere il mistero. In realtà il fantasma nella foto è proprio l'ombra distorta della persona che ha scattato la fotografia. 

Come avete già potuto intuire, non si tratta altro che di un fenomeno ottico che viene chiamato Gloria. A dire il vero la Gloria è costituita dai cerchi concentrici simili ad una specie di arcobaleno; quando delle nuvole o della nebbia si trovano nei pressi della Gloria, ecco che allora potremo osservare anche l'ombra che sembra essere appena uscita da un altro mondo!

Non solo ombre umane: anche aeroplani! 
Infatti è possibile osservare questo fenomeno mentre si è in volo. Ecco, ad esempio, una foto che lo testimonia (entrambe le foto di questo post sono state tratte dal sito della +NASA +Astronomy Picture of the Day (APoD)):



Beh, a questo punto credo di aver stuzzicato la vostra curiosità a tal punto che mi sembra giunto il momento di spiegare come mai tale fenomeno capita.

Innanzitutto cerchiamo di vedere quali sono gli ingredienti in gioco: la luce del Sole sicuramente, e poi? E poi le goccioline d'acqua che si trovano sospese nell'atmosfera. 
Lo so cosa state pensando: esatto, come nell'arcobaleno!

Ora dovete sapere che un centinaio di anni fa, un fisico di nome Gustav Mie si è armato di cotanta pazienza e ha sviluppato tutta la teoria di come le gocce sferiche d'acqua siano in grado di deviare i raggi di luce. Ottimo!

Purtroppo si tratta di conti molto elaborati che necessitano una potenza di calcolo di un certo livello. Per questo solo recentemente si è potuto calcolare numericamente (cioè, con i computer) i valori attesi dalla teoria di Mie. Risultato? I conti di Mie riproducono quello che osserviamo, la teoria funziona (e non ho detto che sia esatta, in scienza questo non si può mai dire...).

Avrete già compreso che ci deve essere qualcosa che non va. E infatti è così. La teoria di Mie permette di riprodurre una Gloria...ma non ci dice come si formi una Gloria! 

Ma è così complicato da capire? Proprio così. Infatti al momento non siamo proprio sicuri sul meccanismo di formazione della Gloria. Però un'idea della situazione ce l'abbiamo. 

Infatti il fenomeno è abbastanza chiaro in principio: la Gloria si forma in direzione opposta al Sole e ha un centro abbastanza luminoso. Inoltre, come ben sapete, la luce non è altro che un'onda elettromagnetica e tali onde oscillano in una qualche direzione. Quando c'è una direzione di oscillazione preferita allora si dice che la luce è polarizzata. Ecco, anche questo avviene con la Gloria.

Tutto questo insieme di caratteristiche hanno fatto capire agli scienziati che la luce del Sole entra nelle goccioline di acqua, almeno una volta viene riflessa all'interno e poi esce in una direzione differente da quella di entrata. Inoltre alla fine la riflessione dovuta ad una gocciolina d'acqua deve essere di 180°.


E qui sta il problema: infatti non si riesce ad avere tale riflessione (la linea rossa tratteggiata della figura di sopra) con le gocce d'acqua. Ci sono una 15° di troppo. Ci sono delle soluzioni al problema, soluzioni che coinvolgono sempre le onde elettromagnetiche e il modo in cui una goccia d'acqua interagisce con esse. Ma non addentriamoci in dettagli ancora poco chiari persino agli addetti ai lavori; come dicevo, ancora non è chiaro del tutto ma i fisici pensano di essere vicini a svelare tutti ma proprio tutti i dettagli di questo fenomeno. 

Di sicuro, se qualcuno ve lo chiede, ora sapete che si tratta di un fenomeno di riflessione/rifrazione dei raggi del Sole da parte delle gocce d'acqua presenti nell'atmosfera. Questo è ciò che dovete ricordare!

D'altronde tutto ciò rende questo fenomeno doppiamente affascinante. Infatti non solo potremmo trovarci nelle condizioni di osservare questo fenomeno straordinario che fornisce la sensazione di avere a che fare con un qualcosa di paranormale (ma solo per un attimo, eh!) ma anche dobbiamo ancora ben capire i dettagli che permettono la formazione di una Gloria. Quindi affascinante soprattutto dal punto della ricerca scientifica. 

Come vedete i misteri della fisica, a volte, sono più vicini di quello che sembra e non sempre relegati nei meandri più oscuri dell'universo.