mercoledì 29 aprile 2015

Un pensiero sull'esplorazione spaziale

Proprio ieri mi sono ritrovato a discutere (con alcuni altri colleghi) riguardo l'effettiva utilità dell'esplorazione spaziale. Il punto dei miei colleghi, in particolare è il seguente: a cosa serve mandare una persona su Marte se possiamo tranquillamente studiare quel pianeta spedendoci sopra un rover o un satellite?
Mi è sembrato un punto di vista davvero molto ragionevole, lo ammetto.

Mentre discutevamo, infatti, mi sono reso conto di quanto irragionevole (forse a prima vista o almeno per una mente ragionevole) fosse il mio punto. Infatti io sono completamente a favore dell'esplorazione spaziale da parte degli esseri umani. Ma, effettivamente, il mio pensiero non è ragionevole. Mi spiego.

Io ritengo che esplorare lo spazio sia una necessità per l'umanità. Ovvero, io penso che riuscire a creare i mezzi per muoversi nell'universo, visitando e, perché no, colonizzando nuovi pianeti, sia la naturale evoluzione della nostra specie.
Ovviamente non sappiamo a cosa andremo incontro e, al momento, non abbiamo nemmeno i mezzi per poter fare viaggi del genere. Per questo pensiamo subito a Marte, così vicino e probabilmente così fattibile nel prossimo futuro.

Già, ma qualcuno potrebbe obiettare: siamo nati sulla Terra, abbiamo sviluppato capacità meravigliose per studiare l'universo da questo piccolo puntino roccioso quale è il nostro pianeta. Dunque perché dobbiamo lavorare per andare a trovare posti nuovi e, magari, inospitali?


Ecco, il mio pensiero è che, se volete una spiegazione razionale a questa domanda, allora io non ve la so dare. Allo stesso modo non saprei dirvi perché studiamo le galassie, se non perché, dentro di noi, vogliamo trovare risposte a domande molto più grandi.

Quello che posso dirvi è la seguente cosa: vogliamo capire come funziona l'universo, magari capire cosa sia l'universo. E vogliamo anche esplorarlo, vedere come è fatto.

Se trovassimo un pianeta simile alla Terra a un centinaio di anni luce di distanza e avessimo i mezzi per fare questo viaggio, diciamo ipoteticamente, in cento anni, partiremmo oppure no? Lo sappiamo tutti che la risposta è sì.  Esplorare e conoscere l'universo che ci circonda è ciò che ci rende esseri umani. Magari il risultato di millenni di ulteriore evoluzione sarà proprio quello di una specie in grado di vivere nell'universo e non più confinata sulla Terra.

Il fatto che le nostre vite abbiamo una durata più breve di quei tempi che l'evoluzione richiede, non è un buon motivo per tarpare le ali all'esplorazione dello spazio, alla curiosità dell'essere umano.
Del resto anche l'universo ha impiegato una decina di miliardi di anni prima di diventare ospitale per la vita (almeno per quanto ne sappiamo).

In realtà potrei scrivere cento post su Quantizzando riguardo le meravigliose e utilissime ricadute dell'attuale esplorazione spaziale nel campo delle comunicazioni, della medicina (per esempio la Risonanza Magnetica!), dei trasporti e, pensate un poco, anche del dormire (sto parlando dei materassi e cuscini "memory foam" che spesso e volentieri ci vengono consigliati in TV!).
Ma non è questo il punto, non esploriamo lo spazio per questo. Le ricadute sono soltanto un ritorno, magari inaspettato, dell'investimento nell'esplorazione spaziale.

La realtà è che esploriamo lo spazio perché sentiamo che dobbiamo farlo, perché sentiamo che ci piace farlo, perché sentiamo che non possiamo ignorare tutto quello spazio che è là fuori. L'ho già detto altre volte su questo blog, ma lo ripeto volentieri: esplorare l'universo è il nostro modo di essere umani.

Poi, ovviamente, io non credo che i miei colleghi siano nel torto quando affermano di avere una visione più razionale della mia in questo contesto. Credo che non esista il torto o la ragione; piuttosto esiste (o manca) solo la capacità di immaginare (e sperare in) un futuro molto lontano (e per questo vi lascio con questo video che probabilmente avrete già visto):

Wanderers - a short film by Erik Wernquist from Erik Wernquist on Vimeo.

L'universo non è un parco giochi. Si tratta di un posto altamente inospitale dove le regole sono date da quelle leggi della fisica che tutti i giorni mettiamo alla prova.
No, l'universo non è un parco giochi, ma è la nostra casa. Vivreste mai una casa restando solo in cucina senza mai andare a vedere cosa c'è nelle altre stanze?

Non voglio convincervi che dobbiamo esplorare lo spazio, non ce n'è bisogno. Tanto lo faremo senza dubbio.



mercoledì 22 aprile 2015

L'oroscopo perfetto, più o meno.

Se siete finiti da queste parti perché intrigati dal titolo, ebbene sappiate che non c'era alcuna intenzione di imbrogliarvi. Se siete abituali lettori di Quantizzando allora magari siete stati attirati con stupore dal titolo ("Ma vedi tu se adesso anche Sandro ha cominciato a leggere gli oroscopi?"); se invece non siete mai capitati su Quantizzando allora magari siete stati spinti dal vostro piacere nel leggere l'oroscopo e, aggiungo, magari anche dalla frustrazione di non riuscire a trovare l'oroscopo che fa per voi. In questo post vedrete come per avere l'oroscopo perfetto non c'è affatto bisogno di un astrologo famoso e rinomato.

Ma bando alle ciance: volete un fantastico oroscopo personalizzato? Allora non dovete fare altro che cliccare qui, sull'oroscopo gentilmente offerto dal CICAP Piemonte. 
Ecco, forse ora che sapete che l'oroscopo è fatto dal CICAP sono accadute due cose: la vostra fiducia nell'oroscopo che andrete a leggere sarà diminuita mentre la fiducia in questo blog (e nel sottoscritto) sarà tornata (spero!) ai soliti livelli di normalità (la vostra poca fede, qualora ci fosse stata, è già acqua passata e siete perdonati - si scherza eh!).

Ma veniamo all'oroscopo. Inserite i vostri dati base (nome, data e luogo di nascita) e otterrete il vostro sensazionale oroscopo personale.

Ora, per favore, leggetelo (lascio un paio di righe in bianco per darvi il tempo, eh).


martedì 21 aprile 2015

L'orto senza Luna

Avete mai sentito parlare del presunto legame tra agricoltura e Luna? Ovviamente sì.
E avete mai sentito qualcuno dirvi perché tale legame esiste? Ovviamente no.
E sapete perché nessuno ve lo ha mai detto? Semplice, perché tale legame non c'è.

Il post potrebbe finire qui, non c'è alcun bisogno di andare avanti. Aggiungo un esperimento condotto dal gruppo CICAP della regione Lombardia in cui diverse piantine di insalata sono state coltivate con e senza Luna. Naturalmente, non si è osservata nessuna differenza a meno di altri fattori esterni che solitamente influenzano l'agricoltura come, banalmente, le condizioni meteorologiche.

D'altronde (come spiegato anche dai ragazzi del CICAP Lombardia nel link di sopra) la Luna esercita la sua gravità anche quando non si vede in cielo: cioè comunque la Luna sta lì.

E le maree allora? Beh, le maree avvengono due volte al giorno, tutti i giorni. Tra l'altro, le maree avvengono perché la Terra è abbastanza vicina alla Luna tale che la gravità da un lato è differente dalla gravità all'altro capo del pianeta. Questo perché la Terra è abbastanza grande. Ciò è ovviamente impossibile da considerare per le dimensioni di una pianta. Inoltre, cosa possano entrarci le fasi lunari, che hanno un ciclo mensile, non è chiaro oltre che senza senso.

domenica 19 aprile 2015

Radiazione di forno a microonde

Se avete iniziato a leggere questo post allarmati, pensando avessi commesso un terribile errore nel titolo, allora potete tornare ad essere tranquilli. Anzi, potete continuare a leggere e vi assicuro che non vi pentirete affatto di essere capitati da queste parti.
No, infatti, non c'è nessun errore nel titolo di questo post. Piuttosto c'entra un articolo scientifico di pochi giorni fa, che potete trovare qui e che ora andrò a raccontarvi.

Negli anni scorsi in Australia, il radio telescopio Parkes ha continuamente beccato due segnali radio molto particolari. Il primo tipo di questi segnali è chiamato FRB (Fast Radio Burst); si tratta di rapidi (pochi millisecondi) segnali radio che sembrano provenire da zone casuali del cielo in momenti casuali. Nessuno ha alcuna idea riguardo l'origine di questi FRB, si brancola nel buio.
Ho insistito sulla parola "casuali" non a caso, appunto. Infatti l'altro tipo di segnale è dato dai cosiddetti périti (perytons in inglese).  Si tratta di segnali radio a circa 1.4 GHz (GigaHertz = 1 miliardo di Hertz = onde elettromagnetiche che hanno una frequenza di un miliardo di oscillazioni al secondo).
Se non sapete cos'è un périto (non ne avevo idea nemmeno io!), eccovi serviti direttamente da Wikipedia:

Un périto: bello, vero?
Si tratta di immaginarie creature abitanti di Atlandide che, quando sono al Sole, invece di proiettare la loro ombra cornuta, proiettano l'ombra di un essere umano (niente battute per favore!).
Comunque, dicevamo, sono stati trovati questi segnali a 1.4 GHz, i périti appunto.

Tuttavia, per i périti si escludeva sin dall'inizio l'origine astrofisica. Infatti erano stati trovati, nella maggior parte, durante l'orario di lavoro in ufficio e anche durante i giorni feriali. Insomma, gatta ci covava.


La svolta è arrivata nel dicembre 2014 quando sul radio telescopio Parkes è stato montato uno strumento (chiamato Radio Frequency Interference monitor, RFI per gli amici) che ha permesso di monitorare l'attività radio del cielo in maniera continua e completa alla ricerca di segnali radio che potessero in qualche modo contaminare quelli puramente dovuti a fenomeni astrofisici.
Ebbene, in pochi giorni, dal 19 al 23 gennaio 2015, sono stati trovati tre périti. Oltre al solito segnale a 1.4 GHz, è stato trovato anche un segnale, come dire, di accompagnamento a 2.4 GHz.

Allora cosa hanno fatto i nostri scienziati del Parkes? Hanno confrontato i dati con quelli dello RFI di un radio telescopio vicino. Risultato? I segnali da 2.4 GHz l'altro telescopio non li vedeva nemmeno per sbaglio. E quindi? Quindi il segnale non era di origine astrofisica e questo si sapeva, ma anche non doveva venire da molto distante il telescopio Parkes. Inoltre poi c'era anche il fatto che questi périti venivano trovati soprattutto tra le 9 di mattina e le 4 di pomeriggio mentre i FRB erano distribuiti in maniera più uniforme durante l'arco della giornata. (vedi grafico qui sotto).

Périti per pranzo.
Asse verticale numero di eventi, asse orizzontale ora del giorno.
In rosa sono indicati i périti, in blu gli FRB.
Dunque bisognava trovare un qualche attrezzo che usa onde elettromagnetiche a 2.4 GHz, utilizzato in orario di ufficio, non molto lontano...un momento: e se fosse colpa di qualche forno a microonde?

E infatti, forse non ci crederete, ma era proprio quella la causa: il forno a microonde.
Infatti questi elettrodomestici lavorano proprio a frequenze di 2.4 GHz e il magnetron del forno (quello che genera le microonde) può produrre onde a frequenze diverse, come quelle a 1.4 GHz. In generale un forno a microonde dovrebbe essere una gabbia di Faraday, cioè la radiazione non dovrebbe fuoriuscire, ma se si apre la porta del forno durante lo spegnimento (cioè la fine cottura) allora una parte di radiazione potrebbe vagare verso il radio telescopio ed essere infine rivelata. E infatti gli scienziati al telescopio Perkes sono stati capaci di riprodurre i périti osservati a suon di porte aperte di forno a microonde!

Ora non resta che aspettare nuovi FRB e vedere se ci sono ancora périti che arrivano ad accompagnarli. Come già detto non ci sono forni che tengano per gli FRB; essi risultano essere di origine astrofisica, cioè dovuti a qualche fenomeno che avviene nell'universo ma di cui non sappiamo ancora nulla, purtroppo.

Insomma, tutta colpa della fame degli scienziati, altro che sete di conoscenza. E chi poteva mai immaginare che un innocente forno a microonde fosse invece un subdolo e perfido nemico dell'astrofisica!
Ovviamente si scherza, eh. Qui su Quantizzando amiamo tutti tanto il forno a microonde e le sue straordinarie virtù in fatto di esperimenti: sto parlando di cioccolata e velocità della luce, per chi se lo fosse perso!




sabato 18 aprile 2015

Materia oscura in ritardo

Per capire bene cosa è stato trovato in questo recente articolo scientifico pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) bisogna fare un piccolo riassunto.

Il nostro modello di universo prevede l'esistenza di materia barionica (quella di cui siamo fatti noi, le stelle e le galassie) in una percentuale pari al 5%, materia oscura (che non vediamo perché non emette luce, cioè interagisce solo gravitazionalmente) al 27% e di energia oscura (non chiedete nulla perché non sappiamo nulla se non che fa accelerare l'espansione dell'universo!) con un cospicuo 68%. A tutto questo si aggiunge anche una misera frazione di roba sotto forma di radiazione.

Inoltre dobbiamo immaginarci la situazione all'inizio della storia dell'universo pieno di materia oscura e poi barioni (cioè la materia barionica) e radiazione che andavano a braccetto in giro per l'universo, interagendo tra loro. Ad un certo punto l'universo espandendosi è diventato abbastanza freddo da far sì che la materia oscura cominciasse a collassare, sotto l'effetto della gravità, formando strutture che chiamiamo aloni (non ho deciso io questo nome, non incolpatemi) mentre barioni e fotoni continuavano a darsi schiaffi, calci e pugni tramite le loro interazioni.
Ma l'universo continuava ad espandersi, ad espandersi, ad espandersi e ancora ad espandersi.
Espandi che ti espandi ad un certo punto i fotoni hanno la possibilità di fare un sacco di strada nell'universo prima di incontrare, nella fattispecie, un elettrone. Per la cronaca non sono barioni; questi ultimi sono i protoni. Tuttavia gli elettroni e i protoni si trovavano in uno stato di plasma a quell'epoca prima di unirsi (come fanno le grandi band rock dopo decenni) a formare atomi di idrogeno.
Comunque, il punto è i fotoni se ne vanno a spasso in quella che tuttora osserviamo essere la radiazione cosmica di fondo. E i barioni? Finite le botte da orbi con i fotoni, cadono perversamente tra le braccia degli aloni di materia oscura e al centro, dove la gravità è più forte, formano le bellissime galassie che vediamo.

Come facciamo a sapere che c'è materia oscura? Eh però...ma allora voi non siete abituali lettori di Quantizzando! Va bene, tranquilli, siete perdonati e vi lascio sparsi un paio di link qui di seguito in cui potete farvi un'idea delle osservazioni a supporto della presenza di materia oscura nell'universo, cliccate su qualunque delle seguenti lettere: link1, link2, link3, link4, link5, link6.

Quindi, ricapitoliamo in una frase: le galassie si formano al centro di aloni di materia oscura.

venerdì 17 aprile 2015

Cosa ha trovato AMS ultimamente

In questi giorni sono stati resi pubblici alcuni risultati di AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), uno strumento a bordo della ISS (International Space Station, dove al momento c'è anche l'astronauta italiana Samantha Cristoforetti) che si occupa di studiare i raggi cosmici, dei quali avevamo parlato già in passato qui.

Giusto per ricapitolare, i raggi cosmici sono particelle (quindi non sono raggi) che bombardano la Terra ogni giorno a velocità altissime (prossime a quelle della luce). Questi raggi cosmici poi, volendo, possono anche collidere tra di loro: in questo caso essi generano una serie di particelle o anti-particelle che vengono infine rivelate da AMS.

Piccola parentesi veloce sull'antimateria. Si tratta di particelle che hanno la stessa massa ma certe specifiche caratteristiche opposte delle loro particelle sorelle. Per esempio l'elettrone ha carica elettrica negativa mentre la sua anti-particella, il positrone, ha la stessa massa dell'elettrone ma carica elettrica opposta, cioè positiva. Quando materia e anti-materia si scontrano, si creano fotoni e questo fenomeno, in gergo, viene chiamato annichilazione. 

Ottimo, ora abbiamo tutti gli ingredienti per andare avanti. Cosa ha misurato AMS? Lo strumento a bordo della stazione spaziale internazionale ha misurato il rapporto (in termini di particelle rivelate) tra anti-protoni e protoni. Cosa ha trovato AMS? Vediamolo nel grafico di seguito e poi lo spieghiamo per bene e semplice semplice:


martedì 7 aprile 2015

La fisica del temporale

Tra i tanti meravigliosi spettacoli mozzafiato che la natura ci regala ogni giorno nel bene e nel male, a mio avviso pochi sono in grado di ricreare quella sensazione, al contempo, di stupore e timore che fulmini e tuoni durante un temporale riescono a darci. Molte popolazioni dell'antichità infatti rimasero così affascinate dai fulmini che pensarono bene di creare delle divinità apposite.

Mi sembrava quindi giusto dedicare un bel post di Quantizzando a questo fenomeno, per tentare di spiegare in parole semplici (come sempre, ovviamente!)  cosa accade durante un temporale dal punto di vista scientifico. D'altronde, alla fine, sempre di fisica si tratta e quindi esimermi è pressoché impossibile.
Ho detto "tentare di spiegare" non a caso: infatti non è ancora del tutto chiaro come funzionino le cose esattamente. Ma a noi poco importano i dettagli oggi: se state leggendo questo post è perché vi interessa capire per bene come funzionino le cose in generale.


Innanzitutto dobbiamo inquadrare il fenomeno dal punto di vista fisico: stiamo parlando di elettromagnetismo. Cioè stiamo parlando di come corpi dotati di carica elettrica (sia essa positiva o negativa) si muovono in un campo elettrico e/o magnetico.
Dopodiché bisogna prenderla un poco alla larga prima di arrivare ai fulmini. Ci vuole un poco di pazienza ma, state tranquilli, se arrivate fino alla fine avrete un quadro della situazione ben delineato. Promesso. Quindi partiamo.

Nel nostro caso parleremo del campo elettrico della nostra atmosfera. Ma come, nell'aria c'è un campo elettrico? Ebbene sì. In particolare, nei pressi della superficie terrestre abbiamo un campo di circa 100 Volt per metro, mentre più in alto nell'atmosfera (tipo ad una 50-ina di km di altezza) il campo è più debole. Comunque in generale tra le parti alte dell'atmosfera e la superficie terrestre c'è una differenza di potenziale elettrico pari a 400 mila Volt, mica quisquilie.

Aspetta, aspetta. Qua vengono fuori delle domande già da subito.
Infatti, se c'è una differenza di 200 Volt tra i miei piedi e la mia testa, come mai non prendo una bella scossa ogni volta che esco fuori di casa? Per rispondere a questa domanda basta guardare la seguente figura.

Le superfici con lo stesso potenziale sono modificate dalla nostra presenza (Fonte: La Fisica di Feynman).

In pratica fin quando rimaniamo con i piedi per terra (in senso figurato e non) siamo allo stesso potenziale della Terra e le superfici con lo stesso potenziale vengono distorte dalla nostra presenza. Fiuuu, pericolo scampato (senza saperlo, però!).

Una seconda domanda che potrebbe venire in mente è: ma se c'è elettricità nell'aria (anche qui, in senso figurato e non) perché non la usiamo per ricaricare i nostri amati smartphone o accendere la televisione? Eh già, perché? Questa è una bella domanda, ma anche qui c'è una bella risposta. E la risposta è che la corrente dell'aria è piccola perché l'aria è un cattivo conduttore di elettricità. Insomma non è così buono come il rame con cui sono fatti i fili elettrici dei nostri impianti casalinghi.

Comunque ora la corrente nell'aria, seppur piccola, l'abbiamo tirata in ballo. E quindi dobbiamo per forza capire come mai esiste (se siete per la prima volta su questo blog, sappiate che su Quantizzando siamo fatti così, non ci dormiamo la notte per cose del genere).
Dunque, nell'aria ci sono le molecole (di ossigeno, giusto per citare ad esempio quelle che ci fanno respirare, ma ci sono anche altri elementi). Solitamente queste molecole sono neutre, cioè il numero di cariche negative (elettroni) è uguale al numero di cariche positive (protoni nei vari nuclei atomici).

Però può capitare, che ne so, che una molecola decide di dare un "passaggio" ad un elettrone extra, diventando così negativa, oppure che un elettrone viene lasciato libero, diventando così una molecola positiva. Indipendentemente dalla carica, quello che si genera è uno ione. Non ci resta che capire come si formino questi ioni nell'atmosfera. Diciamo che, per quello che vogliamo capire noi in questo post, divideremo gli ioni in grandi e piccoli, a seconda proprio delle dimensioni. Ci sono diversi fenomeni per formare questi ioni ma qui ne citeremo solo due come esempio. Gli ioni piccoli si possono formare a causa dei raggi cosmici; questi raggi cosmici sono particelle provenienti da molto lontano che bombardano quotidianamente e continuamente la nostra atmosfera e quando colpiscono una molecola magari strappano o mettono a bordo qualche elettrone.
Gli ioni grandi invece si possono formare tramite la radioattività naturale del nostro pianeta, nelle zone vicino la superficie terrestre. Queste radiazioni provenienti dal decadimento di alcuni elementi (ad esempio il Radon) vanno a ionizzare (si dice così) le molecole dell'aria e formano degli ioni grandi perché vicino la superficie terrestre non abbiamo solo ossigeno e compagnia bella ma anche polveri, sali e altra compagnia bella ma più grossa.

Potete facilmente intuire che gli ioni piccoli, proprio perché più leggeri, si muovono più velocemente di quelli grandi. Risulta che ci sono più ioni grandi e che quest'ultimi prendono ulteriore carica elettrica da quelli piccoli (che vengono continuamente creati dai raggi cosmici). Perciò alla fine la corrente elettrica atmosferica, ovvero intesa come particelle cariche che si muovono nell'aria, sarà data dal movimento, lento, di questi ioni grandi. Questa lentezza spiega perché la corrente è molto piccola (diecimila miliardesimi di Ampere per metro quadrato).  La Terra è un gigantesco serbatoio di elettroni e dunque le cariche negative escono e vanno verso l'alto mentre quelle positive vanno verso la Terra. Pur essendo piccola la corrente per metro quadrato, comunque la Terra ha tanti metri quadrati. Risultato? Scende a Terra una corrente pari a circa 1500 Ampere (le lampadine in casa funzionano con qualche millesimo di Ampere).

E quindi? Con tutte queste cariche positive quasi quasi succede che scarichiamo la Terra (piena di cariche negative alias elettroni). Infatti, tutto questo non accade. E sapete chi si prende tutto il merito? Proprio i fulmini e ora vedremo come.

Semplificando al massimo possiamo riassumere la situazione come segue: nelle regioni in cui c'è bel tempo la routine quotidiana è che cariche negative vengono spinte verso l'alto dal campo elettrico terrestre e quelle positive verso il basso. I fulmini sono praticamente la maniera in cui la Terra si abbuffa di nuovo di cariche negative. E tutti vissero felici e contenti.

A questo punto ci sono due cose rimaste da capire. Da dove vengono fuori le cariche positive che vanno a scaricare la Terra e come si forma un fulmine (che poi è il motivo per cui state ancora leggendo questo post!). Per fortuna le due cose sono collegate e possiamo spiegarle insieme.

Critico è, a questo punto, il ruolo dei venti d'aria sia verso il basso che verso l'alto. Infatti nelle nubi abbiamo che questo venti portano a collisioni tra goccioline d'acqua, pezzi di ghiaccio e di grandine; quando ciò accade, in pratica, gli elettroni (le cariche negative) vengono strappate via da queste particelle che collidono tra loro e si depositano nella parte bassa della nube mentre le cariche positive occupano la parte superiore. La concentrazione di cariche negative nella parte bassa della nube attrae le cariche positive sulla superficie terrestre, creando una situazione tipo quella nella figura qui sotto:


A questo punto, il fulmine è quasi pronto per essere servito (Fonte: NWS NOAA).

Ho scelto questa immagine perché c'è anche un albero. Infatti si dice sempre di non mettersi sotto un albero durante un temporale: perché? Perché, con una semplicissima dimostrazione matematica, si può vedere che il campo elettrico è generalmente più intenso (localmente intendo sennò tutti i fulmini cadrebbero sull'Everest!) nei pressi delle zone "a punta" di una superficie conduttrice (come ad esempio quella della superficie terrestre).
Quindi: via dagli alberi e da tutti le cose appuntite quando siete nei pressi di un temporale!

Detto questo, ora vediamo in dettaglio come si forma il fulmine. Dunque, a causa della separazione delle cariche nella nube abbiamo delle cariche negative nella parte bassa della nube e delle cariche positive localmente nei pressi della superficie terrestre: a questo punto scatta la scintilla. Cosa accade? Vediamo, come in una trasmissione sportiva, tutto il processo alla moviola:




Nonostante sia alla moviola, il primo fulmine che sembra camminare a caso verso terra (chiamato in gergo "step leader") in realtà viaggia alla bellezza di circa 150 km al secondo (giusto per darvi un'idea di quanto sia rallentato questo video).
In pratica tra nube e Terra si genera una differenza di potenziale molto grande e le cariche negative della nuvola iniziano la loro discesa verso terra. Questo poco luminoso manipolo di cariche negative che scendono, in parole povere si fa strada e quando sono quasi arrivate vicino alla superficie terrestre scatta il contatto e l'autostrada del fulmine è pronta! A quel punto una serie di scariche in rapida successione (potete vedere nel video che il fulmine emette una serie di leggeri flash per qualche attimo) trasferiscono un bel mucchio di cariche negative che ricaricano la Terra, in base a quello che abbiamo detto prima in questo post.

Come mai si sente il tuono associato al fulmine? Quando il fulmine colpisce, l'aria attorno ad esso si riscalda molto e si dilata, comprimendo dunque l'aria più vicina. Questo genera un'onda d'urto nell'aria che alla fine risulta in un'onda acustica udibile come il classico tuono.
Inoltre, quando il fulmine è lontano, accade che il rumore arriva al nostro orecchio qualche secondo dopo che abbiamo visto la luce del fulmine. Questo perché la luce viaggia a 300mila km/s mentre il suono viaggia a circa 340 m/s. Quindi si può fare questo semplice calcolo per capire a che distanza è caduto il fulmine: quando si vede la luce del lampo si contano i secondi che passano prima di udire il tuono. La distanza dal fulmine (in metri) si ottiene semplicemente moltiplicando 340 per il numero di secondi che abbiamo misurato.

Bene, dunque le cariche negative della nube scendono a terra. E le cariche positive? Come abbiamo detto esse finiscono nella parte alta della nube. Successivamente queste cariche positive lasciano la nube per vagare nell'atmosfera e, nelle regioni di bel tempo, finiscono a terra seguendo il processo che abbiamo descritto all'inizio di questo post, andando a scaricare pian piano la Terra. Cioè le cariche positive delle nubi temporalesche scendono a terra tramite la debole corrente elettrica dell'aria.
(Piccola nota: i fulmini possono avvenire anche tra due nubi e non solo tra nube e Terra).

Come vedete ora tutto più o meno, dal punto di vista generale torna. Riassumiamo: sulla Terra ci sono zone in cui il tempo è bello e zone in cui ci sono temporali. Nelle zone di bel tempo una piccola corrente elettrica porta cariche positive presenti nell'atmosfera nella Terra (che è piena di cariche negative), la quale viene lentamente scaricata. Allo stesso tempo, nelle zone temporalesche, cariche negative scendono a Terra "ricaricando" il pianeta tramite i fulmini. Cariche positive e negative si formano nelle nubi temporalesche a causa dei forti fenomeni ventosi al loro interno. E così via. Insomma, l'atmosfera non è un posto così noioso come potrebbe sembrare.

Per finire, due cose. Prima di tutto vediamo la mappa dei fulmini sulla Terra, per capire dove c'è maggiore probabilità di avere un temporale:

Mappa del tasso annuale di fulmini per chilometro quadrato (Fonte: NASA Earth Observatory)

Nella mappa di sopra le zone più scure e quelle grigie sono quelle con basso tasso annuale di fulmini per chilometro quadrato mentre quelle più chiare hanno un tasso maggiore. Come potete vedere ci sono alcune zone continentali più colpite delle altre ma la cosa più notevole è sicuramente il fatto che il tasso di fulmini sugli oceani è praticamente nullo: come mai? Perché i terreni, a differenza degli oceani, assorbono più velocemente il calore del Sole e questo porta ad una maggiore instabilità in termini di temperatura e quindi di moti dell'aria che portano alla formazione delle nubi.

La seconda cosa che vorrei raccontarvi, molto brevemente, è come sono visti i temporali dallo spazio. A quanto pare nelle zone sopra i temporali si possono notare emissioni di raggi gamma. Questa cosa è stata scoperta, per la prima volta, nel 1991 dal satellite della NASA Compton Gamma Ray Observatory. Recentemente, ciò è stato anche misurato dal satellite Fermi della NASA. Infatti quello che accade è che alcuni elettroni delle nubi temporalesche possano essere buttati verso l'alta atmosfera ad una velocità pazzesca. Quando interagiscono con le altre molecole dell'aria, un fotone alle lunghezze d'onda dei raggi gamma viene a formarsi.

In conclusione, vorrei segnalarvi il link alle lezioni di Fisica di Richard Feynman. Le potete trovare qui; molte informazioni di questo post provengono proprio da quelle lezioni.

Bene, mi sembra di aver detto proprio (quasi!) tutto sul fenomeno del temporale. Credo che si tratti di un fenomeno che affascina tutti sin da piccoli e spesso ciò accade proprio perché non c'é nessuno che ci spiega come funzioni. E spesso più che fascino c'è spavento.
Spero tanto che ora possiate anche apprezzare un temporale e vedere un fulmine non più con gli occhi di ragazzini spaventati e incuriositi ma piuttosto con gli occhi di ragazzini meravigliati e consapevoli dei fenomeni fisici frenetici che avvengono sopra le nostre teste ogni giorno.



mercoledì 1 aprile 2015

L'astrologia e le altre (pseudoscienze)

Non di rado, e su questo blog non si è fatta certo eccezione, accade che la scienza intervenga per smascherare presunte teorie volte a spiegare una particolare serie di fenomeni o, ancor più spesso, idee generali prive di fondamento scientifico ma che, per una qualche ragione che ignoro totalmente, attecchiscono in profondità nel cervello di abbastanza persone.

La mia spiegazione del perché le persone credono nelle pseudoscienze (scherzo, ovviamente!)
TRADUZIONE: Non lo so, perciò dico gli alieni.
Siccome ciò che ho appena descritto è esattamente quello che accade, direi, tutti i giorni, sono certo che nessuno ci vedrà nulla di particolarmente interessante in queste parole.
Tuttavia, oggi, vorrei provare a fare insieme a voi un ragionamento nel quale, non lo nascondo (ma ve ne accorgerete), trasuda una certa dose di (voluto) sarcasmo. Del resto oggi è il Primo Aprile, quindi direi parlare di pseudoscienze casca proprio a fagiolo.
Potremmo quasi dire che oggi è la festa delle pseudoscienze!