Il suono del vinile

In questi giorni, ho ricevuto diverse mail da parte dei nostri lettori, tutte con domande veramente interessanti. Mi scuso da subito con queste persone se non ho risposto immediatamente ma, viste le domande, preferisco pubblicare una serie di post “corti” con le domande e le risposte. Credo che questi argomenti, proprio per la loro particolarità, potrebbero essere di interesse anche per altri lettori.

La prima domanda è apparentemente molto semplice: “come funziona un disco in vinile?”

Ovviamente, tutti conoscono i dischi in vinile e quelli più avanti con l’età, ma neanche troppo, avranno sicuramente cari ricordi legati a questi oggetti che, negli ultimi anni, anche se questo non è esattamente vero come vedremo in seguito, sono stati sostituiti da altri supporti tra cui CD e memorie di massa portatili.

Rispondiamo subito alla domanda, come fa un disco a suonare?

Detto molto semplicemente, i dischi hanno un solco a spirale che parte dall’interno e arriva fino al bordo. Questo solco presenta delle irregolarità ben precise. Quando la puntina passa nel solco, viene messa in vibrazione appunto da queste irregolarità e queste vibrazioni vengono trasformate in un suono.

Semplice!

Come tutti sanno, esistono diverse tipologie di dischi. L’ultima e più diffusa è sicuramente quella dei 33 giri. Questo numero, in realtà 33 e 1/3, indica il numero di giri al minuto fatti dal disco sul piatto. I dischi a 33 giri hanno una struttura detta a microsolco e in un centimetro di raggio si trovano ben 275 solchi.

Come potete facilmente immaginare, la combinazione di velocità di rotazione, numero di solchi e diametro definisce in prima battuta la lunghezza della registrazione che è possibile contenere in un singolo disco.

Per darvi un’idea, i 33 giri, che permettono una durata di 30 minuti per lato, hanno sostituito i 45 giri su cui è possibile registrare solo per la metà del tempo. Se torniamo ancora più indietro nel tempo, i 78 giri consentivano registrazioni di soli 3 minuti!

Anche il materiale utilizzato per i dischi ha subito diverse evoluzioni nel corso del tempo e alla fine si è giunti al vinile perchè questo materiale consente una buona qualità del solco accompagnata anche con una discreta resistenza meccanica e di durata nel tempo.

Come viene realizzato un vinile?

In realtà, il processo di produzione è molto semplice. Si crea un “master” di registrazione che altro non è che il negativo del vinile che dobbiamo creare. Il master viene poi messo in contatto con il vinile per creare la struttura a microsolco e produrre il disco.

Oggi, dopo qualche anno di assenza, i dischi in vinile stanno tornando sul mercato per diversi motivi. Prima di tutto, secondo molti, la qualità del suono del vinile non è assolutamente paragonabile con quella dei CD. Inutile che stia qui a raccontarvi le innumerevoli disquisizioni tra banda passante e frequenze di taglio tra i cultori dell’ascolto musicale. Inoltre, un disco in vinile assicura, se ben mantenuto, una durata notevole nel tempo.

Esistono poi alcuni motivi più artistici al matenimento del vinile. Prima di tutto, la superficie maggiore della copertina dei dischi permette la creazione di vere e proprie opere d’arte per i collezionisti. Solo per darvi un’idea, esiste un mercato enomre di appassionati che scambiano e acquistano dischi in vinile con cifre che raggiungono numeri da capogiro!

Il 33 giri più costoso al mondo e “yesterday and today” dei Beatles nella Butcher Cover che vedete nella parte bassa di questa immagine:

Nella parte bassa, “Yesterday and Today” dei Beatles nella Butcher Cover

Dimenticavo, il valore del disco è stimato intorno ai 45000 dollari!

 

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Cosa c’e’ sotto i nostri piedi?

In questi giorni, molti giornali e siti internet hanno pubblicato la notizia di una nuova misura rigurdante la temperatura al centro della Terra. Come avrete letto, il nuovo risultato stabilisce una temperatura del centro della Terra a 6000 gradi centigradi, ben 1000 gradi maggiore rispetto al valore precedentemente conosciuto e misurato circa 20 anni fa. Tra l’altro, moltissime fonti enfatizzano il fatto che questi 6000 gradi, misurati al centro del nostro pianeta, sono paragonabili alla temperatura esterna del Sole.

Temperature della Terra dalla superficie al centro

E dunque? Purtroppo, come spesso accade, molti siti sono sempre pronti a pubblicare notizie di carattere scientifico, ma un po’ meno a dare spiegazioni. In realta’, questa misura e’ estremamente complessa ed e’ stata possibile solo grazie alla collaborazione di diversi centri di ricerca. Inoltre, la nuova determinazione della temperatura interna del pianeta, consente di verificare molti modelli riguardanti diversi settori della scienza.

Da quanto detto, credo che questa notizia meriti un piccolo approfondimento, anche solo per capire meglio questi concetti, che sempre affascinano le persone.

Per prima cosa: come e’ stata fatta questa misura?

Ad oggi, sappiamo che, scendendo verso il centro della Terra, ci sono zone ad alta pressione occupate da ferro e zolfo liquidi. Pian piano che ci avvicianiamo al centro pero’, e le pressioni continuano ad aumentare, si trova un blocco di ferro solido, che occupa la parte piu’ interna del nostro pianeta. Come sappiamo questo? L’evidenza di questa composizione, ma anche il volume occupato dalla parte solida e da quella liquida, vengono determinati studiando le onde sismiche dei terremoti di intensita’ maggiore. Cosa significa? Le onde emesse durante un forte sisma, si propagano all’interno della Terra e interagiscono in modo diverso incontrando un volume solido o liquido. Bene, misurando queste interferenze, se volete ascoltando il loro eco, e’ possibile determinare lo spessore del nucleo solido del nostro pianeta. Purtroppo, questi studi non ci danno nessuna informazione sulla temperatura interna della Terra. Per ricavare questi valori e’ necessario procedere in modo diverso.

Arriviamo dunque alla misura in questione. Come potete immaginare, sapendo che nel nucleo e’ presente sia ferro solido che liquido, basta determinare i punti di fusione di questo metallo per arrivare all’informazione cercata. Purtroppo, il discorso non e’ cosi’ semplice. In questo caso, oltre alla temperatura, gioca un ruolo essenziale anche la pressione a cui il ferro e’ sottoposto. Pressione e temepratura sono due variabili indipendenti di cui tenere conto per determinare il punto di fusione del ferro.

Per capire questo importante concetto, vi faccio un esempio noto a tutti. Quando si dice che la temperatura di ebollizione dell’acqua e’ 100 gradi, ci si riferisce alla pressione atmosferica. Come sicuramente avrete sentito dire, esistono delle differenze per questo valore a seconda che vi troviate al mare o in montagna. Questo e’ comprensibile proprio considerando i diversi valori di pressione. In questo caso, possiamo vedere la pressione come il peso della colonna d’aria sopra le nostre teste. Variando il valore della pressione, cambia dunque la temperatura di ebollizione dell’acqua. La stessa cosa avviene per il ferro al centro della terra, ma per valori di temperatura e pressioni molto diversi da quelli a cui siamo abituati.

Quando parliamo di pressioni al centro della Terra, stiamo pensando a valori che si aggirano intorno a qualche milione di atmosfere. Per poter studiare le traformazioni di fase del ferro con questi valori di pressione e temperatura, i ricercatori francesi hanno costruito uno strumento ad hoc, di cui vi mostro uno schema:

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Come vedete, una lamina di ferro viene messa tra due diamanti, in modo tale che la punta tocchi la superficie. Spingendo i due diamanti su un punto molto piccolo, si riescono a creare le pressioni richieste per la misura. Per scaldare invece il ferro alle temperature richieste, vengono utilizzati potenti fasci laser in grado di far salire la temperatura fino a diverse migliaia di gradi.

A questo punto, appare evidente che tutto il sistema debba essere isolato termicamente e chimicamente dall’ambiente esterno per impedire perdite di calore ma anche che il ferro reagisca con l’ambiente viziando il risultato. In questo caso, per poter determinare lo stato solido o liquido del campione, si sono utilizzate le emissioni a raggi X del materiale, in modo da poter determinare lo stato fisico, senza perturbare in nessun modo la misura.

Dai modelli sismici utilizzati, nello strato in cui il ferro e’ liquido, si ha una temperatura di 4800 gradi con una pressione di 2.2 milioni di atmosfere, risultato confermato dalla misura. Se pero’ aumentiamo ancora la pressione, analogamente a quanto accade mentre scendiamo vicino la centro della Terra, e la portiamo ad un valore di 3.3 milioni di atmosfere, ci si accorge che per far solidificare il ferro, come osservato dallo studio delle onde sismiche, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi.

Cosa significa questo? Riassumendo, sappiamo dai modelli sismici che il centro della terra e’ di ferro solido circondato da ferro liquido. Con il dispositivo visto, e’ stato possibile determinare che alle pressioni del centro della Terra, affinche’ il ferro sia solido, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi. Bene, questo e’ proprio il valore della temperatura al centro del nostro pianeta e che e’ stato possibile misurare con precisione, solo 500 gradi di incertezza sperimentale, con questa importantissima ricerca.

Come vi avevo anticipato, queto nuovo valore e’ circa 1000 gradi superiore a quello precedente ottenuto 20 anni fa. Perche’ questa differenza? Il sistema usato in precedenza per ottenere le alte pressioni richieste era molto simile a quello odierno. La caratteristica che ha permesso di misurare con precisione la temperatura, e’ lo studio delle transizioni del ferro osservando il tutto ai raggi X. Nella precedente misura, venivano utilizzate onde visibili. Come evidenziato in questa nuova misura, arrivati a circa 5000 gradi, si presentano fenomeni di cristallizzazione superficiale del ferro, che molto probabilemnte sono stati interpretati in passato come l’inizio della transizione nella fase solida, mentre, come visto in questa misura, per arrivare in questo stato, e’ necessario aumentare ancora di 1000 gradi la temperatura.

Ultima importante considerazione: come visto, la temperatura del mantello intorno al nucleo e’ di circa 4800 gradi, cioe’ 1200 gradi inferiore a quella del blocco di ferro solido. Bene, questa differenza di temperatura e’ fondamentale per capire un altro importante parametro del nostro pianeta e di cui spesso abbiamo parlato, il campo magnetico. Come sapete, spesso abbiamo parlato di geomagnetismo per sfatare tutte quelle voci catastrofische che vorrebbero un’inversione dei poli in corso:

– Inversione dei poli terrestri

– L’anomalia del Sud Atlantico

– Il battito naturale …. della Terra

Bene, la differenza di temperatura tra gli strati interni, insieme anche alla rotazione della terra intorno al suo asse, sono proprio i responsabili della generazione del nostro campo magnetico. Per dirlo in parole semplici, l’interno della Terra si comporta come una dinamo in cui le correnti sono correnti termiche spinte dalla differenza di temperatura.

Come vedete, alla luce di quanto detto, e’ abbastanza riduttivo quanto si puo’ leggere sui giornali. Questa misura e’ estremamente interessante dal punto di vista tecnico, ma soprattutto i risultati ottenuti sono di prim’ordine. Come anticipato, i nuovi valori trovati consentiranno di migliorare notevolmente i modelli anche dal punto di vista geologico, utili anche per studiare la propagazione dei terremoti sul nostro pianeta. Detto questo, la misura apre il campo anche a possibili studi per cercare di riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura presenti in ogni strato del nostro pianeta. Avere una mappa di questo tipo, potrebbe fornire dati estremamente importanti per capire al meglio anche l’origine e l’evoluzione della nostra Terra.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.