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EMdrive: il motore che va contro i principi della fisica

11 Set

Dopo qualche giorno di pausa, purtroppo non per svago, eccoci di nuovo qui. Per iniziare alla grande, torniamo a parlare di scienza, o almeno di qualcosa che gli somiglia. Come ci ha segnalato un nostro lettore nella sezione:

Hai domande o dubbi?

in questi giorni si è molto parlato di un’invenzione davvero particolare. Di cosa si tratta? Detto “poco chiaramente”, stiamo parlando del “motore quantistico”.

Cosa sarebbe questo motore quantistico?

Cerchiamo di andare con ordine, capendo l’origine di questa storia. Partendo da parole più semplici , il motore quantistico è, appunto, un motore che produrrebbe una spinta senza propellente ma solo usando elettricità.

Una soluzione del genere, potrebbe essere utilizzata come thruster nello spazio, cioè come sistema per far muovere i satelliti o altri veivoli spaziali. Cosa c’è di strano in tutto questo? La risposta è semplice, sapete perchè ci vuole così tanto tempo per girovagare nello spazio? Perchè i velivoli che mandiamo si muovono per inerzia. Praticamente, vengono messi in moto tramite propulsori, poi questi vengono spenti e il mezzo continua a procedere lungo la sua direzione. Tutto questo è frutto di una delle leggi fondamentali della meccanica, cioè il principio di inerzia.

Perchè questo motore quantistico sarebbe così rivoluzionario? Detto semplicemente, per far andare qualcosa nello spazio, abbiamo bisogno di avere una spinta in senso contrario. Questo è noto come principio di conservazione della quantità di moto.

Facciamo un esempio per capire meglio.

Supponete di essere al centro di un lago ghiacciato. La superficie del lago è talmente liscia che, idealmente, non c’è nessun attrito tra voi e il ghiaccio. In questa condizione limite, non potete camminare. Sapete perchè? Il semplice camminare è possibile proprio grazie all’attrito tra i nostri piedi, o le nostre scarpe, e il terreno. Praticamente, camminando, il vostro piede è fermo grazie all’attrito statico tra voi e il terreno.

Se ora vi trovate al centro di questo lago, non potete quindi riuscire a camminare. Come fate a mettervi in salvo e raggiungere la riva?

Una buona soluzione potrebbe essere quella di togliervi un indumento e lanciarlo in una direzione. Come per magia, ma in realtà è fisica, voi vi muovete per reazione nella direzione opposta a quella del lancio.

Bene, nello spazio succede esattamente la stessa cosa. Questo è noto, appunto, come principio di conservazione della quantità di moto. Altra legge fondamentale della fisica. Dunque, se questo motore non spinge nulla, per la fisica non può andare avanti.

Come è possibile?

Per provare a rispondere a questa domanda, vediamo prima di tutto come è fatto questo motore. Ecco a voi una foto di quello che viene chiamato EMdrive:

EM drive

EM drive

Questo motore è stato inventato dallo scienziato inglese Roger Shawyer alcuni anni fa. Come funziona? Il principio di funzionamento, secondo il suo inventore, sarebbe il seguente: si tratta di una cavità asimettrica in cui la radiazione a microonde viene fatta rimbalzare sulle pareti producendo effetti di risonanza. A causa di effetti relativistici, si creerebbe una differenza di pressione tra i due estremi del motore con una conseguente spinta, appunto quella di cui parlavamo per far andare i razzi nello spazio.

A distanza di qualche anno, alcuni ricercatori cinesi decidono di costruire un loro proprio motore quantistico per verificare che quanto detto da Roger Shawyer fosse vero. Cosa riescono ad ottenere? Un motore che funziona secondo lo stesso principio e conferma quanto scoperto anni prima.

Di che spinte parliamo? Più o meno 720 milli Newton secondo i cinesi.

Cosa significa 720 milli Newton? Immaginate di prendere in mano un peso da 1 Kg e di tenerlo fermo. Come sapete questo oggetto è dotato di massa ed esercita una spinta sulla nostra mano, chiamata forza peso, risultato dell’attrazione della Terra verso l’oggetto (e mutuamente dell’oggetto verso la Terra). Con un peso da 1 Kg, la spinta è di circa 10 Newton. Dunque, qui abbiamo una spinta di 720 mN, cioè equivalente a quella che produrrebbe un oggetto da 72 grammi tenuto in mano.

Interessa a qualcuno il valore della spinta? L’importante è che questa ci sia e sia in grado di far andare i nostri satelliti.

In realtà, come vedremo, il valore della spinta non è trascurabile.

A questo punto, potremmo essere di fronte alla solita teoria rivoluzionaria che la scienza cerca di insabbiare perché mette in crisi le basi su cui abbiamo costruito tutti i nostri castelli di carte. Attenzione però, questa storia è leggermente diversa dalle solite. Sapete perché? Vista la possibile applicazione di questo motore, la NASA ha deciso di analizzarlo e di provare a verificare se i risultati sono corretti.

Cosa accade a questo punto?

La NASA fa le sue prove e ottiene un risultato in cui si ha una spinta che per la fisica non dovrebbe esserci! Dunque funziona tutto? Aspettiamo prima di dirlo.

Come visto, la spinta misurata era di 720 mN. I tecnici della NASA hanno ottenuto una spinta tra 30 e 50 micro Newton, dunque, circa un fattore 10000 in meno.

Come detto prima, ma chi se ne frega, l’importante è che la spinta ci sia!

Come potete immaginare, molti giornali internazionali hanno dato ampio risalto alla notizia, salvo però non dire tutto fino in fondo.

Cosa significa?

La NASA, dopo aver effettuato questi test, ha pubblicato un conference paper sulla questione. Ecco a voi il link dove leggere il lavoro:

NASA, EMdrive test

Come potete vedere, l’articolo sembra confermare quanto affermato. Attenzione però, leggete tutto fino in fondo. Verso la fine, gli autori scrivono una frase che tanti hanno fatto finta di non leggere. Questa:

Thrust was observed on both test articles, even though one of the test articles was designed with the expectation that it would not produce thrust. Specifically, one test article contained internal physical modifications that were designed to produce thrust, while the other did not (with the latter being referred to as the “null” test article).
Cosa significa? Nel test i tecnici hanno utilizzato anche un motore di controllo realizzato per non avere nessuna spinta. Durante il test però, quando hanno utilizzato questo motore, hanno osservato nuovamente questa spinta. Cioè? Dovete fare un test che porterà valori misurati molto piccoli. Come normale, costruite qualcosa che non dovrebbe invece funzionare. Poi ottenete che tutti e due misurano qualcosa paragonabile. Come concludere? E’ sbagliata la misura su quello buono o su quello che non dovrebbe funzionare?
Personalmente, come mia natura, voglio essere propositivo e, come si dice, “open mind”. Ad oggi, i risultati mostrano valori discordanti. Molto probabilmene, i valori della spinta che si vuole misurare sono troppo bassi per le incertezze derivanti dal metodo di misura stesso. Detto in modo statistico, il risultato ottenuto è compatibile con zero Newton di spinta ma anche con qualcosa diverso da zero.
Ovviamente, non voglio precludere nulla ma, allo stato attuale, questo motore non ha dato risultati che confermano quanto affermato. Visto l’interesse sulla cosa, sono sicuro che ci saranno ulteriori sviluppi nei prossimi mesi. Se così fosse, torneremo sull’argomento proprio per vedere se quanto affermato corrisponde al vero e, in tal caso, ragioneremo su effetti non considerati dalla fisica.
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Tutti i movimenti della Terra

27 Giu

Proprio ieri, una nostra cara lettrice ci ha fatto una domanda molto interessante nella sezione:

Hai domande o dubbi?

Come potete leggere, si chiede se esiste una correlazione tra i moti della Terra e l’insorgere di ere di glaciazione sul nostro pianeta. Rispondendo a questa domanda, mi sono reso conto come, molto spesso, e non è certamente il caso della nostra lettrice, le persone conoscano solo i moti principali di rotazione e rivoluzione. A questo punto, credo sia interessante capire meglio tutti i movimenti che il nostro pianeta compie nel tempo anche per avere un quadro più completo del moto dei pianeti nel Sistema Solare. Questa risposta, ovviamente, ci permetterà di rispondere, anche in questa sede, alla domanda iniziale che è stata posta.

Dunque, andiamo con ordine, come è noto la Terra si muove intorno al Sole su un’orbita ellittica in cui il Sole occupa uno dei due fuochi. Questo non sono io a dirlo, bensì questa frase rappresenta quella che è nota come I legge di Keplero. Non starò qui ad annoiarvi con tutte le leggi, ma ci basta sapere che Keplero fu il primo a descrivere cinematicamente il moto dei pianeti intorno ad un corpo più massivo. Cosa significa “cinematicamente”? Semplice, si tratta di una descrizione completa del moto senza prendere in considerazione il perché il moto avviene. Come sapete, l’orbita è ellittica perché è la legge di Gravitazione Universale a spiegare la tipologia e l’intensità delle forze che avvengono. Bene, detto molto semplicemente, Keplero ci spiega l’orbita e come il moto si evolverà nel tempo, Newton attraverso la sua legge di gravitazione ci dice il perché il fenomeno avviene in questo modo (spiegazione dinamica).

Detto questo, se nel nostro Sistema Solare ci fossero soltanto il Sole e la Terra, quest’ultima si limiterebbe a percorrere la sua orbita ellittica intorno al Sole, moto di rivoluzione, mentre gira contemporaneamente intorno al suo asse, moto di rotazione. Come sappiamo bene, il primo moto è responsabile dell’alternanza delle stagioni, mentre la rotazione è responsabile del ciclo giorno-notte.

Purtroppo, ed è un eufemismo, la Terra non è l’unico pianeta a ruotare intorno al Sole ma ce ne sono altri, vicini, lontani e più o meno massivi, oltre ovviamente alla Luna, che per quanto piccola è molto vicina alla Terra, che “disturbano” questo moto molto ordinato.

Perche questo? Semplice, come anticipato, e come noto, due masse poste ad una certa distanza, esercitano mutamente una forza di attrazione, detta appunto gravitazionale, direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In altri termini, più i corpi sono massivi, maggiore è la loro attrazione. Più i corpi sono distanti, minore sarà la forza che tende ad avvicinarli. Ora, questo è vero ovviamente per il sistema Terra-Sole ma è altresì vero per ogni coppia di corpi nel nostro Sistema Solare. Se Terra e Sole si attraggono, lo stesso fanno la Terra con la Luna, Marte con Giove, Giove con il Sole, e via dicendo. Come è facile capire, la componente principale delle forze è quella offerta dal Sole sul pianeta, ma tutte queste altre “spintarelle” danno dei contributi minori che influenzano “in qualche modo” il moto di qualsiasi corpo. Bene, questo “in qualche modo” è proprio l’argomento che stiamo affrontando ora, cioè i moti minori, ad esempio, della Terra nel tempo.

Dunque, abbiamo già parlato dei notissimi moti di rotazione e di rivoluzione. Uno dei moti che invece è divenuto famoso grazie, o forse purtroppo, al 2012 è quello di precessione degli equinozi, di cui abbiamo già parlato in questo articolo:

Nexus 2012: bomba a orologeria

Come sapete, l’asse della Terra, cioè la linea immaginaria che congiunge i poli geografici ed intorno al quale avviene il moto di rotazione, è inclinato rispetto al piano dell’orbita. Nel tempo, questo asse non rimane fisso, ma descrive un doppio cono come mostrato in questa figura:

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Moto di precessione degli equinozi e di nutazione

Il moto dell’asse è appunto detto di “precessione degli equinozi”. Si tratta di un moto a più lungo periodo dal momento che per compiere un intero giro occorrono circa 25800 anni. A cosa è dovuto il moto di precessione? In realtà, si tratta del risultato di un duplice effetto: l’attrazione gravitazionale da parte della Luna e il fatto che il nostro pianeta non è perfettamente sferico. Perché si chiama moto di precessione degli equinozi? Se prendiamo la linea degli equinozi, cioè quella linea immaginaria che congiunge i punti dell’orbita in cui avvengono i due equinozi, a causa di questo moto questa linea si sposterà in senso orario appunto facendo “precedere” anno dopo anno gli equinozi. Sempre a causa di questo moto, cambia la costellazione visibile il giorno degli equinozi e questo effetto ha portato alla speculazione delle “ere new age” e al famoso “inizio dell’era dell’acquario” di cui, sempre in ambito 2012, abbiamo già sentito parlare.

Sempre prendendo come riferimento la figura precedente, notiamo che c’è un altro moto visibile. Percorrendo il cono infatti, l’asse della Terra oscilla su e giù come in un moto sinusoidale. Questo è noto come moto di “nutazione”. Perché avviene questo moto? Oltre all’interazione della Luna, molto vicina alla Terra, anche il Sole gioca un ruolo importante in questo moto che proprio grazie alla variazione di posizione relativa del sistema Terra-Luna-Sole determina un moto di precessione non regolare nel tempo. In questo caso, il periodo della nutazione, cioè il tempo impiegato per per compiere un periodo di sinusoide, è di circa 18,6 anni.

Andando avanti, come accennato in precedenza, la presenza degli altri pianeti nel Sistema Solare apporta dei disturbi alla Terra, così come per gli altri pianeti, durante la sua orbita. Un altro moto da prendere in considerazione è la cosiddetta “precessione anomalistica”. Di cosa si tratta? Abbiamo detto che la Terra compie un’orbita ellittica intorno al Sole che occupa uno dei fuochi. In astronomia, si chiama “apside” il punto di massima o minima distanza del corpo che ruota da quello intorno al quale sta ruotando, nel nostro caso il Sole. Se ora immaginiamo di metterci nello spazio e di osservare nel tempo il moto della Terra, vedremo che la linea che congiunge gli apsidi non rimane ferma nel tempo ma a sua volta ruota. La figura seguente ci può aiutare meglio a visualizzare questo effetto:

Moto di precessione anomalistica

Moto di precessione anomalistica

Nel caso specifico di pianeti che ruotano intorno al Sole, questo moto è anche chiamato di “precessione del perielio”. Poiché il perielio rappresenta il punto di massimo avvicinamento di un corpo dal Sole, il perché di questo nome è evidente. A cosa è dovuta la precessioni anomalistica? Come anticipato, questo moto è proprio causato dalle interazioni gravitazionali, sempre presenti anche se con minore intensità rispetto a quelle del Sole, dovute agli altri pianeti. Nel caso della Terra, ed in particolare del nostro Sistema Solare, la componente principale che da luogo alla precessione degli apsidi è l’attrazione gravitazionale provocata da Giove.

Detto questo, per affrontare il prossimo moto millenario, torniamo a parlare di asse terrestre. Come visto studiando la precessione e la nutazione, l’asse terrestre descrive un cono nel tempo (precessione) oscillando (nutazione). A questo livello però, rispetto al piano dell’orbita, l’inclinazione dell’asse rimane costante nel tempo. Secondo voi, con tutte queste interazioni e questi effetti, l’inclinazione dell’asse potrebbe rimanere costante? Assolutamente no. Sempre a causa dell’interazione gravitazionale, Sole e Luna principalmente nel nostro caso, l’asse della Terra presenta una sorta di oscillazione variando da un massimo di 24.5 gradi ad un minimo di 22.1 gradi. Anche questo movimento avviene molto lentamente e ha un periodo di circa 41000 anni. Cosa comporta questo moto? Se ci pensiamo, proprio a causa dell’inclinazione dell’asse, durante il suo moto, uno degli emisferi della Terra sarà più vicino al Sole in un punto e più lontano nel punto opposto dell’orbita. Questo contribuisce notevolmente alle stagioni. L’emisfero più vicino avrà più ore di luce e meno di buio oltre ad avere un’inclinazione diversa per i raggi solari che lo colpiscono. Come è evidente, insieme alla distanza relativa della Terra dal Sole, la variazione dell’asse contribuisce in modo determinante all’alternanza estate-inverno. La variazione dell’angolo di inclinazione dell’asse può dunque, con periodi lunghi, influire sull’intensità delle stagioni.

Finito qui? Non ancora. Come detto e ridetto, la Terra si muove su un orbita ellittica intorno al Sole. Uno dei parametri matematici che si usa per descrivere un’ellisse è l’eccentricità, cioè una stima, detto molto semplicemente, dello schiacciamento dell’ellisse rispetto alla circonferenza. Che significa? Senza richiamare formule, e per non appesantire il discorso, immaginate di avere una circonferenza. Se adesso “stirate” la circonferenza prendendo due punti simmetrici ottenete un’ellisse. Bene, l’eccentricità rappresenta proprio una stima di quanto avete tirato la circonferenza. Ovviamente, eccentricità zero significa avere una circonferenza. Più è alta l’eccentricità, maggiore sarà l’allungamento dell’ellisse.

Tornando alla Terra, poiché l’orbita è un’ellisse, possiamo descrivere la sua forma utilizzando l’eccentricità. Questo valore però non è costante nel tempo, ma oscilla tra un massimo e un minimo che, per essere precisi, valgono 0,0018 e 0,06. Semplificando molto il discorso, nel tempo l’orbita della Terra oscilla tra qualcosa più o meno simile ad una circonferenza. Anche in questo caso, si tratta di moti millenari a lungo periodo ed infatti il moto di variazione dell’eccentricità (massimo-minimo-massimo) avviene in circa 92000 anni. Cosa comporta questo? Beh, se teniamo conto che il Sole occupa uno dei fuochi e questi coincidono nella circonferenza con il centro, ci rendiamo subito conto che a causa di questa variazione, la distanza Terra-Sole, e dunque l’irraggiamento, varia nel tempo seguendo questo movimento.

A questo punto, abbiamo analizzato tutti i movimenti principali che la Terra compie nel tempo. Per affrontare questo discorso, siamo partiti dalla domanda iniziale che riguardava l’ipotetica connessione tra periodi di glaciazione sulla Terra e i moti a lungo periodo. Come sappiamo, nel corso delle ere geologiche si sono susseguiti diversi periodi di glaciazione sul nostro pianeta, che hanno portato allo scioglimento dei ghiacci perenni e all’innalzamento del livello dei mari. Studiando i reperti e la quantità di CO2 negli strati di ghiaccio, si può notare una certa regolarità dei periodi di glaciazione, indicati anche nella pagina specifica di wikipedia:

Wiki, cronologia delle glaciazioni

Come è facile pensare, molto probabilmente ci sarà una correlazione tra i diversi movimenti della Terra e l’arrivo di periodi di glaciazione più o meno intensi, effetto noto come “Cicli di Milanković”. Perché dico “probabilmente”? Come visto nell’articolo, i movimenti in questione sono diversi e con periodi più o meno lunghi. In questo contesto, è difficile identificare con precisione il singolo contributo ma quello che si osserva è una sovrapposizione degli effetti che producono eventi più o meno intensi.

Se confrontiamo i moti appena studiati con l’alternanza delle glaciazioni, otteniamo un grafico di questo tipo:

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Relazione tra i periodi dei movimenti della Terra e le glaciazioni conosciute

Come si vede, è possibile identificare una certa regolarità negli eventi ma, quando sovrapponiamo effetti con periodi molto lunghi e diversi, otteniamo sistematicamente qualcosa con periodo ancora più lungo. Effetto dovuto proprio alle diverse configurazioni temporali che si possono ottenere. Ora, cercare di trovare un modello matematico che prenda nell’insieme tutti i moti e li correli con le variazioni climatiche non è cosa banale e, anche se sembra strano da pensare, gli eventi che abbiamo non rappresentano un campione significativo sul quale ragionare statisticamente. Detto questo, e per rispondere alla domanda iniziale, c’è una relazione tra i movimenti della Terra e le variazioni climatiche ma un modello preciso che tenga conto di ogni causa e la pesi in modo adeguato in relazione alle altre, non è ancora stato definito. Questo ovviamente non esclude in futuro di poter avere una teoria formalizzata basata anche su future osservazioni e sull’incremento della precisione di quello che già conosciamo.

 

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

Flusso oscuro e grandi attrattori

28 Feb

Nella ormai celebre sezione:

Hai domande o dubbi?

in cui sono usciti fuori davvero gli argomenti piu’ disparati ma sempre contraddistinti da curiosita’ e voglia di discutere, una nostra cara lettrice ci ha chiesto maggiori lumi sul cosiddetto “dark flow” o flusso oscuro. Una richiesta del genere non puo’ che farci piacere, dal momento che ci permette di parlare nuovamente di scienza e, in particolare, di universo.

Prima di poterci addentrare in questo argomento scientifico ma, anche a livello di ricerca, poco conosciuto, e’ necessario fare una piccolissima premessa iniziale che serve per riprendere in mano concetti sicuramente conosciuti ma su cui spesso non si riflette abbastanza.

Per iniziare la discussione, voglio mostrarvi una foto:

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Quello che vedete non e’ un semplice libro, ma uno dei tre volumi che compongono il Philosophiae Naturalis Principia Mathematica o, tradotto in italiano, “I principi naturali della filosofia naturale”. Quest’opera e’ stata pubblicata il 5 luglio 1687 da Isaac Newton.

Perche’ e’ cosi’ importante questa opera?

Questi tre volumi sono considerati l trattato piu’ importante del pensiero scientifico. Prima di tutto, contengono la dinamica formulata da Newton che per primo ha posto le basi per lo studio delle cause del moto ma, soprattutto, perche’ contengono quella che oggi e’ nota come “Teoria della Gravitazione Universale”.

Sicuramente, tutti avrete sentito parlare della gravitazione di Newton riferita al famoso episodio della mela che si stacco’ dall’albero e cadde sulla testa del celebre scienziato. Come racconta la leggenda, da questo insignificante episodio, Newton capi’ l’esistenza della forza di gravita’ e da qui la sua estensione all’universo. Se vogliamo pero’ essere precisi, Newton non venne folgorato sulla via di Damasco dalla mela che cadeva, ma questo episodio fu quello che fece scattare la molla nella testa di un Newton che gia’ da tempo studiava questo tipo di interazioni.

Volendo essere brevi, la teoria della gravitazione di Newton afferma che nello spazio ogni punto materiale attrae ogni altro punto materiale con una forza che e’ proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. In soldoni, esiste una forza solo attrattiva che si esercita tra ogni coppia di corpi dotati di massa e questa interazione e’ tanto maggiore quanto piu’ grandi sono le masse e diminuisce con il quadrato della loro distanza.

Semplice? Direi proprio di si, sia dal punto di vista fisico che matematico. Perche’ allora chiamare questa legge addirittura con l’aggettivo “universale”?

Se prendete la male di Newton che cade dall’albero, la Luna che ruota intorno alla Terra, la Terra che ruota intorno al Sole, il sistema solare che ruota intorno al centro della Galassia, tutti questi fenomeni, che avvengono su scale completamente diverse, avvengono proprio grazie unicamente alla forza di gravita’. Credo che questo assunto sia sufficiente a far capire l’universalita’ di questa legge.

Bene, sulla base di questo, l’interazione che regola l’equilibrio delle masse nell’universo e’ dunque la forza di gravita’. Tutto quello che vediamo e’ solo una conseguenza della sovrapposizione delle singole forze che avvengono su ciascuna coppia di masse.

Detto questo, torniamo all’argomento principale del post. Cosa sarebbe il “flusso oscuro”? Detto molto semplicemente, si tratta del movimento a grande velocita’ di alcune galassie in una direzione ben precisa, situata tra le costellazioni del Centauro e della Vela. Questo movimento direzionale avviene con velocita’ dell’ordine di 900 Km al secondo e sembrerebbe tirare le galassie in un punto ben preciso al di fuori di quello che definiamo universo osservabile.

Aspettate, che significa che qualcosa tira le galassie fuori dall’universo osservabile?

Per prima cosa, dobbiamo definire cosa significa “universo osservabile”. Come sappiamo, l’universo si sta espandendo e se lo osserviamo da Terra siamo in grado di vedere le immagini che arrivano a noi grazie al moto dei fotoni che, anche se si muovono alla velocita’ della luce, si spostano impiegando un certo tempo per percorrere delle distanze precise. Se sommiamo questi due effetti, dalla nostra posizione di osservazione, cioe’ la Terra, possiamo vedere solo quello che e’ contenuto entro una sfera con un raggio di 93 miliardi anni luce. Come potete capire, l’effetto dell’espansione provoca un aumento di quello che possiamo osservare. Se l’universo ha 14.7 miliardi di anni, ci si potrebbe aspettare di poter vedere dalla terra la luce partita 14.7 miliardi di anni fa, cioe’ fino ad una distanza di 14.7 miliardi di anni luce. In realta’, come detto, il fatto che l’universo sia in continua espansione fa si che quello che vediamo oggi non si trova piu’ in quella posizione, ma si e’ spostato a causa dell’espansione. Altro aspetto importante, la definizione di sfera osservabile e’ vera per ogni punto dell’universo, non solo per quella sfera centrata sulla Terra che rappresenta cquello che noi possiamo vedere.

Bene, dunque si sarebbe osservato un flusso di alcune galassie verso un punto preciso fuori dall’universo osservabile. Proprio dal fatto che questo flusso e’ all’esterno del nostro universo osservabile, si e’ chiamato questo movimento con l’aggettivo oscuro.

Aspettate un attimo pero’, se le galassie sono tirate verso un punto ben preciso, cos’e’ che provoca questo movimento? Riprendendo l’introduzione sulla forza di gravitazione, se le galassie, che sono oggetti massivi, sono tirate verso un punto, significa che c’e’ una massa che sta esercitando una forza. Poiche’ la forza di gravitazione si esercita mutuamente tra i corpi, questo qualcosa deve anche essere molto massivo.

Prima di capire di cosa potrebbe trattarsi, e’ importante spiegare come questo flusso oscuro e’ stato individuato.

Secondo le teorie cosmologiche riconosciute, e come spesso si dice, l’universo sarebbe omogeneo e isotropo cioe’ sarebbe uguale in media in qualsiasi direzione lo guardiamo. Detto in altri termini, non esiste una direzione privilegiata, almeno su grandi scale, in cui ci sarebbero effetti diversi. Sempre su grandi scale, non esisterebbe neanche un movimento preciso verso una direzione ma l’isotropia produrrebbe moti casuali in tutte le direzioni.

Gia’ nel 1973 pero’, si osservo’ un movimento particolare di alcune galassie in una direzione precisa. In altri termini, un’anomalia nell’espansione uniforme dell’universo. In questo caso, il punto di attrazione e’ all’interno del nostro universo osservabile e localizzato in prossimita’ del cosiddetto “ammasso del Regolo”, una zona di spazio dominata da un’alta concentrazione di galassie vecchie e massive. Questa prima anomalia gravitazionale viene chiamata “Grande Attrattore”. In questa immagine si vede appunto una porzione di universo osservabile da Terra ed in basso a destra trovate l’indicazione del Grande Attrattore:

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Questa prima anomalia dell’espansione venne osservata tramite quello che e’ definito lo spostamento verso il rosso. Cosa significa? Se osservate un oggetto che e’ in movimento, o meglio se esiste un movimento relativo tra l’osservatore e il bersaglio, la luce che arriva subisce uno spostamento della lunghezza d’onda dovuto al movimento stesso. Questo e’ dovuto all’effetto Doppler valido, ad esempio, anche per le onde sonore e di cui ci accorgiamo facilmente ascoltando il diverso suono di una sirena quando questa si avvicina o si allontana da noi.

220px-Redshift_blueshift.svg

Bene, tornando alle onde luminose, se la sorgente si allontana, si osserva uno spostamento verso lunghezze d’onda piu’ alte, redshift, se si avvicina la lunghezza d’onda diminuisce, blueshift. Mediate questo semplice effetto, si sono potuti osservare molti aspetti del nostro universo e soprattutto i movimenti che avvengono.

Tornando al grnde attrattore, questa zona massiva verso cui si osserva un moto coerente delle galassie del gruppo e’ localizzato a circa 250 milioni di anni luce da noi nella direzione delle costellazioni dell’Hydra e del Centauro e avrebbe una massa di circa 5×10^15 masse solari, cioe’ 5 milioni di miliardi di volte il nostro Sole. Questa, come anticipato, e’ soltanto una anomalia dell’espansione dell’universo che ha creato una zona piu’ massiva in cui c’e’ una concentrazione di galassie che, sempre grazie alla gravita’, attraggono quello che hanno intorno.

Discorso diverso e’ invece quello del Dark Flow. Perche’? Prima di tutto, come detto, questo centro di massa si trova talmente lontano da essere al di fuori del nostro universo osservabile. Visto da Terra poi, la zona di spazio che crea il flusso oscuro si trova piu’ o meno nella stessa direzione del Grande Attrattore, ma molto piu’ lontana. Se per il Grande Attrattore possiamo ipotizzare, detto in modo improprio, un grumo di massa nell’universo omogeneo, il flusso oscuro sembrerebbe generato da una massa molto piu’ grande ed in grado anche di attrarre a se lo stesso Grande Attrattore.

Il flusso oscuro venne osservato per la prima volta nel 2000 e descritto poi a partire dal 2008 mediante misure di precisione su galassie lontane. In questo caso, l’identificazione del flusso e’ stata possibile sfruttando il cosiddetto effetto Sunyaev-Zel’dovich cioe’ la modificazione della temperatura dei fotoni della radiazione cosmica di fondo provocata dai raggi X emessi dalle galassie che si spostano. Sembra complicato, ma non lo e’.

Di radiazione di fondo, o CMB, abbiamo parlato in questi articoli:

Il primo vagito dell’universo

E parliamo di questo Big Bang

Come visto, si tratta di una radiazione presente in tutto l’universo residuo del Big Bang iniziale. Bene, lo spostamento coerente delle galassie produce raggi X, questi raggi X disturbano i fotoni della radiazione di fondo e noi da terra osservando queste variazioni ricostruiamo mappe dei movimenti delle Galassie. Proprio grazie a queste misure, a partire dal 2000, e’ stato osservato per la prima volta questo movimento coerente verso un punto al di fuori dell’universo osservabile.

Cosa potrebbe provocare il Flusso Oscuro? Bella domanda, la risposta non la sappiamo proprio perche’ questo punto, se esiste, come discuteremo tra un po’, e’ al di fuori del nostro universo osservabile. Di ipotesi a riguardo ne sono ovviamente state fatte una miriade a partire gia’ dalle prime osservazioni.

Inizialmente si era ipotizzato che il movimento potrebbe essere causato da un ammasso di materia oscura o energia oscura. Concetti di cui abbiamo parlato in questi post:

La materia oscura

Materia oscura intorno alla Terra?

Se il vuoto non e’ vuoto

Universo: foto da piccolo

Queste ipotesi sono pero’ state rigettate perche’ non si osserva la presenza di materia oscura nella direzione del Dark Flow e, come gia’ discusso, per l’energia oscura il modello prevede una distribuzione uniforme in tutto l’universo.

Cosi’ come per il Grande Attrattore, si potrebbe trattare di un qualche ammasso molto massivo in una zona non osservabile da Terra. Sulla base di questo, qualcuno, non tra gli scienziati, aveva ipotizzato che questo effetto fosse dovuto ad un altro universo confinante con il nostro e che provoca l’attrazione. Questa ipotesi non e’ realistica perche’ prima di tutto, la gravitazione e’ frutto dello spazio tempo proprio del nostro universo. Se anche prendessimo in considerazione la teoria dei Multiversi, cioe’ universi confinanti, l’evoluzione di questi sarebbe completamente diversa. Il flusso oscuro provoca effetti gravitazionali propri del nostro universo e dovuti all’attrazione gravitazionale. Il fatto che sia fuori dalla nostra sfera osservabile e’ solo dovuto ai concetti citati in precedenza figli dell’accelerazione dell’espansione.

Prima di tutto pero’, siamo cosi’ sicuri che questo Flusso Oscuro esista veramente?

Come anticipato, non c’e’ assolutamente la certezza e gli scienziati sono ancora fortemente divisi non solo sulle ipotesi, ma sull’esistenza stessa del Flusso Oscuro.

Per farvi capire la diatriba in corso, questo e’ il link all’articolo originale con cui si ipotizzava l’esistenza del Flusso Oscuro:

Dark Flow

Subito dopo pero’, e’ stato pubblicato un altro articolo che criticava questo sostenendo che i metodi di misura applicati non erano corretti:

Wright risposta al Dark Flow

Dopo di che, una lunga serie di articoli, conferme e smentite, sono stati pubblicati da tantissimi cosmologi. Questo per mostrare quanto controversa sia l’esistenza o meno di questo flusso oscuro di Galassie verso un determinato punto dell’universo.

Venendo ai giorni nostri, nel 2013 e’ stato pubblicato un articolo di analisi degli ultimi dati raccolti dal telescopio Planck. In questo paper viene nuovamente smentita l’esistenza del dark flow sulla base delle misure delle velocita’ effettuate nella regione di spazio in esame:

Planck, 2013

Dunque? Dark Flow definitivamente archiviato? Neanche per sogno. Un altro gruppo di cosmologi ha pubblicato questo ulteriore articolo:

Smentita alla smentita

in cui attacca i metodi statistici utilizzati nel primo articolo e propone un’analisi diversa dei dati da cui si mostra l’assoluta compatibilita’ di questi dati con quelli di un altro satellite, WMAP, da cui venne evidenziata l’esistenza del dark flow.

Credo che a questo punto, sia chiaro a tutti la forte discussione ancora in corso sull’esistenza o meno di questo Dark Flow. Come potete capire, e’ importante prima di tutto continuare le analisi dei dati e determinare se questo flusso sia o meno una realta’ del nostro universo. Fatto questo, e se il movimento venisse confermato, allora potremmo fare delle ipotesi sulla natura di questo punto di attrazione molto massivo e cercare di capire di cosa potrebbe trattarsi. Ovviamente, sempre che venisse confermata la sua esistenza, stiamo ragionando su qualcosa talmente lontano da noi da essere al di fuori della nostra sfera osservabile. Trattare questo argomento ci ha permesso prima di tutto di aprire una finestra scientifica su un argomento di forte e continua attualita’ per la comunita’ scientifica. Come sappiamo, trattando argomenti di questo tipo, non troviamo risposte certe perche’ gli studi sono ancora in corso e, cosi’ come deve avvenire, ci sono discussioni tra gli scienziati che propongono ipotesi, le smentiscono, ne discutono, ecc, come la vera scienza deve essere. Qualora ci fossero ulteriori novita’ a riguardo, ne parleremo in un futuro articolo.

 

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

Scie chimiche, la prova storica!

13 Gen

Un nostro caro lettore mi ha segnalato tramite mail una nuova importante “prova” a sostegno dell’esistenza delle scie chimiche. Negli ultimi giorni, questo presunto documento sta riaccendendo notevolmente la discussione su questa tematica, anche sotto la spinta dei soliti siti che non possono che trarre benefici dal far credere che ci sia un complotto mondiale per spargere veleni mediante aerosol atmosferico.

Di scie chimiche, mostrando di volta in volta l’assurdita’ di queste affermazioni, abbiamo parlato in diversi articoli. Ecco una serie degli ultimi post:

Alcune considerazione sulle scie chimiche

Scie Chimiche: il prelievo in quota

Scie chimiche e cloud seeding

Come difendersi dalle scie chimiche

Il Dibromoetano e le scie chimiche

A-380 modificato per spargere scie chimiche

Scie chimiche, ora abbiamo la prova

L’accordo Italia-USA per spargere scie chimiche

Tornando alla nuova notizia, senza girarci troppo intorno, vi mostro la prima pagina di questo documento:

Documento NASA-1971

Documento NASA-1971

Leggete molto bene il titolo: “Barium Cloud Launch”, cioe’ lancio o dispersione di nuvole di Bario. Si tratta di un documento storico timbrato NASA. Questa potrebbe essere la definitiva e schiacciante prova per l’esistenza di un complotto mondiale per spargere veleni.

Vuoi vedere che alla fine i complottisti avevano ragione e anche gli scienziati sono coinvolti in questo progetto?

Direi di no, ma cerchiamo di ragionare su questo documento, prima di trarre azzardate conclusioni.

Per prima cosa, vedere solo la prima pagina del report potrebbe portare fuori strada. Prima di iniziare a discutere, scarichiamo dunque l’intero documento a questo indirizzo:

NASA, 1971

Come vedete, quella riportata e’ veramente la prima pagina di questo documento.

Ora, leggendo i siti complottisti, si possono vedere davvero delle perle di ragionamento e disinformazione. Come potete leggere da soli, si tratta di un’operazione prevista tra la NASA e un istituto di ricerca tedesco. Bene, questo piccolo particolare viene interpretato dai complottisti come un’immensa operazione bellica pensata dal governo americano insieme ai nazisti, vengono definiti cosi’, tedeschi per continuare esperimenti sulla popolazione inerme.

Leggete attentamente quanto contenuto nel documento e, soprattutto, cosa che forse qualcuno non ha fatto o ha fatto finta di non fare, capiamo quello che il documento dice. Come potete leggere, si tratta di un esperimento “scientifico” per studiare i campi elettrici e magnetici ad alta quota. Per alta quota, non sparo numeri ma leggo dal documento, si parla di 20000 miglia di altitudine.

In cosa consiste l’esperimento?

Si prevede il lancio di un vettore per andare ad alta quota e spargere una miscela di ossido di bario e rame per formare una nuvola di questi composti ad alta quota. Ora, queste sostanza sono sensibili al campo magnetico e il loro sucessivo moto potrebbe essere utilizzato proprio per studiare intensita’, direzione e verso dei vettori di campo a queste altezze.

Per farvi un esempio, che poi e’ lo stesso che trovate nel documento, se prendete della limatura di ferro e la spargete intorno ad un magnete, vedrete come la limatura si orienta esattamente nella direzione delle linee del campo magnetico, cioe’ quelle linee invisibili che vanno dal polo nord al polo sud della calamita. Secondo le stesso principio, gli ossidi in atmosfera si orietano e seguono le linee di campo. Osservando da terra, con speciali stazioni appositamente pensate, potete dunque ottenere informazioni su questi parametri fisici.

Detto questo, quello riportato nel report non e’ assolutamente un esperimento di geoingegneria, o come vogliono chiamarla i complottisti, ma un esperimento scientifico volto ad evidenziare importanti caratteristiche del nostro pianeta e del vento solare che incide sugli strati alti dell’atmosfera.

Ora pero’, prima di chiudere facciamo un’altra importante considerazione. Secondo voi, se si trattasse di un segretissimo esperimento condotto dalla NASA con i nazisti su ordine di qualche potente organizzazione misteriosa, il documento sarebbe sul web facilmente scaricabile da chiunque? Personalmente, credo proprio di no.

Nello stesso sito dove abbiamo scaricato questo pdf, ci sono tantissimi articoli visto che si tratta della pagina in cui la NASA deposita i suoi Technical Reports. Mi permetto di dare un bel suggerimento ai compottisti per cercare nuove perle da spacciare come prove. Se andate sul sito generale a questo indirizzo:

NASA, TRS

Trovate anche un motore di ricerca per cercare tra i documenti. Se provate ad immetere come parole chiave “barium cloud”, trovate tantissimi articoli e proposte di misura che sono state fatte nel corso degli anni. I complottisti potrebbero creare un nuovo “scandalo” utilizzando uno per uno questi articoli, almeno avrebbero materiale per andare avanti altro tempo e cercare di convincere sempre piu’ persone dell’esistenza delle scie chimiche.

 

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Materia oscura intorno alla Terra?

7 Gen

Come sapete, e’ sempre interessante leggere le notizie nelle sezioni di scienze di alcuni giornali, si trovano sempre delle chicche di tutto rispetto. Negli ultimi giorni, sono apparsi tantissimi articoli che parlano di una nuova sensazionale scoperta. Un ricercatore dell’universita’ del Texas, tale Ben Harris, avrebbe condotto una serie di misure utilizzando i satelliti delle costellazioni gps di Galileo e Glonass.

Se volete maggiori info sul gps, su come funziona e della scienza che c’e’ sotto, abbiamo pubblicato un articolo anche su questo:

Il sistema di posizionamento Galileo

Tornando alla notizia principale, cosa si sarebbe scoperto da queste misure: utilizzando i dati inviati dai satelliti negli ultimi 6 mesi, si sarebbe evidenziata un’anomalia del valore della massa della Terra rispetto a quella comunemente conosciuta. L’entita’ di questa differenza e’ tra lo 0,005 e lo 0,008% del valore noto.

Come si spiega questa differenza?

Dal momento che il moto dei satelliti e’ determinato dall’attrazione gravitazionale che il nostro pianeta esercita, in realta’ che anche i satelliti esercitano sulla Terra, questa differenza deve essere dovuta ad un’anomalia gravitazionale. Una delle spiegazioni date da Harris e’ che sia presente un disco di materia oscura intorno al nostro pianeta, tale da influenzare l’attrazione gravitazionale.

Di materia oscura abbiamo parlato in questo articolo:

La materia oscura

Poiche’, secondo le ipotesi, questa forma non convenzionale di energia esercitrebbe attrazione gravitazionale, la sua presenza influenzerebbe il moto dei satelliti falsando appunto la massa della Terra rispetto al valore conosciuto. Per essere precisi, dalle misure condotte, questo anello, posizionato intorno all’equatore terrestre, avrebbe uno spessore di 191 Km e una larghezza di ben 70000 Km.

Piccola parentesi, oltre ai tanti giornali, anche i siti catastrofisti hanno riportato la notizia, ovviamente a modo loro e aggiungendo dettagli inutili quanto inventati. Non manca certo chi sostiene che l’anello sia stato messo li da scienziati compiacenti o da extraterrestri che stanno iniziando la fase di conquista del nostro pianeta. Non credo sia il caso di ragionare su queste osservazioni che lasciano davvero il tempo che trovano.

Detto questo, ragioniamo un attimo sulla notizia, cercando di fare qualche considerazione aggiuntiva.

Come avrete notato, ho riportato, al contrario di molti giornali, tutta la notizia al condizionale. Non e’ assolutamente una licenza di stile, ma l’ho fatto perche’ quanto riportato non e’ assolutamente certo.

Vi spiego il perche’.

Come trovate in rete, le misure in questione sono state presentate da Harris nel corso del meeting annuale dell’unione geofisica americana, anche detta AGU. Ovviamente si tratta di misure reali e scientifiche, che pero’ vanno considerate come “preliminari”.

Permettetemi una considerazione statistica. Come detto, la differenza rispetto alla massa conosciuta e’ tra lo 0,005 e lo 0,008%. Ora, tra 0,005 e 0,008, la differenza non e’ assolutamente poca. In realta’, l’ampiezza di questo intervallo ci fa capire la precisione delle misure fatte. Per essere precisi, i due valori sono ottenuti utilizzando una volta la costellazione Glonass e un’altra quella Galileo. Il fatto che due misure indipendenti diano valori cosi’ diversi, non e’ assolutamente un dettaglio trascurabile.

Detto questo, durante la stessa riunione, dopo la presentazione dei risultati da parte di Harris, e’ stato evidenziato come le misure siano in realta’ falsate perche’ mancanti di correzioni molto importanti. Quali? Nella modellizzazione del moto dei satelliti, non sono state incluse le attrazioni da parte del Sole e della Luna. Inoltre, mancano da includere le correzioni dovute alla relativita’, assolutamente necessarie, come potete leggere nell’articolo sul sistema Galileo, per ottenere risultati veritieri.

La mancanza di queste correzioni, che potrebbero modificare sostanzialmente il risultato preliminare, fa si che i dati ottenuti siano del tutto preliminari. In questo stato, e’ assolutamente fuorviante e frettoloso fare conclusioni come quelle riportate in precedenza del disco di materia oscura.

Perche’ si e’ fatto questo?

Esistono varie risposte possibili. La prima, un po’ cattiva, e’ che si e’ voluto presentare un lavoro incompleto solo per attirare un po’ di attenzione. L’altra possibilita’ e’ che si sia voluta mostrare questa differenza rispetto al valore della massa conosciuta solo per ricevere commenti utili con cui correggere il tiro. Entrambe le risposte sono possibili. Molto spesso alle conferenze si presentano risultati preliminari solo per valutare la risposta della comunita’ scientifica di riferimento. Ultimamente pero’, si puo’ avere una fuga di notizie che porta ad articoli, come quelli sui nostri giornali, che puntano ala scoperta del secolo.

Concludendo, i dati ottenuti mostrano ovviamente una differenza della massa della Terra rispetto a quella nota. Questa discrepanza potrebbe essere dovuta ad un errore di calcolo, a correzioni molto importanti non ancora conteggiate o, anche, alla presenza di materia oscura intorno alla Terra. Personalmente, credo sia presto per parlare di quest’ultima ipotesi. Questa storia, e lo dico a malincuore, mi ricorda molto quella della velocita’ dei neutrini misurata ad Opera, poi smentita con la testa tra le gambe.

 

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Aerei: come fanno a volare e sicurezza

13 Nov

Attraverso i commenti del  blog, un nostro caro lettore ci ha fatto una domanda, a suo dire, apparentemente molto semplice ma che, come potete verificare molto facilmente, genera tantissima confusione. In sintesi la domanda e’ questa: perche’ si dice che volare in aereo e’ cosi sicuro?

Per poter rispondere a questa domanda, si devono ovviamente scartabellare i numeri ufficiali degli incidenti aerei. Questo ci consente di poter verificare la probabilita’ di un incidente aereo rapportato, ad esempio, a quelli ben piu’ noti automobilistici. Partendo da questa domanda, mi sono pero’ chiesto qualcosa in piu’: sappiamo veramente perche’ gli aerei riescono a volare? Anche questa potrebbe sembrare una domanda molto semplice. Si tratta di una tecnologia conosciuta da diversi decenni eppure, incredibile ma vero, non tutti sanno perche’ questi enormi oggetti riescono a stare in aria. Facendo un giro su internet, ho scoperto come anche molti siti di divulgazione della scienza fanno delle omissioni o dicono cose formalmente sbagliate.

Detto questo, credo sia interessante affrontare un discorso piu’ ampio prima di poter arrivare a rispondere alla domanda sugli incidenti aerei.

Partiamo dalle basi, come sapete ruolo fondamentale nel volo aereo e’ quello delle ali. Mentre il motore spinge in avanti l’apparecchio, le ali hanno la funzione di far volare l’aereo. Ora, per poter restare in quota, o meglio per salire, senza dover parlare di fisica avanzata, c’e’ bisogno di una forza che spinga l’aereo verso l’alto e che sia maggiore, o al limite uguale per rimanere alle stessa altezza, del peso dell’aereo stesso.

Come fanno le ali ad offrire questa spinta verso l’alto?

Forze agenti sull'ala durante il volo

Forze agenti sull’ala durante il volo

Tutto il gioco sta nel considerare l’aria che scorre intorno all’ala. Vediamo la figura a lato per capire meglio. L’aria arriva con una certa velocita’ sull’ala, attenzione questo non significa che c’e’ vento con questa velocita’ ma, pensando al moto relativo dell’aereo rispetto al suolo, questa e’ in prima approssimazione la velocita’ stessa con cui si sta spostando l’aereo. Abbiamo poi il peso dell’aereo che ovviamente e’ rappresentato da una forza che spinge verso il basso. D e’ invece la resistenza offerta dall’ala. Vettorialmente, si stabilisce una forza L, detta “portanza”, che spinge l’aereo verso l’alto.

Perche’ si ha questa forza?

Come anticipato, il segreto e’ nell’ala, per la precisione nel profilo che viene adottato per questa parte dell’aereo. Se provate a leggere la maggiorparte dei siti divulgativi, troverete scritto che la forza di portanza e’ dovuta al teorema di Bernoulli e alla differenza di velocita’ tra l’aria che scorre sopra e sotto l’ala. Che significa? Semplicemente, l’ala ha una forma diversa nella parte superiore, convessa, e inferiore, quasi piatta. Mentre l’aereo si sposta taglia, come si suole dire, l’aria che verra’ spinta sopra e sotto. La differenza di forma fa si che l’aria scorra piu’ velocemente sopra che sotto. Questo implica una pressione maggiore nella parte inferiore e dunque una spinta verso l’alto. Per farvi capire meglio, vi mostro questa immagine:

Percorso dell'aria lungo il profilo alare

Percorso dell’aria lungo il profilo alare

Come trovate scritto in molti siti, l’aria si divide a causa del passaggio dell’aereo in due parti. Vista la differenza di percorso tra sopra e sotto, affinche’ l’aria possa ricongiungersi alla fine dell’ala, il fluido che scorre nella parte superiore avra’ una velocita’ maggiore. Questo crea, per il teorema di Bernoulli, la differenza di pressione e quindi la forza verso l’alto che fa salire l’aereo.

Spiegazione elegante, semplice, comprensibile ma, purtroppo, fortemente incompleta.

Perche’ dico questo?

Proviamo a ragionare. Tutti sappiamo come vola un aereo. Ora, anche se gli aerei di linea non lo fanno per ovvi motivi, esistono apparecchi acrobatici che possono volare a testa in giu’. Se fosse vero il discorso fatto, il profilo dell’ala in questo caso fornirebbe una spinta verso il basso e sarebbe impossibile rimanere in aria.

Cosa c’e’ di sbagliato?

In realta’ non e’ giusto parlare di spiegazione sbagliata ma piuttosto bisogna dire che quella data e’ fortemente semplificata e presenta, molto banalmente come visto, controesempi in cui non e’ applicabile.

Ripensiamo a quanto detto: l’aria scorre sopra e sotto a velocita’ diversa e crea la differenza di pressione. Chi ci dice pero’ che l’aria passi cosi’ linearmente lungo l’ala? Ma, soprattutto, perche’ l’aria dovrebbe rimanere incollata all’ala lungo tutto il percorso?

La risposta a queste domande ci porta alla reale spiegazione del volo aereo.

L'effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

L’effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

Prima di tutto, per capire perche’ l’aria rimane attaccata si deve considerare il profilo aerodinamico e il cosiddetto effetto Coanda. Senza entrare troppo nella fisica, questo effetto puo’ semplicemente essere visualizzato mettendo un cucchiaino sotto un lieve flusso d’acqua. Come sappiamo bene, si verifica quello che e’ riportato in figura. L’acqua, che cosi’ come l’aria e’ un fluido, scorre fino ad un certo punto lungo il profilo del metallo per poi uscirne. Questo e’ l’effetto Coanda ed e’ quello che fa si che l’aria scorra lungo il profilo alare. Questo pero’ non e’ ancora sufficiente.

Nella spiegazione del volo utilizzando il teorema di Bernoulli, si suppone che il moto dell’aria lungo l’ala sia laminare, cioe’, detto in modo improprio, “lineare” lungo l’ala. In realta’ questo non e’ vero, anzi, un moto turbolento, soprattutto nella parte superiore, consente all’aria di rimanere maggiormente attaccata evitando cosi’ lo stallo, cioe’ il distaccamento e la successiva diminuzione della spinta di portanza verso l’alto.

In realta’, quello che avviene e’ che il moto dell’aria lungo il profilo compie una traiettoria estremamente complicata e che puo’ essere descritta attraverso le cosiddette equazioni di Navier-Stokes. Bene, allora scriviamo queste equazioni, risolviamole e capiamo come si determina la portanza. Semplice a dire, quasi impossibile da fare in molti sistemi.

Cosa significa?

Le equazioni di Navier-Stokes, che determinano il moto dei fluidi, sono estremamente complicate e nella maggior parte dei casi non risolvibili esattamente. Aspettate un attimo, abbiamo appena affermato che un aereo vola grazie a delle equazioni che non sappiamo risolvere? Allora ha ragione il lettore nel chiedere se e’ veramente sicuro viaggiare in aereo, praticamente stiamo dicendo che vola ma non sappiamo il perche’!

Ovviamente le cose non stanno cosi’, se non in parte. Dal punto di vista matematico e’ impossibile risolvere “esattamente” le equazioni di Navier-Stokes ma possiamo fare delle semplificazioni aiutandoci con la pratica. Per poter risolvere anche in modo approssimato queste equazioni e’ necessario disporre di computer molto potenti in grado di implementare approssimazioni successive. Un grande aiuto viene dalla sperimentazione che ci consente di determinare parametri e semplificare cosi’ la trattazione matematica. Proprio in virtu’ di questo, diviene fondamentale la galleria del vento in cui vengono provati i diversi profili alari. Senza queste prove sperimentali, sarebbe impossibile determinare matematicamente il moto dell’aria intorno al profilo scelto.

In soldoni, e senza entrare nella trattazione formale, quello che avviene e’ il cosiddetto “downwash” dell’aria. Quando il fluido passa sotto l’ala, viene spinto verso il basso determinando una forza verso l’alto dell’aereo. Se volete, questo e’ esattamente lo stesso effetto che consente agli elicotteri di volare. In quest’ultimo caso pero’, il downwash e’ determinato direttamente dal moto dell’elica.

Detto questo, abbiamo capito come un aereo riesce a volare. Come visto, il profilo dell’ala e’ un parametro molto importante e, ovviamente, non viene scelto in base ai gusti personali, ma in base ai parametri fisici del velivolo e del tipo di volo da effettuare. In particolare, per poter mordere meglio l’aria, piccoli velivoli lenti hanno ali perfettamente ortogonali alla fusoliera. Aerei di linea piu’ grandi hanno ali con angoli maggiori. Al contrario, come sappiamo bene, esistono caccia militari pensati per il volo supersonico che possono variare l’angolo dell’ala. Il motivo di questo e’ semplice, durante il decollo, l’atterraggio o a velocita’ minori, un’ala ortogonale offre meno resitenza. Al contrario, in prossimita’ della velocita’ del suono, avere ali piu’ angolate consente di ridurre al minimo l’attrito viscoso del fluido.

Ultimo appunto, i flap e le altre variazioni di superficie dell’ala servono proprio ad aumentare, diminuire o modificare intensita’ e direzione della portanza dell’aereo. Come sappiamo, e come e’ facile immaginare alla luce della spiegazione data, molto importante e’ il ruolo di questi dispositivi nelle fasi di decollo, atterraggio o cambio quota di un aereo.

In soldoni dunque, e senza entrare in inutili quanto disarmanti dettagli matematici, queste sono le basi del volo.

Detto questo, cerchiamo di capire quanto e’ sicuro volare. Sicuramente, e come anticipato all’inizio dell’articolo, avrete gia’ sentito molte volte dire: l’aereo e’ piu’ sicuro della macchina. Questo e’ ovviamente vero, se consideriamo il numero di incidenti aerei all’anno questo e’ infinitamente minore di quello degli incidenti automobilistici. Ovviamente, nel secondo caso mi sto riferendo solo ai casi mortali.

Cerchiamo di dare qualche numero. In questo caso ci viene in aiuto wikipedia con una pagina dedicata proprio alle statistiche degli incidenti aerei:

Wiki, incidenti aerei

Come potete leggere, in media negli ultimi anni ci sono stati circa 25 incidenti aerei all’anno, che corrispondono approssimativamente ad un migliaio di vittime. Questo numero puo’ oscillare anche del 50%, come nel caso del 2005 in cui ci sono state 1454 vittime o nel 2001 in cui gli attentati delle torri gemelle hanno fatto salire il numero. La maggiorparte degli incidenti aerei sono avvenuti in condizioni di meteo molto particolari o in fase di atterraggio. Nel 75% degli incidenti avvenuti in questa fase, gli aerei coinvolti non erano dotati di un sistema GPWS, cioe’ di un sistema di controllo elettronico di prossimita’ al suolo. Cosa significa? Un normale GPS fornisce la posizione in funzione di latitudine e longitudine. Poiche’ siamo nello spazio, manca dunque una coordinata, cioe’ la quota a cui l’oggetto monitorato si trova. Il compito del GPWS e’ proprio quello di fornire un sistema di allarme se la distanza dal suolo scende sotto un certo valore. La statistica del 75% e’ relativa agli incidenti avvenuti tra il 1988 e il 1994. Oggi, la maggior parte degli aerei civili e’ dotato di questo sistema.

Solo per concludere, sempre in termini statistici, e’ interessante ragionare, in caso di incidente, quali siano i posti lungo la fusoliera piu’ sicuri. Attenzione, prendete ovviamente questi numeri con le pinze. Se pensiamo ad un aereo che esplode in volo o che precipita da alta quota, e’ quasi assurdo pensare a posti “piu’ sicuri”. Detto questo, le statistiche sugli incidenti offrono anche una distribuzione delle probabilita’ di sopravvivenza per i vari posti dell’aereo.

Guardiamo questa immagine:

Statistiche della probabilita' di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Statistiche della probabilita’ di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Come vedete, i posti piu’ sicuri sono quelli a prua, cioe’ quelli piu’ vicini alla cabina di pilotaggio ma esiste anche una distribuzione con picco di sicurezza nelle file centrali vicino alle uscite di emergenza. Dal momento che, ovviamente in modo grottesco, i posti a prua sono quelli della prima classe, il fatto di avere posti sicuri anche dietro consente di offrire una minima ancora di salvataggio anche ad i passeggeri della classe economica.

Concudendo, abbiamo visto come un aereo riesce a volare. Parlare solo ed esclusivamente di Bernoulli e’ molto riduttivo anche se consente di capire intuitivamente il principio del volo. Questa assunzione pero’, presenta dei casi molto comuni in cui non e’ applicabile. Per quanto riguarda le statistiche degli incidenti, l’aereo resta uno dei mezzi piu’ sicuri soprattutto se viene confrontato con l’automobile. Come visto, ci sono poi dei posti che, per via della struttura ingegneristica dell’aereo, risultano statisticamente piu’ sicuri con una maggiore probabilita’ di sopravvivena in caso di incidente.

 

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Tribale, artistico o con microfono integrato?

11 Nov

Negli anni ’90, abbiamo assistito al boom dei telefoni cellulari di largo consumo. Questi apparecchi sono entrati prepotentemente nella nostra vita, diventando ormai un gadget posseduto da tutti. Come forse ricorderete, i primi modelli “popolari” erano abbastanza grandi, con schermi monocromatici e senza telecamera. Poi, si e’ andati verso la miniaturizzazione con cellulari che di anno in anno diventavano sempre piu’ piccoli. Oggi, invece, stiamo andando in controtendenza, con gli smartphone che assomigliano sempre di piu’ a pc portatili e che, molto spesso, non entrano neanche in una tasca. Ovviamente, il discorso dimensioni e’ molto riduttivo. In questo settore si e’ assistito ad una esplosione di funzioni e tecnologia difficilmente reperibile in altri campi.

A cosa potrebbe puntare ora il mercato?

Gia’ da qualche anno, i grandi produttori sono impegnati su due fronti: la messa in sicurezza delle informazioni ma anche ad integrare questi dispositivi direttamente con il corpo umano.

Perche’ parlo di questo?

Negli ultimi giorni e’ trapelata la notizia di una richiesta di brevetto fatta da Motorola che, come saprete, ha di recente venduto la divisione mobile a Google. Questo passaggio ha ridato nuova linfa ad un’azienda, protagonista assoluta fino a qualche anno fa, e che ultimamente era caduta in disgrazia.

Di cosa si tratta?

Il dispositivo pensato e’ piu’ o meno questo: si tratta di un tatuaggio da applicare sul collo e che avrebbe la funzione di microfono.

Fantascienza?

Assolutamente no. Se ci pensate, esistono gia’ da diversi anni circuiti completamente passivi, cioe’ senza alimentazione, che, in modi diversi, possono essere attivati da parti attive. In tal senso, il tatuaggio pensato da motorola sarebbe solo un circuito passivo messo in oscillazione dalle vibrazioni della laringe e che trasmetterebbe questi segnali ad uno smartphone. I due dispositivi potrebbero comunicare tra loro mediante connessioni senza fili.

Quali sono i vantaggi?

Alcuni molto semplici, senza dover toccare nulla, potremmo solo parlare per trasmettere la nostra voce. Inoltre, attivandosi solo con le vibrazioni della gola, questo dispositivo sarebbe del tutto immune dai rumori ambientali. Pensiamoci un attimo, anche se ci troviamo in un luogo affollato e pieno di gente, il nostro cellulare trasmetterebbe soltanto la nostra voce, pulendo completamente il segnale ascoltato dall’altra parte della cornetta.

Il tatuaggio con funzione di microfono

Il tatuaggio con funzione di microfono

Se ci pensiamo bene, questo dispositivo non ha nulla di straordinario dal punto di vista tecnologico. La sua particolarita’ principale e’ l’applicazione di soluzioni conosciute in campi diversi.

Secondo Motorola, si potrebbe parlare o di un tatuaggio, ovviamente non indelebile, oppure di un adesivo da applicare sulla pelle.

Per il momento, come anticipato, si tratta solo di una richiesta di brevetto, ma questo non esclude che questa soluzione possa essere applicata prossimamente sui dispositivi mobili grazie alle caratteristiche e ai vantaggi che abbiamo accennato prima.

Motorola, cosi’ come altri grandi produttori, sono gia’ impegnati da anni in ricerche di questo tipo. Sempre la compagnia di recente acquisita da Google, ha proposto durante quest’anno, un altro tipo di tatuaggio da applicare sulla pelle. Questa volta si trattarebbe di un circuito risonante pensato per custodire tutte le nostre password e codici personali. Anche in questo caso, pensandoci, la cosa sarebbe molto comoda. Pensate solo a quanti codici e password dobbiamo tenere a mente oggi come oggi. Avere un qualcosa sempre con noi e con tutte le chiavi di accesso potrebbe sicuramente essere molto utile. Purtroppo, come non pensarci, in questo caso viene naturale considerare anche il discorso sicurezza. Immaginate cosa succederebbe se qualcuno volesse rubare le password contenute in un tatuaggio sulla vostra pelle.

Pillola Proteus

Pillola Proteus

Sulla stessa base, vi e’ anche un ‘altra proposta in tema sicurezza, la cosiddetta Proteus. Si tratta di una piccola pillola da ingerire e che contiene in un minuscolo circuito. Una volta nel nostro stomaco, Proteus verrebbe alimentato dai succhi gastrici e trasformerebbe tutto il nostro corpo in un “portachiavi elettronico”. Memorizzato nel circuito ci sarebbe infatti un databse con tutte le nostre password che questa volta verrebbero gelosamente custodite dentro di noi.

Come detto, anche se questi possono sembrare discorsi fantascientifici, si tratta di studi reali che i grandi costruttori stanno facendo ed in cui stanno investendo ingenti capitali. Trasformare il nostro corpo in un dispositivo tecnologico potrebbe far sorgere qualche dubbio in alcune persone ma, credo personalmente, che sara’  la condizione a cui si puntera’ per i prossimi anni. Al solito, non ci resta’ che aspettare e vedere cosa il mercato ci offrira’ nei prossimi anni.

 

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11 settembre 2001: USA sotto attacco

23 Set

Dalla discussione avuta con un nostro caro lettore, mi e’ stato richiesto eplicitamente un articolo sugli attentati dell’11 settembre 2001. Ovviamente, non posso che essere lusingato di questa richiesta, che mi chiede di analizzare con lo stile di questo blog, uno dei fatti piu’ cruenti e significativi degli ultimi anni.

Come sapete bene, proprio da questi fatti, molti analisti fanno iniziare la crisi economica, l’inizio di quella che potrebbe essere considerata una guerra tra Occidente e Islam ma anche un cambio di coscienza globale di una civilta’ che da un giorno all’altra si e’ trovata nell’era moderna. Queste considerazioni, non vengono fatte solo a scopo introduttivo. A mio avviso, questi fattori entrano prepotentemente nell’analisi che viene richiesta per poter inquadrare al meglio i fatti nello specifico.

Trattare il tema dell’11 settembre non e’ di per se facile. Per diversi giorni ho studiato materiale, letto interviste, visionato filmati. Come sapete bene, la rete e’ strapiena di cospirazioni pensate, o anche immaginate, riguardo a questi attentati. Ovviamente, sarebbe impossibile trattarle tutte e con elevato dettaglio. Di questo mi scuso da subito. Sono consapevole che questo articolo potrebbe scatenare una pletora di commenti, forse neanche troppo soft, di qualcuno che crede fortemente che quanto accaduta sia una grande montatura.

Proprio partendo da queste osservazioni, vorrei sottolineare una cosa. Molte teorie affondano le loro radici sul fatto che i servizi segreti sapessero in anticipo degli attentati, discutono del perche’ i caccia siano partiti troppo presto o troppo tardi dalle basi militari, del perche’ il presidente fosse rimasto cosi’ tanto tempo nella famosa scuola elementare invece di correre sul luogo dell’attentato. Se sperate di avere risposte a queste domande, vi dico subito che queste non verranno trattate e non sono materia di questo blog. Perche’? Noi siamo qui per parlare di scienza e per analizzare i complotti e le catastrofi che vengono annunciate. Fate attenzione, ho detto “analizzare”, non “smentire”. Questa e’ la sottile differenza che ci distingue da coloro che sostengono i complotti per partito preso, ma anche da coloro che cercano in tutti i modi di smontarli senza cognizione di causa. Dal nostro punto di vista, cerchiamo sempre di non partire prevenuti, ma di rimanere aperti ad ogni risultato il nostro ragionamento potrebbe raggiungere. In fondo la scienza ci insegna questo, un risultato non e’ bello o brutto a seconda che ci faccia comodo o no, e’ un risultato che deve essere sostenuto da ipotesi oggettive.

Bene, quello che dunque vogliamo analizzare in questo post e’ il discorso della caduta delle torri gemelle, anche dette WTC1 e WTC2, dell’ulteriore edificio caduto a 200 metri dalle torri, il WTC7 e dell’aereo arrivato sul Pentagono.

Come sapete bene, anche perche’ molti hanno fatto fortuna parlando di queste ipotesi, i complottisti sostengono che sia fisicamente impossibile che i due edifici principali del World Trade Center siano caduti per l’impatto degli aerei o per gli incendi sviluppati all’interno. Secondo queste teorie, il dirottamento degli aerei sarebbe stata solo una farsa creata ad hoc. In realta’, le torri sarebbero cadute perche’ precedentemente minate con esplosivo o peggio ancora con termite, una sostanza in grado di sviluppare altissime temperature con un innesco a bassa temperatura. Le prove di questo sarebbero date dalla dinmica del crollo delle torri, perfettamente compatibili con una distruzione pianificata, esattamente quella che viene fatta da esperti per buttare giu’ un palazzo. Altra teoria alternativa che sta riscuotendo sempre piu’ successo in rete, e’ quella di un ordigno nucleare fatto esplodere nel sottosuolo e che avrebbe provocato la caduta delle torri per un cedimento delle fondamenta.

Prima di analizzare il crollo delle torri, vorrei fare qualche ragionamento. Per prima cosa, tutti questi scenari si basano sul fatto che il dirottamento sarebbe stato una farsa. Ma allora la domanda e’: perche’ e’ stato fatto? Nelle innumerevoli ipotesi, non ho mai letto questa risposta. Se le torri fossero state minate o se fossero cadute per l’esplosione di una bomba atomica, perche’ dirottare gli aerei e lanciarli contro uno dei simboli degli USA? Come sapete, stiamo parlando di un attentato terroristico dunque, per sua stessa definizione, volto a creare “terrore” nelle persone. La strategia di questi gruppi non e’ tanto quella di fare migliaia di vittime, quanto quella di dimostrare di poter colpire dove e quando vogliono. Perche’ dico questo? Una delle ipotesi, con o senza esplosivo, e’ che tutto sia stato organizzato dagli USA stessi, cioe’ che quello delle torri gemelle sia stato un auto-attacco. Perche’? Semplice, almeno a quello che dicono i complottisti, questo avrebbe offerto le condizioni per far partire le diverse campagne contro l’Islam, per far crollare regimi totalitari, per impadronirsi del petrolio o di altre risorse, per controllare i paesi orientali, ecc.

E’ credibile questo? Personalmente spero di no, ma l’analisi di queste considerazioni, come anticipato, non rientra negli scopi di questo articolo. Qui vogliamo solo analizzare gli attentati e capire se e’ possibile che ci sia qualcosa sotto non dichiarato. Poi se volete possiamo parlare del fatto che gli USA non siano un governo trasparente sotto molti aspetti, ma anche qui vi farei notare che nessuno stato lo e’ su determinate questioni, tantomeno l’Italia. Ci sono tantissimi fatti della nostra storia su cui c’e’ ancora un’aura di mistero e di possibile complotto. Non meravigliamoci di questo. Certo, da qui a parlare di auto-attentato ce ne passa.

Torniamo dunque all’attentato. Per prima cosa, vorrei escludere da subito, e chiunque dotato di buon senso dovrebbe farlo altrettanto velocemente, l’ipotesi ordigno nucleare sotterraneo. Perche’? Per prima cosa, un’esplosione nucleare produce radiazioni. E’ vero che si parla di esplosione sotterranea ma chi ce l’ha messa? Come? Possibile che non ci sia stata nessuna fuga di radiazioni?

Se queste considerazioni non vi bastano ve ne dico una definitiva. Se il tutto fosse provocato da un’eplosione sotterranea, sarebbero state colpite prima di tutto le fondamenta delle torri e, di conseguenza, il cedimento sarebbe stato dal basso. Come tutti sanno, con le immagini di quegli attimi ben presenti nelle nostre menti, la caduta e’ iniziata dall’alto, cioe’ da dove sono arrivati gli aerei.

Questo esclude subito l’ipotesi ordigno nucleare.

Bene, passiamo ora all’altra importante teoria complottista: le torri sono state progettate per resistere all’urto di un aereo di linea per cui non potevano crollare. Quelle che hanno provocato il cedimento sono state cariche piazzate in diversi piani e che hanno provocato quella che si chiama una distruzione pianificata.

Prima considerazione, come avrebbero fatto a mettere tutte queste cariche? Con un edificio del genere, le cariche avrebbero dovuto essere in molti piani, in punti diversi ed in zone di normale passaggio di persone. Chi avrebbe avuto la possibilita’ di mettere queste cariche? Come sapete, le torri erano sede di moltissimi uffici ed erano frequentate nell’arco di quasi tutta la giornata. Ah certo, quasi dimenticavo, se l’attentato e’ stato fatto dagli USA, non avevano certo problemi nel piazzare ordigni ed entrare senza destare sospetto.

Considerazione interessante. Vi faccio pero’ riflettere su un’altra cosa, perche’ allora gli aerei? Avete imbottito le torri di esplosivo per farle crollare, perche’ dirottare degli aerei da lanciare contro le torri? Per aumentare l’affetto scenico? L’ipotesi non regge tanto. Inoltre, come avete visto dai video dei crolli, il cedimento e’ iniziato proprio nei piani sopra il punto di impatto, possibile che le cariche siano state fatte brillare nell’esatta sequenza, dall’alto verso il basso, e che i dirottatori abbiano centrato esattamente il punto che avevate concordato in precedenza? Personalmente, credo che si stia passando dal complottismo alla fantascienza.

Qual e’ l’altra motivazione che spinge a pensare che l’attaco sia stato auto-pianificato? Il piano era talmente tanto perfetto e l’esecuzione talmente impeccabile che l’organizzazione poteva solo essere fatta da un governo preparato e interno al paese, dunque gli USA stessi.

Facciamo una considerazione abbastanza meschina, soprattutto se pensiamo ai 3000 morti dell’11 settembre. Gli attentati sono stati perfetti? Assolutamente falso. Vi spiego il perche’. Avete dirottato 4 aerei, due sono andati a segno sulle torri, uno ha fatto danni marginali al pentagono e uno non e’ nemmeno arrivato a destinazione. Siete arrivati contro le torri in un orario sbagliato. Come sapete, gli attentati sono accaduti nelle prime ore della mattinata, quando le torri non erano ancora completamente piene. Se vogliamo essere sadici, un attentato ben riuscito avrebbe scelto un orario diverso, anche solo un paio di ore dopo. Inoltre, avete colpito le torri in punti molto alti. Questo ha consentito alle persone dei piani inferiori, in larga parte, di mettersi in salvo. Tra l’altro uno degli aerei e’ arrivato completamente storto all’impatto colpendo uno spigolo della torre. E’ un piano perfetto? Direi proprio di no. Dunque, anche questa ipotesi secondo me regge poco.

Detto questo, passiamo alla dinamica del crollo.

Secondo l’ipotesi complottista, il cedimento sarebbe stato causato da cariche opportunamente piazzate come in una demolizione controllata. Le prove? Prima di tutto, la caduta perfettamente verticale delle torri, secondo ampi sbuffi di fumo e detriti che uscivano dagli edifici negli istanti precedenti il crollo. Questi sarebbero gli inequivocabili segni dovuti all’esplosione delle cariche.

Perche’ vengono fatte queste ipotesi? Come detto, le torri erano progettate per resistere all’urto di un aereo di linea. Gli incendi sviluppati all’interno degli uffici non potevano di certo raggiungere la temperatura di fusione dell’acciaio delle strutture. Se queste sono venute giu’ e’ perche’ e’ stata usata termite, in grado di raggiungere le temperature di fusione dell’acciaio, o perche’ sono stati causati cedimenti strutturali lungo tutta l’altezza delle torri.

Bene, analizziamo queste considerazioni.

Per prima cosa, gli edifici erano in grado di resistere all’impatto di un aereo, come giustamente ricordato anche dall’ideatore delle Torri Gemelle. Le simulazioni fatte al tempo prevedevano pero’ aerei piu’ piccoli rispetto a quelli utilizzati nel 2001 e, soprattutto, scarichi di carburante. Perche’ questo? Semplice, nei calcoli si era presa in considerazione l’ipotesi in cui un velivolo in fase di atterraggio a New York, dunque con poco carburante, a causa della nebbia finisse contro gli edifici. La dinamica dell’attentato del 2001 e’ completamente diversa con aerei decollati da poco tempo e con serbatoi carichi, anche se non pieni, di kerosene.

Cosa e’ successo nell’impatto? Gli aerei sono penetrati all’iinterno degli edifici. A causa dell’urto, il kerosene dei serbatoi si e’ incendiato provocando la fiammata iniziale che tutti ricorderete.

Ingresso dell'aereo in una delle due torri

Ingresso dell’aereo in una delle due torri

Le fiamme hanno ovviamente provocato il divamparsi di incendi in tutti i piani interessati dall’urto. Vi ricordo che le torri erano sede di molti uffici per cui erano piene di carta, arredi d’ufficio, pc, tutte cose facilmente infiammabili.

Bene, abbiamo l’urto, abbiamo l’incendio, ma le torri sono ancora in piedi. Dunque? Perche’ solo a distanza di decine di minuti si e’ avuto il crollo delle torri, e per di piu’ la seconda colpita e’ caduta per prima?

Le risposte a quete domande sono quelle che segnano il confine tra complotto e spiegazione logica.

Andiamo con ordine.

Come sono fatte le torri?

Su diversi siti, non necessariamente di complottisti, ho letto molte cose inesatte sulla struttura delle torri. Capire questo punto e’ la chiave di interpretazione dei fatti.

La struttura delle torri e’ fatta da una serie di colonne perimetrali che corrono tutt’intorno gli edifici e da una parte di colonne centrali che costituiscono il core:

Struttura con travi di acciaio delle Torri

Struttura con travi di acciaio delle Torri

Abbiamo dunque una struttura portante di colonne d’acciaio, molto solida, ma sufficientemente elastica da resistere non solo ad attentati, ma anche a condizioni naturali e normali di utilizzo. Pensate ad esempio ad una scossa di terremoto che fa vibrare tutta la struttura o anche solo al vento in grado di sollecitare fortemente una struttura alta piu’ di 400 metri.

Come sono legate le due serie di colonne? Ovviamente con dei solai. Anche in questo caso, e’ stato utilizzato acciaio, per creare una struttura legata in questo modo:

Solai in acciaio

Solai in acciaio

Sui solai sono disposti i pavimenti dei vari piani costituiti da lastre di cemento.

Molte delle ipotesi complottiste partono dal fatto che per far crollare una struttura di questo tipo, e’ necessario far fondere completamente l’acciaio. Per ottenere questo risultato, si devono raggiungere temperature superiori ai 1500 gradi, cosa impossibile bruciando kerosene. Tra l’altro, le colonne di fumo nero che ricorderete intorno alle torri, sono sinonimo di cattiva combustione dunque di temperatura non troppo alta. Secondo alcuni, nel calcolo delle temperature, tra l’altro sulla rete ho letto degli strafalcioni incredibili di termodinamica senza distinguere temperatura e calore, mancherebbe l’apporto dei mobili e della carta. Anche in questo caso pero’, viene giustamente fatto notare che non si riesce a raggiungere la temperatura di fusione dell’acciaio.

Vero anche questo. Ma perche’ si dovrebbe far fondere l’acciaio? Premesso che per la fusione servono le temperature di cui abbiamo parlato, gia’ a 500 gradi l’acciaio lascia la sua fase elastica per arrivare a quella plastica. In queste condizioni, il materiale e’ molto morbido e presenta dunque una resistenza strutturale molto minore, anche del 90% inferiore, rispetto alle condizioni ambientali. Perche’ facciamo notare questo? Un materiale in queste condizioni, inficia in modo preponderante la resistenza della struttura.

Secondo i complottisti, la caduta degli edifici sarebbe stata perfettamente verticale, come in una demolizione studiata. Su questo punto, non c’e’ neanche da discutere. Per prima cosa, vi mostro una foto aerea della zona:

Detriti dovuti al crollo in tutta l'area del World Trade Center

Detriti dovuti al crollo in tutta l’area del World Trade Center

Come vedete, i residui dei crolli sono ovunque. Torneremo su questo punto, discutendo la caduta del WTC7.

Inoltre, e’ evidente dalle prove fotografiche che la caduta degli edifici non e’ stata assolutamente verticale. La parte di torre superiore al punto di ingresso degli aerei, si e’ staccata con un’angolazione molto pronunciata, circa 30 gradi per una torre e 15 per l’altra. Ecco una foto molto esplicativa:

Crollo inclinato della parte alta della torre

Crollo inclinato della parte alta della torre

Vedete quanto e’ inclinata la parte superiore? Non credo che, alla luce di questo, si possa parlare di caduta verticale.

Perche’ sono cadute le torri?

Come detto, gli edifici erano pensati per resistere all’impatto di un aereo, anche se scarico di carburante e di dimensioni minori di quelli dirottati. Nonostante questo, le torri hanno resistito all’impatto, infatti non sono cadute subito a causa dell’urto. La stessa cosa si puo’ dire per l’incendio. Gli edifici erano pensati per resistere 2 ore ad un incendo completo. Eppure sono cadute. Perche’?

Quello che spesso non viene considerato e’ il fattore combinato incendio-impatto.

Vi faccio un esempio molto semplice. Prendete una lattina di bibita da 33 cl. Quella lattina e’ fatta da un sottilissimo foglio di alluminio, ma ha una resistenza a compressione elevatissima. E’ in grado di reggere tranquillamente il peso di una persona. Se pero’ la schiacciate leggermente da un lato, basta una minima pressione per accartocciarla. Bene, quello che e’ successo alle torri e’ del tutto analogo all’esempio della lattina. L’ingresso dell’aereo ha provocato danni ad alcuni dei pilastri perimetrali, questo ovviamente compromette la stabilita’ della struttura, ma non del tutto. Il seguente incendio che si e’ sviluppato, ha portato non la liquefazione dell’acciaio, ma un suo ammorbidimento. Questo ovviamente in tutti quei piani interessati dall’urto. Inoltre, il calore ha modificato pesantemente la resistenza meccanica delle travi utilizzate per i solai. In questo caso, le travi si sono ritirate, a causa della minore resistenza meccanica, tirando le travi perimetrali verso quelle del core centrale.

In questa foto si vede un dettaglio della parte interessata dall’incendio ed in cui e’ chiaramente visibile l’avvicinamento della parete laterale verso l’interno:

Dettaglio dell'incendio con parete che rientra

Dettaglio dell’incendio con parete che rientra

Come detto, questo e’ sintomatico del cedimento meccanico delle travi dei solai.

A questo punto, avete una struttura molto debole in diverse parti. Dopo decine di minuti di incendio, la parte alta, tagliata sotto dall’ingresso dell’aereo, cede sotto il suo peso premendo sulla parte inferiore della torre. Una struttura meccanica gravemente compromessa come quella in esame ad un certo punto non riesce piu’ a resitere al peso e cede su se stessa.

E ‘ dimostrabile questo? Assolutamente si. Sono stati pubblicati diversi articoli con simulazioni FEM, tra l’altro su riviste internazionali, che hanno dimostrato come la caduta delle torri sia perfettamente compatibile, nei tempi e nei modi, con quella dell’attentato avvenuto. Uno di questi e’ scaricabile da questo link:

Usmani

Tra l’altro, proprio a causa del cedimento improvviso sotto il peso, la caduta delle torri e’ risultata quasi istantanea come un corpo in caduta libera. Questo perche’ i piani inferiori che via via venivano interessati, venivano schiacciati da un peso sempre crescente.

Altra considerazione importante, possibile che la torre sia caduta istantaneamente tutta insieme, polverizzando tutto? Anche queste considerazioni sono del tutto false. Prima cosa, come anticipato, la caduta non e’ stata verticale ma i detriti hanno interessato una vasta zona del World Trade Center. Inoltre, non e’ assolutamente vero che si e’ polverizzato tutto. Ci sono diverse prove come questo video:

Video, frammenti

che mostrano la caduta di detriti molto grandi, molto pesanti e soprattutto interi verso il basso.

Altra cosa rimasta in sospeso, cosa dire degli sbuffi che si vedevano durante il crollo delle torri? Per farvi capire meglio, i sostenitori del complotto si riferiscono ad esempi come questo:

Sbuffi di materiale interpretati come detonazioni

Sbuffi di materiale interpretati come detonazioni

Secondo alcuni, questa sarebbe la prova dell’esplosione di alcune bombe lungo la torre. Niente di piu’ falso. Come potete facilmente immaginare, si tratta soltanto dell’aria interna agli edifici che viene compressa per schiacciamento durante la caduta e che riesce a frantumare i vetri esterni. Allo stesso modo, le presunte esplosioni che vengono raccontate da alcuni testimoni durante il crollo, altro non sono che il rumore dei vetri che andavano in frantumi o anche quello delle lastre di cemento che costituivano i pavimenti dei piani. Come detto, a causa della variazione di tenuta dei pilastri del solaio, i pavimenti non possono far altro che cedere e precipitare verso i piani inferiori.

Detto questo, non credo ci dovrebbero essere dubbi sul fatto che la caduta delle torri e’ stata provocata dalla combinazione dell’impatto dell’aereo e dell’incendio che si e’ sviluppato. Come visto, non solo questo e’ documentabile dalle molte prove fotografiche di quel tremendo giorno, ma ci sono anche numerosi articoli a sostegno che dimostrano la veridicita’ delle ipotesi. Solo questi, e il fatto che la dinamica del crollo sia simulabile, dovrebbero smentire tutte quelle voci che cercano evidenze di qualcosa di diverso nel crollo del WTC1 e 2.

Detto questo, passiamo invece all’altro grande mistero di quel giorno, il crollo del WTC7. Per chi non ne fosse a conoscenza, l’area del World Trade Centrer, era composta da diversi edifici, di altezze diverse. L’11 settembre 2001, oltre alle due torri, cadde anche un altro edificio, appunto detto WTC7, che non venne assolutamente colpito da niente. Perche’ e’ importante questo fatto nelle teorie complottiste? Semplice, il fatto che questo sia caduto senza essere stato colpito, indica chiaramente che gli edifici della zona fossero stati minati precedentemente. Evidenza che sosterrebbe le ipotesi viste prima. Tra l’altro, come evidenziato dai complottisti, il WTC7 non puo’ essere stato colpito da detriti per due buone ragioni. La prima e’ che si trova a circa 200 metri dalla torre piu’ vicina e tra i due vi era un altro edificio, chiamato WTC6, che lo proteggeva completamente e che non e’ andato distrutto dopo il crollo della torre. Il secondo motivo e’ ancora piu’ semplice, dal momento che si e’ trattato di un crollo studiato e verticale e in cui i detriti sono stati polverizzati, niente sarebbe potuto cadere cosi’ lontano.

A questa seconda ipotesi abbiamo gia’ abbondantemente risposto, mostrando come i detriti ci sono, anche di notevole dimensione, e dimostrando come la caduta non sia stata verticale. Questa osservazione e’ dunque da scartare a priori.

Resta pero’ l’altra ipotesi. Tra la torre che crolla e il WTC7 c’e’ un altro edificio che non crolla. Come e’ possibile? Inoltre, il WTC7 e’ caduto dopo diverse ore dalle torri, altro aspetto inspiegabile. Per chi non lo sapesse, anche in questo caso, parliamo di un edificio di 47 piani con struttura in acciaio, dunque non un castello di carte che cade da solo per opera del vento.

Per capire questo crollo, e’ necessario vedere la planimetria del World Trade Center, quando ancora esisteva:

Mappa degli edifici del World Trade Center

Mappa degli edifici del World Trade Center

Come vedete, effettivamente il WTC7 e’ completamente protetto dal WTC6 che impedisce a qualsiasi detrito di danneggiare l’edificio.

Spesso pero’, quelli che pensano i complotti, dimenticano che le spiegazioni piu’ semplici sono quelle che andrebbero considerate per prime. Siamo a New York, Stati Uniti di America, dove si costruiscono grattacieli con altezze completamente diverse. Invece di fermarci alla planimetria, vediamo un prospetto della zona con le altezze in scala degli edifici:

Modello 3D degli edifici del World Trade Center

Modello 3D degli edifici del World Trade Center

Notato niente? Guardate quanto e’ alto il WTC7 rispetto al WTC6 che si trova di fronte. Praticamente questo edificio vede benissimo la torre di fronte ed e’ completamente esposto alla caduta dei detriti.

Cosa e’ successo precisamente l’11 settembre 2001?

Durante la caduta della torre piu’ vicina, il WTC7 ha subito alcuni danni strutturali, come riportato in questa foto:

Dettaglio del WTC7 dopo il crollo della torre piu' vicina

Dettaglio del WTC7 dopo il crollo della torre piu’ vicina

Come si vede, e come indicato enlla foto stessa utilizzata nei rapporti ufficiali, il WTC7 ha subito, durante il crollo della torre, danni evidenti ai piani alti. Sempre a causa della caduta di detriti, sono divampati anche incendi all’interno dell’edificio.

E’ strano questo?

Assolutamente no, come ricorderete bene, ci sono stati numerosissimi casi di incendi a terra a causa di detriti in fiamme caduti dalle torri. Uno di questi ha colpito il WTC7 in cui sono divampati incendi.

Allora, anche qui abbiamo un edificio danneggiato, anche se lievemente, ed un incendio in corso. Poi? Quello che e’ successo e’ evidente, l’edificio e’ stato lasciato crollare. Perche’? Ovviamente, tutti gli occupanti erano stati fatti evacuare. I pompieri erano in notevole difficolta’ per tenere sotto controllo le torri. Abbiamo un edifico vuoto, danneggiato e che brucia. Inoltre, per lungo tempo c’e’ stata mancanza di acqua per cui, anche volendo, i pompieri non hanno avuto modo di domare l’incendio all’interno del WTC7. Detto questo, l’edificio e’ stato lasciato al suo destino. In questo caso, come anticipato, ci e’ voluto molto piu’ tempo affinche’ il WTC7 crollasse e infatti, e su questo sono tutti d’accordo, il crollo e’ avvenuto solo nel pomeriggio inoltrato ora di New York.

Dunque, anche per il WTC7 esiste una spiegazione razionale ottenuta dall’analisi condotta fino a questo punto.

Resta da analizzare l’aereo che e’ arrivato contro il pentangono. In questo caso, le teorie complottiste parlano di una manovra impossibile da fare per un aereo di linea dal momento che il punto di impatto e’ tra il piano terra e il primo piano, dunque troppo vicino al terreno, che il carello si sarebbe abbassato da solo sotto una certa quota, ma soprattutto che un velivolo cosi’ basso avrebbe necessariamente fatto danni attraversando la vicina autostrada. Secondo queste ipotesi, in questo caso non si e’ nemmeno trattato di un aereo, bensi’ di un missile cruise. Questo avvalora l’ipotesi secondo la quale non si e’ trattato di un attentato ma di un auto attacco da parte del governo per permettere le future politiche in medio Oriente.

Prima cosa, molte delle foto che trovate in rete e che parlano di foro troppo piccolo e incompatibile con quello che lascerebbe un aereo sono false. Quelle reali, dimenticano di considerare che molte delle parti dell’aereo sono in realta’ estremamente leggere e dunque dotate di potere di penetrazione molto basso, soprattutto se rapportate con una struttura di cemento armato rinforzato come quella del pentagono. Detto questo, mi sento di escludere subito l’ipotesi missile.

Restano pero’ le altre supposizioni. Prima di tutto, e’ assolutamente falso dire che i carrelli degli aerei si abbassano da soli. Inoltre, non mi sembra che sia cosi’ impossibile centrare il bersaglio. Come giustamente fatto notare nelle controipotesi, ogni giorno tutti gli aerei centrano il bersaglio rappresentato dalla pista di atterraggio. Ci sono tantissimi aereoporti in cui le piste sono in posizioni davvero scomode, vicino al mare, deitro le montagne, ecc. Condizioni che devono essere studiate molto bene, ma che vengono eseguite senza problemi.

Inoltre, non e’ affatto vero che il volo radente dell’aereo non e’ passato sulla vicina autostrada. Vi mostro una foto:

Palo divelto sull'autostrada di fronte al pentagono

Palo divelto sull’autostrada di fronte al pentagono

Come vedete, questi sono i piloni dell’illuminazione dell’autostrada che sono stati abbattutti dal passaggio dell’aereo. Questa ipotesi viene utilizzata per mostrare l’incompatibilita’ della traiettoria seguita. Se l’aereo non ha toccato l’autostrada, come ha fatto a volare poi rasoterra vicino al pentagono? Questo implicherebbe una manovra non possibile con un aereo di quelle dimensioni. Questa foto che ho mostrato, come tante altre che trovate in rete, mostrano l’esatto contrario. Al passaggio sull’autostrada, il volo dirottato era gia’ molto basso e puntava dritto contro il pentangono.

Riassumendo, i crolli delle torri gemelle e del WTC7 sono perfettamente compatibili con la versione ufficiale. Inoltre, le simulazioni FEM fatte sugli edifici per studiare la dinamica dell’impatto hanno dato risultati perfettamente compatibili con quelli visti in quel tragico giorno. Questo solo per mentire tutte quelle voci che vorrebbero l’attentato mediante aerei solo una messa in scena per distrarre dalle cariche piazzate all’interno dell’edificio. Come visto, il crollo del WTC7 e’ del tutto compatibile con la caduta dei detriti che hanno dapprima danneggiato l’edificio e poi fatto divampare l’incendio che ha bruciato per ore. Questo dimostra anche la non fondatezza delle ipotesi sulla caduta verticale o sulla demolizione programmata delle torri.

Per quanto riguarda il pentagono, come visto, la traiettoria seguita dall’aereo e’ perfettamente compatibile con quella pensata. Il velivolo ha volato in assetto quasi parallelo al terreno gia’ quando si trovava sopra la vicina autostrda. A riprova di questo, ci sono prove fotografiche che mostrano i pali dell’illuminazione divelti dal passaggio a bassa quota. Questo anche per escludere l’ipotesi quanto mai fantasiosa del missile cruise.

Ultima considerazione. Come detto all’inizio di questo lunghissimo articolo, il mio scopo era solo quello di analizzare i crolli e ragionare sulle tante ipotesi di complotto che si sono alimentate nel corso degli anni. Non voglio fare un trattato di economia e politica internazionale, ne tantomeno parlare di governo centrale degli Stati Uniti. Possiamo dire che gli attentatori erano pagati dal governo USA? Personalmente, credo di no, ma non sta a me dirlo ne tantomeno riuscire a dimostrarlo ragionando scientificamente.

Vorrei pero’ farvi riflettere su un’ultima cosa. A mio avviso, gli attentati dell’11 settembre 2001 hanno mostrato un paese non pronto ad attacchi di questo tipo. Molti fanno ipotesi complottiste ragionando sul fatto che i caccia non si siano alzati per abbattere gli aerei dirottati o che non ci fosse un adeguato sistema di controllo e difesa. Secondo me, il discorso non e’ neanche questo. Gli Stati Uniti, prima del 2001, erano abituati a combattere guerre fuori dai loro confini. Con l’attentato del World Trade Center hanno scoperto che il mondo globalizzato era in grado di portare la guerra anche dentro i loro confini. E’ facile pensare ad una potenza bellica perfetta finche’ questa non viene testata sul campo. Nel caso degli USA, fino a quel momento, il paese pensava di essere invincibile e immune da attacchi di questo tipo. Purtroppo, anche sotto questo aspetto, l’11 settembre 2001 ha segnato un momento di svolta epocale.

 

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

Le forze di marea

13 Ago

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

E’ stata posta una nuova domanda molto interessante e che credo sia il caso di discutere subito. Prima di cominciare, vi ricordo che questa sezione e’ stata appositamente creata per far si che chiunque possa richiedere argomenti specifici che, qualora non ancora trattati, verranno poi affrontati negli articoli al fine di stimolare una discussione costruttiva tra tutti i lettori.

Premesso questo, la domanda riguarda le cosiddette “forze mareali” o “di marea”.

Di cosa si tratta?

Partiamo, al solito, da quello che e’ noto a tutti: i pianeti dell’universo ruotano intorno al Sole grazie alla forza di gravita’ che li tiene uniti. Allo stesso modo, a distanze minori, molti pianeti del sistema solare presentano dei satelliti orbitanti intorno a loro. Ovviamente, anche questi sono tenuti insieme dalla forza di gravita’.

Ecco un primo risultato interessante e che spesso passa inosservato. Lo studio e la formulazione matematica della forza di gravita’, fatta per la prima volta da Newton, prende il nome di “teorie della gravitazione universale”. L’aggettivo “universale” non e’ assolutamente messo li per caso, ma sta ad indicare come la validita’ di questa legge sia vera a scale estremamente diverse tra loro. Se noi rimaniamo attaccati alla Terra e perche’ c’e’ la forza di gravita’. Se la Terra ruota intorno al Sole e’ perche’ c’e’ la forza di gravita’. Allo stesso modo, la rotazione del sistema solare intorno al centro della Galassia, cosi’ come il moto della Galassia stessa e’ possibile grazie alla forza di gravita’. Detto questo, capite bene perche’ viene attribuito l’aggettivo universale a questa legge.

Dal punto di vista fisico, due qualsiasi masse poste ad una certa distanza si attraggono secondo una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Come anticipato questo e’ vero per due qualsiasi masse estese nello spazio.

Per andare avanti, concentriamoci pero’ sulla domanda fatta e dunque parliamo di forze di marea. Come e’ noto, l’innalzamento e l’abbassamento del livello delle acque sulla Terra e’ dovuto alla Luna, anche se, come vedremo, anche il Sole ha il suo contributo.

Alla luce di quanto detto prima, se la Terra attrae la Luna, ed e’ vero il viceversa, come mai i due corpi non vanno uno verso l’altro finendo per scontrarsi?

Il segreto della stabilita’ delle orbite e’ appunto nel moto di rotazione della Luna intorno alla Terra. Questo movimento genera una forza centrifuga diretta verso l’esterno che stabilizza il moto. Questo e’ lo stesso effetto che trovate per qualsiasi corpo in rotazione nell’universo. Per essere precisi, due corpi in rotazione tra loro, ruotano intorno al centro di massa del sistema. Nel caso di Terra e Luna, la differenza tra le masse e’ cosi’ grande che il centro di massa cade molto vicino al centro della Terra.

Detto questo, abbiamo capito perche’ il sistema puo’ ruotare stabilmente, ma ancora non abbiamo capito da dove si originano le maree.

Come anticipato, l’intensita’ della forza di attrazione gravitazionale e’ inversamente proporzionale al quadrato della distanza. Bene, rimaniamo nell’esempio Terra-Luna. L’attrazione subita dal nostro satellite per opera della Terra, non sara’ identica in ogni punto della Luna. Mi spiego meglio, provate a guardare questo disegno:

Forze di marea subite per attrazione gravitazionale

Forze di marea subite per attrazione gravitazionale

Il lato piu’ vicino all’altro pianeta subira’ un’attrazione maggiore dal momento che la distanza tra i due corpi e’ piu’ piccola. Questo e’ vero ogni qual volta siamo in presenza di corpi grandi. Analogamente, prendendo in esame il contributo centrifugo, la forza risultante tendera’ a spingere il lato vicino verso l’altro pianeta e allontare il lato lontano.

Ragioniamo su quanto detto senza perderci. Abbiamo un corpo esteso ad una certa distanza da qualcosa che lo attrae. Questa attrazione dipende dalla distanza tra i due corpi. Dal momento che abbiamo un corpo esteso, il lato che guarda il centro di attrazione sara’ necessariamente piu’ vicino subendo una forza maggiore rispetto al lato lontano.

Bene, questa differenza tra le interazioni tende ad allungare il corpo cioe’ a farlo passare da una sfera ad un elissoide. Queste sono appunto le forze di marea.

Quali effetti possiamo avere?

Nell’immagine riportata prima, si vedevano proprio le forze di marea esercitata dalla Luna sulla Terra. Come vedete, il lato verso la Luna e quello diametralmente opposto tendono ad allungarsi, provocando dunque un innalzamento delle acque. Negli punti perpendicolari al sistema invece, si avra’ uno schiacciamento e dunque un abbassamento del livello delle acque. Ecco spiegato come avvengono le maree. Ovviamente, poiche’ tutto il sistema e’ in movimento, i punti con alta e bassa marea cambieranno nel corso della giornata, presentando due cicli completi nell’arco del giorno.

Domanda lecita: perche’ nel calcolo delle maree consideriamo solo gli effetti della Luna trascurando completamente il Sole? Come sappiamo, la massa del Sole e’ notevolmente maggiore di quella della Luna quindi ci si aspetterebbe un contributo dominante. Come visto, le forze mareali si generano perche’ ci sono differenze significative tra l’attrazione subita da un lato del pianeta rispetto all’altro. Dal momento che la distanza tra la Terra e il Sole e’ molto piu’ elevata di quella Terra-Luna, la differenza di intensita’ dovuta all’attrazione solare e’ molto meno marcata. Detto in altri termini, a distanze maggiori un corpo esteso puo’ essere approssimato come un punto e dunque e’ molto piccola la forza di marea che si genera.

Effetti misurabili si possono avere quando Sole, Terra e Luna sono allineati, come avviene nel novilunio, dal momento che i contributi si sommano. In questo caso si possono dunque avere livelli di marea massimi, anche noti come maree sigiziali, cioe’ in cui la differenza di altezza tra alta e bassa marea raggiunge il picco.

Analogamente a quanto visto, anche la Luna subisce una forza di marea da parte della Terra. Dal momento pero’ che la Luna non e’ ricoperta da oceani, la resistenza meccanica alla distorsione e’ molto maggiore. In questo caso, l’effetto misurabile e’ una differenza di qualche kilometro tra l’asse rivolto verso la Terra e quello perpendicolare, tale da far apparire il nostro satellite come un elissoide.

Altro effetto delle forze di marea tra corpi estesi vicini e’ la sincronizzazione della rotazione. Come tutti sanno, la Luna rivolge sempre la stessa faccia verso la Terra. Detto in altri termini, a meno di “oscillazioni” che si registrano, un osservatore sulla Terra riesce a vedere sempre la stessa porzione di Luna o meglio, un lato della stessa rimane sempre invisibile al nostro sguardo, il cosiddetto “lato oscuro della Luna”.

Perche’ si ha questo comportamento?

Come anticipato, questo e’ dovuto alla rotazione sincrona della Luna intorno alla Terra. Detto molto semplicemente, il periodo di rotazione e di rivoluzione della Luna coincidono tra loro. Se volete, in parole povere, mentre la Luna si sta spostando sulla sua orbita, ruota su se stessa in modo tale da compensare  lo spostamento e mostrare sempre la stessa faccia a Terra. La figura puo’ aiutare meglio a comprendere questo risultato:

Rotazione sincrona tra satellite e pianeta. Fonte: wikipedia.

Rotazione sincrona tra satellite e pianeta. Fonte: wikipedia.

Ovviamente, parlare di stesso periodo di rivoluzione e rotazione non puo’ certo essere un caso. Rotazioni sincrone si hanno come conseguenza delle forze mareali potendo dimostrare che per corpi vicini tra loro, il moto tende ad essere sincrono in tempi astronomicamente brevi.

Parlando di forze di marea, ci siamo limitati a studiare il caso del sistema Terra-Luna. Seguendo la spiegazione data, capite bene come questi effetti possano essere estesi a due qualsiasi corpi in rotazione vicina tra loro. In tal senso, effetti di marea si possono avere in prossimita’ di buchi neri, di stelle di neutroni o anche di galassie, cioe’ corpi in grado di generare un elevato campo gravitazionale. In particolare, nel caso delle galassie le forze di marea tendono, in alcuni casi, ad allungare la forma spostando la posizione di corpi celesti che si allontanano a causa della differenza di attrazione.

Concludendo, abbiamo visto come la Luna possa generare sulla Terra le maree. L’effetto del Sole e’ in realta’ inferiore perche’ molto maggiore e’ la distanza che ci separa dalla nostra stella. Effetti di questo tipo vengono generati a causa della differenza di attrazione gravitazionale che si registra nei diversi punti di un corpo esteso. Queste differenze, generano appunto una forza risultante, detta di marea, che tende ad allungare il corpo. Effetti analoghi si possono avere per corpi piu’ estesi e comunque ogni qual volta si hanno due masse posizionate ad una distanza non troppo maggiore del diametro dei corpi.

 

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

Caldo record? In Germania scoppiano le autostrade

23 Giu

Come volevasi dimostrare, dopo il freddo record, la primavera con temperature glaciali, il sole che sarebbe in procinto di impazzire, finalmente e’ arrivata l’estate. E di cosa si parla? Facile, di caldo record!

Tutti quei siti che fino a ieri parlavano di estate che non ci sarebbe stata e freddo che faceva presagire una nuova era glaciale, oggi parlano di caldo record e di anomalie ambientali.

Ormai, siamo abituati a questo genere di informazione, ma e’ comunque interessante vedere le motivazioni che spingono queste persone a parlare di temperature fuori dalla norma.

Tratto di autostrada in Germania con asfalto esploso

Tratto di autostrada in Germania con asfalto esploso

La notizia che sta facendo tanto discutere in rete in questi giorni, viene dalla Germania, dove, e la notizia e’ reale, per il caldo diversi tratti dell’autostrada stanno letteralmente scoppiando. Come anticipato, non si tratta di una burla. Improvvisamente e senza nessun segnale premonitore, l’asfalto di diversi tratti di autostrada, soprattutto nel sud della Germania, esplode sgretolandosi. Proprio a causa di questo problema, e’ morto anche un motociclista che e’ stato letteralmente sbalzato contro il guard-rail morendo sul colpo. Come riportato dai siti tedeschi, il problema sembra relativo a circa 3000 dei 13000 Km di autostrade tedesche e, come detto, non si e’ in grado di capire dove e quando lo scoppio potrebbe avvenire. Ad oggi, ci sono stati quasi 20 episodi di questo tipo.

Come vedete, si tratta di un problema serio e reale, soprattutto dopo la morte del motociclista. Cosa potete leggere in rete? Come potete immaginare, c’e’ chi parla di anomalie provenienti dal Sole che e’ in procinto di inviare flare estremamente potenti sulla Terra. In alternativa, c’e’ chi punta il dito contro eventi simici e geologici. Secondo queste ipotesi, la terra si muoverebbe respirando in diversi punti, come per presagire un forte terremoto in arrivo in quelle zone.

Ovviamente, come sempre, si tratta di ipotesi campate in aria e senza alcun fondamento scientifico. E’ interessante pero’ analizzare il fatto in se, per capire l’origine di questo curioso fenomeno.

Quello che avviene e’ una sempice e naturale conseguenza della dilatazione termica. Come sapete, i materiali, non tutti in realta’, quando vengono scaldati si dilatano. Proprio per questo motivo si parla di dilatazione termica. Ciascun materiale avra’ un coefficiente di dilatazione diverso, che dunque indica di quanto questo si dilata aumentando la temperatura. In base alla forma in esame, parliamo di dilatazione termica lineare, superficiale o volumica.

Come e’ fatto il manto autostradale?

Distanziatori utilizzati sui ponti

Distanziatori utilizzati sui ponti

Molto spesso, l’asfalto viene posto in opera utilizzando appositi lastroni lunghi 5 metri che vengono affiancati uno all’altro. Per contrastare la naturale dilatazione termica, tra una lastra e l’altra viene lasciato un piccolo spazio che serve appunto a consentire la dilatazione senza ostacoli. Lo stesso spazio viene lasciato anche qundo l’asfalto viene deposto direttamente in loco in forma semi fluida.

Un esempio noto a tutti di questa tecnica, e’ facilmente visibile sui ponti. Qui, poiche’ la dilatazione potrebbe essere ancora maggiore a causa dei volumi minori, ad intervalli regolari vengono lasciate apposite fughe che consentono di assorbire le dilatazioni. Ci si accorge facilmente di queste fughe quando, passando con la macchina sopra un viadotto, si sentono sobbalzi ad intervalli regolari.

Bene, anche per la stesa dell’asfalto viene utilizzata la stessa tecnica.

Cosa sta succedendo in Germania?

Il problema dell’asfalto che esplode, come anticipato, e’ relativo solo a circa 3000 Km di autostrade, cioe’ quelle costruite alla fine degli anni 80. In quegli anni, non veniva utilizzato materiale di riempimento sotto l’asfalto in grado di diminuire la dilatazione ma, soprattutto, i lastroni impiegati avevano uno spessore minore, 22 cm, rispetto a quelli utilizzati in seguito, 28 cm. Lo spessore minore permette una maggiore dilatazione termica che potrebbe, in casi eccezionali, essere maggiore delle fughe lasciate durante la posa in opera.

Perche’ il fenomeno si sta verificando ora?

Nei giorni scorsi, si sono registrate temperature molto alte in Germania, che hanno toccato anche 5-7 gradi sopra la media. Questo ovviamente ha portato una notevole dilatazione termica delle lastre. Inoltre, il problema principale della Germania e’ la grande escursione termica che si registra tra estate ed inverno. Se, da un lato, durante l’estate l’asfalto si dilata, durante l’inverno si avra’ un accorciamento dovuto all’abbassamento delle temperature. In particolare, gli asfalti tedeschi devono resistere a variazioni anche di 60 gradi nel corso dell’anno, da -30 a +30 gradi centigradi.

Cosa c’entra questo?

Come anticipato, nella posa dell’asfalto si devono lasciare vie di fuga tra le lastre. Questi spazi devono essere in grado di assorbire le dilatazioni estive, ma non devono lasciare uno spazio troppo ampio nei mesi freddi. In alternativa, si potrebbero avere danni ai veicoli a causa degli intervalli troppo ampi.

Bene, a causa delle elevate temperature e dell’invecchiamento dell’asfalto le vie di fuga sulle autostrade tedesche non sono state in grado di assorbire le dilatazioni. In questo modo, due lastre possono spingere una contro l’altro fino ad arrivare allo sbriciolamento dell’asfalto che viene sollevato quando la spinta e’ troppo eccessiva.

Purtroppo, fenomeni del genere non sono prevedibili, nel senso che le esplosioni potrebbero verificarsi da un momento all’altro in un punto qualsiasi di maggiore assolazione.

Per il momento, i tecnici tedeschi sono in stato di allerta, pronti ad intervenire ad ogni segnalazione. Si sta anche pensando, come soluzione limite, di imporre limiti di velocita’ molto stringenti nei tratti interessati fino ad arrivare anche alla chiusura dei tratti maggiormente problematici.

Concludendo, la notizia delle autostrade tedesche che esplodono in questi giorni e’ reale. Ad oggi, si sono verificati circa 20 episodi. Come visto, si tratta di un problema dovuto alla dilatazione termica delle lastre di asfalto utilizzate che non viene contenuta dalle vie di fuga lasciate nella messa in opera. Quelle che invece sono completamente false, sono le tante ipotesi catastrofiste che non potevano certo mancare su una notizia di questo tipo.

 

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