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Due parole sulla stampa in 3D

5 Giu

Diversi utenti mi hanno contattato per avere un approfondimento sulle stampanti 3D. Oggi come oggi, questo tipo di tecnologia e’ entrato pesantemente nella nostra vita e tutti noi, almeno una volta, abbiamo sentito parlare di questa tecnologia anche se, a volte, si ignora completamente il processo realizzativo alla base di questi nuovi strumenti.

Se provate a cercare in rete, trovate una definizione della stampa 3D molto semplice: si tratta dell’evoluzione naturale della classica stampa in 2D, utilizzata pero’ per realizzare oggetti reali in materiali diversi.

Personalmente, trovo questa definizione molto semplicistica e assolutamente riduttiva. Perche’? Semplice, non possiamo confrontare una stampa 2D con una 3D proprio perche’ relativa ad una concezione di realizzazione estremamente diversa. Detto molto semplicemente, sarebbe come voler paragonare la pittura con la scultura, parlando di quest’ultima come la naturale evoluzione della prima.

Cerchiamo di andare con ordine e capire meglio le basi di questo processo. Se nella stampa 2D possiamo riprodurre su un foglio di carta una qualsiasi immagine, in quella 3D il prodotto finale ara’ un oggetto solido, reale e tridimensionale. Un esempio? Disegnate al pc una tazza. Se stampate il vostro disegno con una normale stampante avrete la riproduzione di quell’immagine appiattita su una superficie. Utilizzando invece una stampante 3D il vostro risultato sara’ una vera e propria tazza che potete vedere, toccare e, perche’ no, anche utilizzare.

Solo fino a qualche anno fa, un processo del genere sarebbe stato considerato fantascientifico e, se ci avviciniamo ai giorni nostri, retaggio di costosi macchinari riservati alle aziende piu’ grandi. Oggi invece la tecnologia della stampa 3D e’ divenuta “quasi” di uso comune grazie alla notevole contrazione dei prezzi di queste stampanti, risultato di massicci investimenti fatti da numerose compagnie pubbliche e private.

Pensate stia scherzando? Facendo una ricerca su internet, cominciate a trovare stampanti in grado di riprodurre oggetti fino a decine di centimetri per lato, ad un prezzo inferiore ai 1000 euro. Pensate sia ancora tanto? Nel giro di pochissimi anni, i prezzi di questi dispositivi si sono ridotti in media di un fattore dieci. Come anticipato, questo e’ stato possibile grazie ai notevoli investimenti fatti nel settore ricerca sia pubblico che privato. Per darvi una stima, il prezzo delle azioni delle maggiori case costrttrici di questi dispositivi e’ cresciuto fino a cinque volte facendo riconoscere queste aziende tra le migliori nei listini di borsa.

Visto il sicuro interesse in questi dispositivi, cerchiamo ora di capire meglio come avviene il processo realizzativo di un oggetto a tre dimensioni.

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Come potete facilmente immaginare, le tecniche realizzative utilizzate sono diverse ma per comprendere il meccanismo in modo semplice, concentriamoci su quello maggiormente utilizzato e piu’ intuitivo. Come nelle stampanti tradizionali, ci sono delle cartucce contenenti il materiale con cui sara’ realizzato il nostro oggetto. Nella versione piu’ comune, questo materiale sara’ ABS o PLA, due polimeri che per semplicita’ possiamo immaginare come delle plastiche. Normalmente le cartucce contengono questi materiali in forma di polvere o di fili.

Bene, abbiamo il materiale nelle cartucce, poi? Vi ricordate le vecchie stampanti che imprimevano una riga alla volta sul foglio che via via veniva portato avanti? Il processo e’ molto simile a questo. Nella stampa 3D l’oggetto viene realizzato per strati paralleli che poi crescono verso l’alto per realizzare i particolari del corpo che vogliamo stampare. L’esempio classico che viene fatto in questi casi e’ quello dei mattoncini dei LEGO. Strato per strato costruite qualcosa “attaccando” tra loro i vari pezzi. Nella stampa 3D ogni strato viene depositato sull’altro con un processo a caldo o di incollaggio a volte mediante l’ausilio di un materiale di supporto.

Compreso il processo alla base, la prima domanda da porci e’ relativa alla risoluzione di queste stampanti. In altre parole, quanto sono precisi i pezzi che posso realizzare? A differenza della stampa 2D, in questo caso dobbiamo valutare anche la precisione di costruzione verticale. Per quanto riguarda il piano orizzontale, la risoluzione della stampa dipende dalla “particella” di materiale che viene depositata. In verticale invece, come facilmente immaginabile, la precisione del pezzo dipendera’ dallo spessore dello strato che andate a depositare. Piu’ lo strato e’ sottile, maggiore sara’ la risoluzione della vostra stampa. Normalmente, per darvi qualche numero, parliamo di risoluzioni verticali dell’ordine del decimo di millimetro.

A questo punto, abbiamo capito piu’ o meno come funzionano queste stampanti, abbiamo visto che i prezzi sono in forte calo ma la domanda principale resta sempre la stessa: cosa ci facciamo con queste stampanti? In realta’, la risposta a questa domanda potrebbe essere semplicemente “tantissimo”. Cerco di spiegarmi meglio. Le stampanti 3D sono gia’ utilizzate e sotto attento studio di ricerca per il loro utilizzo nei piu’ svariati settori.

Qualche esempio?

Prima di tutto per le aziende che si occupano della realizzazione dei protitipi o di produzione su grande scala di oggetti di forma piu’ o meno complessa. In questo caso vi riporto direttamente la mia esperienza in questo settore. Ai Laboratori Nazionali di Frascati disponiamo di una stampante 3D con una buona risoluzione per la stampa di oggetti in ABS. Cosa ci facciamo? Moltissime parti dei rivelatori di particelle possono essere stampati direttamente in 3D saltando tutta la difficile fase della realizzazione con macchine utensili. Inoltre, ricorrere alla stampa 3D, anche solo in fase prototipale, consente di poter valutare al meglio la correttezza dell’oggetto pensato e la sua funzionalita’ nei diversi settori.

Oltre a queste applicazioni, le stampanti 3D possono essere utilizzate in medicina forense per la ricostruzione di prove danneggiate, in oreficeria, nel settore medico per la ricostruzione ossea, in paleontologia per la preparazione di modelli in scala di parti rinvenute e cosi’ via per moltissimi settori in cui la stampa 3D puo’ velocizzare notevolmente il processo realizzativo ma soprattutto con costi molto contenuti rispetto alla lavorazione classica.

Oggi come oggi, la ricerca in questo settore e’ fortemente orientata allo studio dell’utilizzo di materiali piu’ disparati. Per darvi qualche idea si va dal tessuto osseo alle plastiche, dalla roccia all’argilla e cosi’ via. Come potete capire immediatamente, piu’ materiali si riescono ad utilizzare, maggiori sono i settori interessati in questi prodotti.

Anche se poco noto al grande pubblico, in rete ci sono gia’ moltissimi siti e forum che si occupano di scambio open source di modelli 3D da stampare o anche solo di stampa su commissione conto terzi. Se ripensiamo al paragone con le stampanti classiche, se in questo caso bastava una qualsiasi immagine, per utilizzare una stampante 3D e’ necessario realizzare un modello tridiemnsionale da dare in pasto alla stampante. Per poter far questo ci sono ovviamente potenti software CAD ma anche tanti programmi gratuiti piu’ semplici gia’ scaricabili dalla rete.

Alla luce di quanto discusso, sicuramente il discorso sulle stampanti 3D e’ destinato ancora a crescere. In un futuro non troppo lontano, potremmo avere a disposizione strumenti domestici per realizzare l’oggetto che desideriamo. Inutile nascondere che questo qualche sospetto potrebbe destarlo. Solo pochi mesi fa si e’ molto discusso del progetto di una pistola in plastica perfettamente funzionante ed in grado di uccidere realizzabile con una stampante 3D ed i cui progetti erano finiti in rete. A parte questo “particolare”, quello delle stampanti 3D e’ sicuramente un mercato destinato a crescere e su cui moltissime aziende stanno fortemente puntando.

 

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

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Nessie e’ ancora viva …. oppure non e’ mai esistita?

23 Apr

Un nostro caro lettore, nella sezione:

Hai domande o dubbi?

ci ha segnalato un articolo del Corriere in cui si torna a parlare di Nessie, cioe’ di quello che e’ anche noto come “mostro di Lochness”:

Articolo Corriere

Di Nessie avevamo gia’ parlato in passato cercando di analizzare la storia di questi avvistamenti partendo proprio dalle origini di questa leggenda nota a tutti:

Loch Ness, finalmente la spiegazione?

Come visto, la storia del mostro di Lochness e’ molto antica e nel corso dei secoli si e’ arrichita di volta in volta di nuovi avvistamenti. Di questi pero’, neanche uno risulta verificato e provato. Ogni volta, si fa riferimento a foto poco visibili, molto lontane o, peggio ancora, come visto nell’articolo precedente, a scherzi organizzati proprio per mantenere alta l’attenzione.

Senza girarci troppo intorno, la storia del mostro ha creato la fortuna del turismo del lago. Personalmente, credo che anche senza questa leggenda il sito sarebbe stato meta di molti appassionati per la bellezza del lago e della vegetazione intorno. Sicuramente pero’, la leggenda del terribile mostro ha contribuito ad aggiungere un turismo di curiosi attratti dalla possibilita’ di avvistare Nessie e, perche’ no, dimostrare finalmente la sua esistenza.

Ora, come avrete visto dall’articolo linkato inizialmente, questa volta l’avvistamento e’ degno dell’era della nuova tecnologia. Non stiamo piu’ parlando di foto scattate durante le notti nebbiose sul lago, bensi’ di un avvistamento fatto via satellite.

Come dichiarato, dalle nuove mappe satellitari utilizzate da Apple si nota al centro del lago una curiosa forma che, come riportato, potrebbe far pensare ad una grande creatura marina che nuota vicino alla superficie.

Poiche’ fidarsi e’ bene, non fidarsi e’ meglio, sono andato a verificare le foto direttamente sul mio cellulare confermando che l’immagine riportata corrisponde a realta’:

Il presunto mostro di Loch Ness nelle mappe satellitari utilizzate da Apple

Il presunto mostro di Loch Ness nelle mappe satellitari utilizzate da Apple

Perche’ l’ho fatto? Semplice, molti siti hanno fatto copia/incolla senza neanche verificare la fonte. Poiche’ in passato abbiamo avuto diversi casi di articoli facilmente smentibili da una prima verifica, ho ritenuto giusto verificare direttamente.

Dunque, l’immagine e’ reale ergo Nessie esiste ed e’ stata avvistata da Apple.

Come potete immaginare, questa conclusione potrebbe essere un pochino affrettata.

Di cosa si tratta?

Diverse volte abbiamo parlato di come sono realizzate le mappe satellitari. Ragioniamo un attimo. Provate, cosi’ per sperimentare, ad aprire un qualsiasi programma di questo tipo. Per semplicita’, potete fare riferimento a Google Maps che e’ liberamente accessibile.

Vedete zone non visibili perche’ coperte da nuvole? Ovviamente no, altrimenti che utilita’ avrebbe il programma? E’ possibile che non ci sia neanche una nuvola? Anche questo e’ assurdo. Come si realizzano queste immagini? Come potete immaginare, con un collage di foto scattate in momenti differenti.

A causa di questa tecnica, spesso si creano dei disallineamenti che danno effetti quantomeno bizzarri. Se provate a fare una ricerca in rete, troverete tantissimi esempi di questo tipo: paesi che scompaiono dalle mappe, paesi che vengono replicati, zone con colorazione diversa dovuta ai diversi irraggiamenti delle parti, ecc.

Cosa c’entra questo con la foto da cui siamo partiti?

Semplice, quella che vedete non e’ assolutamente la sagoma di un mostro marino che nuota nel lago, bensi’ la scia di una nave che sta transitando sul lago.

E la nave dove sarebbe?

Due ipotesi: non c’e’ perche’ tagliata nella sovrapposizione oppure c’e’ ma non visibile a causa della luminosita’ della parte.

Non siete convinti?

Per verificare, basta utilizzare lo stesso programma per controllare quello che succede su altri specchi d’acqua. Facendo questa prova vi accorgerete che le stesse scie si possono vedere anche in alcuni laghi italiani cosi’ come in altre parti del mondo. Ora pero’, volete mettere una bella sagoma nel lago di Lochness con una nel lago di Garda? Chi mai penserebbe al mostro del lago di Garda?

Se ancora non siete convinti, vi riporto un link molto interessante di un sito che ha provato direttamente a verificare la cosa:

Southern Fried Science

In questo caso, sempre utilizzando le mappa di Apple, si e’ provato a prelevare da un altro lago la scia lasciata da una barca che procedeva a buona velocita’ e a sovrapporre questa scia con quella del lago di Lochness. Il risultato e’ visibile in questa gif:

Scia del lago di Loch Ness sovrapposta a quella di un'altra imbarcazione

Scia del lago di Loch Ness sovrapposta a quella di un’altra imbarcazione

Come vedete, dopo aver ovviamente riscalato le due immagini per renderle compatibili, si vede chiaramente come le due scie possano essere sovrapposte senza problemi. Cosa significa questo? Ovviamente che quella che e’ visibile nel lago di Lochness e’ solo la scia lasciata da un’imbarcazione. Quanto una barca si muove a velocita’ sostenuta, lascia ai suoi lati due scie che appaiono come grosse pinne e come un paio di ali esterne rispetto alla scia principale.

Concludendo, non c’e’ nessun mostro di Lochness avvistato nelle mappe di Apple. L’immagine da cui siamo partiti e’ facilmente spiegabile parlando della scia lasciata da un’imbarcazione che si muove sul lago. Quello che mi sorprende nuovamente e’ come tanti giornali anche a diffusione nazionale si lascino trasportare da notizie di questo tipo parlando di “mistero irrisolvibile”. Come detto tante volte, forse la voglia di complottismo e mistero ha ormai contagiato anche i giornali a grande diffusione che pensano in questo modo di poter ottenere piu’ visualizzazioni.

 

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

Lampioni alieni su Marte

11 Apr

Come visto in diversi articoli, la missione della NASA Curiosity ha assunto un’importanza del tutto particolare e non solo dal punto di vista scientifico. Diversi fattori hanno contribuito a creare la notorieta’ popolare del rover. Prima di tutto, Marte e’ da sempre visto come pianeta che potrebbe ospitare forme di vita. Questo, purtroppo, piu’ che da aspetti biologici e fisici, dipende dai tanti film di fantascienza che da sempre sono stati ambientati sul pianeta rosso. Oltre a questi aspetti, lasciatemi dire, storici, il rover e’ giunto sul pianeta in piena era digitale dove molti dispongono di una connessione internet e, nel modo giusto o sbagliato, cercano di reperire informazioni sulla rete. In tutto questo poi, non dimentichiamo un aspetto fondamentale, le foto scattate da Curiosity vengono messe online praticamente subito e sono di libero accesso a chiunque.

In questo scenario open source, i complottisti e i sostenitori della vita su Marte sguazzano allegramente analizzando minuzionsamente ogni singolo scatto alla ricerca della prova che farebbe ricredere tanti scienziati e dimostrerebbe la presenza di colonie intelligenti sul pianeta rosso.

Praticamente ogni giorno troviamo qualche notizia che parla di strani ritrovamenti osservati in qualche foto in lontananza. Praticamente sempre, queste “osservazioni” si riducono a rocce di forma particolare sulle quali l’elaborazione cerebrale umana costruisce soggetti comuni che vanno da animali, uomini sdraiati, basi aliene, ecc. Come sapete, questo e’ un fenomeno noto e conosciuto come pareidolia.

Perche’ torno su questi argomenti?

Semplice, come forse avrete letto, in questi giorni c’e’ stata una nuova evidenza messa in luce da una foto di Curiosity. A differenza dei casi precedenti, questa volta non abbiamo dischi volanti, ma quella che sembrerebbe una luce proveniente dal sottosuolo.

Senza troppi giri di parole, vi mostro subito l’immagine:

La foto scattata da Curiosity con la strana anomalia

La foto scattata da Curiosity con la strana anomalia

Come vedete, in lontananza si vede quello che sembrerebbe un raggio di luce proveniente dal terreno. Questa foto e’ stata evidenziata e resa celebre proprio da un sito di sostenitori degli ufo. La spiegazione? Ovviamente, non sembra una luce, e’ una luce. Una luce su Marte? Certo, si tratta di un’evidenza che Marte sia un pianeta abitato. A causa pero’ delle avverse condizioni sulla superficie, gli abitanti del pianeta rosso vivono in comunita’ sotterranee. La luce che abbiamo osservato altro non e’ che uno dei punti di accesso al sottosuolo.

E’ verosimile questa ipotesi?

Se proprio devo dire la mia, cosi’ su due piedi, permettetemi di essere abbastanza scettico.

Cerchiamo di andare con ordine e di approcciarci a questo problema in modo razionale e senza lasciarci trasportare da “quello che vogliamo vedere”.

Per prima cosa, ogni foto che viene scattata da Curiosity e’ ottenuta sovrapponendo due immagini prese nello stesso istante, la prima da una fotocamera posizionata sul lato destro, la seconda sul lato sinistro. Perche’ questo? Semplice, questo semplice trucco e’ utilizzato per dare maggior definizione e piu’ profondita’ alle immagini, un po’ come fanno i nostri occhi che forniscono due immagini contemporaneamente al cervello. Per la foto incriminata, la presenza del misterioso oggetto e’ presente solo in una delle due immagini e precisamente in quella di destra, mentre in quella di sinistra non e’ presente nessuna anomalia. Sul sito della NASA sono disponibili anche le due immagini separate e che vi riporto qui:

Singole foto scattate con le due camere sui lati opposti

Singole foto scattate con le due camere sui lati opposti

Detto questo, almeno a mio avviso, credo si possa escludere una luce artificiale proveniente dal terreno. Dal mio punto di vista, se ci fosse qualcosa di artificiale in quel punto, questo sarebbe visibile sempre indipendentemente dalla posizione della fotocamera e, soprattutto, dal lato del rover da cui l’immagine viene presa.

Allora cosa potrebbe essere questa anomalia?

La prima spiegazione che verrebbe in mente e’ quella di un’anomalia al sensore della camera. Attenzione pero’, se fosse un guasto relativo ad alcuni pixel della ccd, in questo caso dovremmo vedere dei disturbi in tutte le foto scattate dalla stessa camera, cosa che non avviene nelle foto catturate in seguito. Non e’ pero’ necessario pensare ad una rottura strutturale della camera, quanto ad una anomalia temporanea del sensore.

Cosa potrebbe provocare un’anomalia temporanea?

Come sostenuto anche da alcuni tecnici della NASA, l’improvviso bagliore in un punto preciso potrebbe essere dipeso da un rilascio energetico in quel punto a causa di un evento sporadico e non sistematico. Tradotto? Il passaggio di un raggio cosmico particolarmente, ma neache troppo, energetico sul sensore della camera. Come sapete, anche noi sulla Terra siamo costantemente bombardati da particelle provenienti dalla Galassia e principalmente dal Sole. Nel caso specifico della Terra abbiamo quello che si chiama sciame secondario provocato dalle particelle, queste di sciame primario, che arrivano nella parte alta dell’atmosfera dallo spazio. La presenza di queste particelle, ripeto conosciute e studiate da tantissimi anni, rappresentano un fattore da monitorare anche nei viaggi nel cosmo e per gli astronauti sulla Stazione Spaziale. In questo caso infatti, la dose di particelle deve essere controllata per evitare livelli troppo elevati di radiazione.

Su Marte arrivano ovviamente raggi cosmici provenienti in larga parte dal Sole. Bene, quella piccola traccia presente nello scatto della camera potrebbe proprio essere il segno lasciato dal passaggio di un raggio cosmico. Questo non solo spiegherebbe la presenza dell’anomalia ma sarebbe compatibile con quanto osservato. Il passaggio della particella lascia il segno nel momento dello scatto ma non danneggia irreparabilmente la CCD. Dunque, negli scatti successivi non si osserva piu’ nessuna anomalia. Inoltre, il passaggio in un punto preciso spiegherebbe anche perche’ l’anomalia e’ presente in una solo fotocamera mentre l’altra immmagine ne e’ sprovvista.

A mio avviso, questa spiegazione e’ la piu’ plausibile e concorda in pieno con quanto osservato.

Altre spiegazioni razionali che sono state date sono relative alla presenza di particolari riflessi della luce solare. In particolare, due le ipotesi piu’ accreditate in questo caso: roccia o dust devil.

Per la roccia, e’ possibile immaginare la presenza di una roccia molto riflettente nel punto in cui si vede l’anomalia. In questo caso, la poca distanza, ma comunque il lato opposto, delle camere sul rover farebbe si che la luce riflessa possa essere osservata da un lato e non dall’altro. Personalmente, pensando ad una roccia molto riflettente in un punto preciso di Marte, la cosa mi sembrerebbe un po’ strana.

L’altra ipotesi richiamata e’ quella del dust devil. Di questo argomento abbiamo gia’ parlato in due post specifici:

Tornando di Fuoco in Australia

Marte: pietra che rotola o misterioso Yeti?

Come visto, i dust devil sono dei piccoli tornado di sabbia che si formano in condizioni particolari e che sono stati ripresi anche sulla superifice di Marte. In particolare, questa animazione ci mostra proprio uno di questi vortici ripreso sul pianeta rosso:

Dust devil ripreso sulla superficie di Marte

Dust devil ripreso sulla superficie di Marte

Cosi, come nel caso della roccia, l’anomalia sarebbe dovuta alla riflessione della luce proveniente dal sole sul tornado. Riflessione visibile solo da un lato perche’ il secondo sensore e’ in posizione piu’ sfavorevole o coperto dal rover stesso. Anche qui, se devo pensare ad una camera che vede un riflesso mentre l’altra no, diciamo che la spiegazione mi sembra un po’ forzata.

Concludendo, almeno dal mio punto di vista, mi sentirei di escludere da subito che l’anomalia osservata su Marte da Curiosity sia prodotta da un faro alieno posto sotto la superficie. La spiegazione piu’ logica, alla luce, e’ proprio il caso di dirlo, di quanto osservato, e’ che la piccola traccia sia prodotta dal passaggio di un raggio cosmico nel sensore di una delle due telecamere proprio nel momento dello scatto. Se pensiamo all’energia in gioco e alla frequenza del passaggio di queste particelle, la cosa non e’ assolutamente sorprendente. Come dichiarato anche da altre fonti interne alla NASA, molte volte vengono registrate immagini da Marte con puntini o zone piu’ luminose dovute al passaggio di particelle. Detto questo, almeno in attesa di una spiegazione conclusiva anche da parte della NASA stessa, io mi sento di votare per il raggio cosmico.

 

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Cosa posso vedere con il mio telescopio?

10 Feb

Diverse volte sono stato contattato da persone che vorrebbero affacciarsi al mondo dell’astronomia. Molti hanno una passione del genere e un desiderio innato di poter osservare il cielo ingrandendo via via dettagli sempre piu’ piccoli. Inutile dire quanti di noi restano a bocca aperta guardando una foto spaziale scattata in giro per il cosmo e desiderano a loro volta osservare con i loro occhi la bellezza della natura.

Ora pero’, queste passioni spesso si scontrano un po’ con il problema economico ma, soprattutto, con la grande confusione che la scelta di un telescopio “domestico” puo’ portare. Siete mai entrati in un negozio dove si vendono telescopi? Avete visto quante tipologie di strumenti ci sono? Molto spesso, le persone restano spaventate da una tale scelta e non sanno cosa prendere.

Per superare questo blocco, dovete prima di tutto capire “cosa volete guardare”!

Ovviamente, si potrebbe fare il pensiero facile e dire quello che costa di piu’ e’ il piu’ “potente” o quello piu’ grande e’ sicuramente migliore. Purtroppo, non sempre e’ cosi’.

Visto che molte persone mi hanno contattato per chiedermi cosa distingue un telescopio da un altro, ho deciso di scrivere un breve articolo per spiegare non le diverse tipologie di telescopio, bensi’ la cosiddetta “risoluzione angolare” di questi strumenti.

Immaginiamo di avere un telescopio con lenti circolari. Quello che vogliamo capire e’ “qual e’ la minima distanza che posso osservare?”. Per rispondere dobbiamo introdurre la cosiddetta “risoluzione angolare”, cioe’ la minima distanza angolare tra due oggetti che possono essere distinti con il vostro telescopio:

R=1,22 L/D

Quando siete di fronte a sistemi ottici, quella che comanda e’ la diffrazione che, senza entrare in troppi tecnicismi, fa si che sotto un certo valore, due oggetti vengano confusi come uno solo perche’ assolutamnete indistinguibili tra loro. Nella formula della risoluzione angolare, compare ovviamente il diametro della lente, D, e la lunghezza d’onda, L, che dobbiamo osservare.

Detto tra noi, questa formula e’ poco manegevole per cui possiamo prima di tutto dimenticarci della dipendenza dalla lunghezza d’onda e prendere un valore medio per lo spettro visibile che, in fondo, e’ quello che vogliamo osservare. Inoltre, la risoluzione angolare che abbiamo introdotto e’ misurata in radianti, unita’ abbastanza scomoda in questo contesto. Per semplicita’, possiamo utilizzare una misura in arcosecondi dove 3600 arcsec equivalgono ad un grado. Facendo queste considerazioni, possiamo riscrivere la formula come:

R = 11.6 / D

Supponiamo dunque di acquistare un bel telescopio con lente da 30 cm, la nostra risoluzione angolare sara’:

R = 11.6/30 = 0,39 arcsec

Se ora con questo oggetto volessi guardare la luna, quale sarebbe la minima distanza che riuscirei a distinguere?

Per rispondere a questa domanda, e’ necessario introdurre un’ulteriore formula. Come potete immaginare, in questo caso dobbiamo convertire, in base alla distanza, l’apertura angolare con una distanza in metri. Tralasciando dipendenze di questa formula da parametri di poco interesse per il nostro caso, possiamo scrivere la distanza distinguibile come:

Dm = (R/206265) x Dl

Dove Dm e’ ovviamente la distanza minima osservabile e Dl e’, nel nostro caso, la distanza Terra-Luna. Supponendo una distanza media di 400000 Km, da portare in metri per inserirla nella formula, abbiamo, riprendendo la risoluzione del telescopio da 30 cm dell’esempio:

Dm = (0.39/206265) x 400000000 = 750 metri

Cioe’ la minima distanza che possiamo percepire e’ di 750 metri. Detto in altre parole, riuscite a distinguere dettagli separati tra loro da una distanza di almeno 750 metri. Anche se questo numero puo’ sembrare enorme vi permette di poter osservare dettagli impressonanti della Luna. Vi ricordo che un telescopio da 30 cm, e’ un bellissimo strumento che necessita di attenzioni particolari. Non abbiamo preso uno strumento completamente amatoriale o entry level per questo calcolo esemplificativo.

Altro aspetto interessante che spesso viene citato dai complottisti: se siamo veramente stati sulla Luna, perche’, ad esempio, il telescopio Hubble non e’ in grado di osservare il punto di atterraggio con tutta le cose lasciate dall’equipaggio? La domanda e’ di principio ben posta, pensate che addirittura il modulo di discesa e’ rimasto sul punto perche’ impossibile da riportare indietro.

Cerchiamo di analizzare, sulla base dei calcoli gia’ fatti, se fosse possibile osservare questo modulo sfruttando la lente di Hubble. In questo caso, abbiamo una lente di 2.4 metri che vuole osservare la superficie lunare. Quale sarebbe la minima distanza che potrebbe essere osservata?

Ripetendo il calcolo trovate una minima distanza di circa 100 metri. Considerando che il modulo di discesa ha un diametro intorno ai 10 metri, capite bene come sia impossibile distinguere dall’orbita di Hubble questo reperto storico sulla superifcie della Luna. Spero che questo ragionamento, a prescindere dalle altre dimostrazioni di cui abbiamo gia’ parlato, sia sufficiente a capire, per chi ancora oggi crede che non siamo stati sulla Luna, come sia impossibile osservare dalla Terra il punto di atterraggio.

Concludendo, per comprendere il potere risolutivo di uno strumento ottico, e questo ragionamento vale sia per un telescopio che per un microscopio, e’ sufficiente conoscere un po’ di ottica e calcolare agevolmente la minima distanza osservabile Come visto, la grandezza della lente e’ uno dei parametri piu’ importanti da considerare. Tenete a mente questi risultati qualora decideste di acquistare un telescopio per dilettarvi in osservazioni spaziali. Ovviamente, come detto, prima di decidere la tipologia di telescopio, pensate sempre prima a cosa volete andare ad osservare e, dunque, a che distanza vi state approcciando.

 

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

Luna: quanto c’e’ da scoprire!

7 Feb

Negli ultimi tempi, purtroppo o fortunatamente fate voi, i nostri amici catastrofisti e complottisti stanno vivendo un periodo di magra da notizie sensazionali. Qualcuno e’ sempre alla ricerca di una fine del mondo prossima per questo o quest’altro motivo, altri cercano ancora disperatamente Nibiru, altri poi, al solito, si lanciano nelle ipotesi piu’ arzigogolate alla ricerca della notizia bomba che quasi sempre si chiude con un flop. In questo panorama poco affascinante, non resta che buttarsi su un settore in cui c’e’ sempre qualcosa da trovare e con cui cercare di convincere le persone, l’esplorazione spaziale e le tante prove che quei cattivoni della NASA hanno nascosto evidenze che dimostrerebbero l’esistenza degli alieni.

Perche’ dico questo?

Semplice, negli ultimi giorni, molti siti hanno dato la notizia che qualcosa di nuovo e’ stato scoperto sulla Luna. Il nostro satellite, se non fosse altro per la distanza, e’ da sempre un laboratorio complottista d’eccezione. Questa volta, a far discutere ci ha pensato una foto del lato oscuro scoperta da un utente di youtube e pubblicizzata immediatamente sulla rete.

Senza perdere tempo nella presentazione, vi mostro subito la foto:

 

L'amnomalia trovata sulla superficie lunare

L’amnomalia trovata sulla superficie lunare

Come vedete, si evidenzia una struttura triangolare molto precisa, corredata da quelle che sembrerebbero due file di luci disposte a 90 gradi. Ovviamente, questa foto ha scatenato gli animi un po’ assopiti dei complottisti di tutto il mondo. Senza giri di parole, si tratta di una basa aliena costruita in quello che si chiama Mare Moscoviense. Per darvi un’idea delle dimensioni, parliamo di qualcosa con un lato di circa 200 metri misurabile tenendo in considerazione la risoluzione dell’immagine stessa.

Quella della base aliena non e’ assolutamente l’unica ipotesi e, lasciatemi dire, neanche la piu’ fantasiosa. C’e’ chi parla di tunnel di accesso ad una base sotterranea, chi di varco dimensionale, altri ancora di qualcosa costruito dall’uomo. Gia’, anche se sembra assurdo, sono in molti a creare storie strampalate sulle missioni lunari.

Prima di tutto, come sappiamo bene, c’e’ ancora chi crede che sulla Luna non ci siamo andati. Su questo punto, mi dispiace dirvelo, ma, cari complottisti, vi dovete arrendere. Come sappiamo, prova schiacciante della nostra visita sulla Luna sono gli array di CCR posizionati sulla superificie e con cui, ancora oggi, facciamo misure di distanza Terra-Luna sparando laser da terra e misurando il tempo di ritorno. Di queste tecniche, note come Lunar Laser Ranging, e dei CCR abbiamo parlato in questo articolo:

Ecco perche’ Curiosity non trova gli alieni!

Tolta questa ipotesi, c’e’ invece chi crede epiloghi diversi per le missioni lunari. Secondo alcuni, nella celebre missione dell’Apollo 11, ci sarebbe stato anche un altro astronauta poi lasciato, come prevedeva la missione, sul nostro satellite. Questo sfortunato eroe sarebbe stato selezionato appunto per rimanere a vita sulla Luna dotato di generatori di ossigeno e cibo. Altra ipotesi affascinante e’ che invece ci siano state numerose missioni precedenti all’Apollo 11 con lo scopo di portare rifornimenti e costruire serre sul satellite.

Lasciate queste fantasiose ipotesi, torniamo alla foto da cui siamo partiti.

Di cosa si tratta?

Per poter rispondere a questa domanda, e’ necessario fare delle considerazioni pratiche. Prima cosa, da dove e’ stata estrapolata questa immagine? Come forse avrete letto, l’utente ha trovato questa anomalia utilizzando Google Moon, il software di Mountain View che consente di osservare la superificie lunare.

Lasciatemi fare una considerazione che non posso proprio risparmiarmi. Ma questi utenti della rete, come passano le loro giornate? Come spesso avviene, arriva qualcuno che mostra anomalie microscopiche sulla Terra, sulla Luna, su Marte, ecc. Ma queste persone, passano la loro vita a scartabellare archivi spaziali alla ricerca di cose strane da pubblicare in rete? Il discorso non e’ affatto banale, tra milioni di foto a cui si ha accesso mediante la rete, ogni tanto esce qualcuno che mostra cose particolari. Ma quante foto vi siete visti?

Chiusa la parentesi, parliamo della foto. Sapete come e’ costruito il programma Google Moon? Esattamente come Google Earth. Se per avere le immagini 3D delle strade Google utilizza le sue celebri “car” che scattano foto a destra e a manca, non possiamo certo pensare che il colosso del motore di ricerca abbia satelliti in giro per lo spazio che fanno foto di ogni angolo di pianeta.

Per costruire le mappe satellitari, Google utilizza vari archivi presenti in rete e fa un collage molto attento di quelli che possiamo vedere come pezzi di un puzzle. Come potete facilmente immaginare, si tratta di foto a risoluzione, luminosita’ e contrasto diversi. Per poterle affiancare si sfrutta dunque un software in grado di rendere compatibili le immagini per poi “appicicarle” una di fianco all’altra. Questo avviene in tutti i programmi di Google. Ora, come e’ noto, a volte succede che questo programma sbagli creando effetti molto curiosi. Non e’ certo una rarita’ trovare nella versione Earth paesi scomparsi, sdoppiati, strane linee che non esistono, nubi che si interrompono seguendo linee rette, ecc.

Come avrete capito, stiamo lentamente andando verso l’ipotesi piu’ plausibile per spiegare l’anomalia mostrata. Altra considerazione, se quel qualcosa che vediamo fosse veramente un manufatto reale, sicuramente sarebbe unico sulla superficie lunare o meglio, non ci sarebbero tanti oggetti simili sulla Luna.

Ora vi mostro qualche altra immagine:

Altre anomalie simili trovate su Google Moon

Altre anomalie simili trovate su Google Moon

Guardate un po’ quante basi lunari si possono trovare andando a esplorare virtualmente la superficie. Come vedete, si tratta di strutture molto simili a quella da cui siamo partiti e tutte presenti nel lato oscuro della Luna.

Dunque?

Anche in questo caso, siamo di fronte alla solita bufala pubblicizzata alla grande sulla rete per mostrare cose che non esistono. Guardando foto brulle ma ricche di sfumature delle superfici dei pianeti, e’ facile trovare qualcosa che assomigli a qualcos’altro o, come nel caso delle immagini di Google riadattate, trovare anomalie e difetti di immagine. Purtroppo, questo non e’ il primo caso e non sara’ sicuramente l’ultimo.

 

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

(Quasi) pronta al lancio la missione GAIA

24 Ott

Diverse volte nei nostri articoli abbiamo parlato di astronomia, ma soprattutto della ricerca di esopianeti al di fuori del nostro sistema solare:

A caccia di vita sugli Esopianeti

Nuovi esopianeti. Questa volta ci siamo?

Esopianeti che non dovrebbero esserci

Ancora sugli esopianeti

Aggiornamento su Kepler

Come visto in particolare nell’ultimo articolo, la sonda Kepler, che tanto ha contribuito all’esplorazione della nostra Galassia, ha avuto gravi problemi di funzionamento al punto di inficiare il suo funzionamento.

Premesso questo, negli ultimi giorni, molti siti e giornali hanno invece parlato di una nuova missione quasi pronta al lancio da parte dell’ESA, con un’ampia partecipazione dei nostri ASI e INAF. La missione in questione e’ chiamata GAIA dove, come al solito, il nome non e’ altro che un acronimo che sta per Global Astrometric Interferometer for Astrophysics.

Prima di darvi qualche dettaglio tecnico sull’esperimento e dirvi a cosa servira’, partiamo invece dicendo a cosa “non” serve Gaia. Come di solito avviene, molti giornali e siti internet hanno preso la palla al balzo per inventare storielle fantastiche e rafforzare le paure degli ultimi tempi.

La missione GAIA

La missione GAIA

Leggendo in rete, trovate scritto che GAIA e’ una missione preparata in fretta e furia dall’ESA perche’, tastuali parole, gli astronomi si sono resi conto che qualcosa non torna nel nostro sistema solare e, finalmente, hanno preso in seria considerazione la possibilita’ che la nostra Terra possa essere colpita nel giro di poco tempo da qualche asteroide o cometa in grado di provocare estinzioni di massa o, peggio ancora, far scomparire del tutto il nostro pianeta. Inoltre, molti siti parlano di uno studio particolare atteso da Gaia per individuare nane brune nel nostro sistema solare e per tracciare corpi vagabondi che provengono da orbite particolari tali per cui questi oggetti sarebbero invisibili fino al momento dell’impatto con la Terra.

Cosa vi ricorda questa storia?

Ovvio, il tanto amato, citato e fantasticato Nibiru! Ovviamente, il tutto mescolato insieme nel solito brodo catastrofista. Nane brune nel sistema solare che creano pioggie di meteoriti, asteroidi killer che provengono da dietro il Sole e sono invisibili fino al momento dell’urto sulla Terra. Insomma, anche sulla missione Gaia, e notate il modo subdolo, senza citare espressamente la cosa, si cerca di rafforzare l’idea che Nibiru sia una minaccia reale ma coperta dai soliti scienziati che sanno ma non dicono.

Lasciamo perdere queste fantasie e vediamo invece come e’ fatta Gaia.

Prima premessa, per poter arrivare al momento del lancio di una qualsiasi missione, sono necessari anni di studi e preparazione. Pensare l’esperimento, fare calcoli di fattibilita’, studiare prototipi, ecc. Tutte operazioni che richiedono anni. Nel caso di Gaia, la missione e’ stata elaborata inizialmente prima ancora del 2000.

A cosa serve?

La missione punta ad ottenere una mappa 3D molto precisa delle stelle e degli oggetti vicini al sistema solare nella nostra Galassia, oltre ad una mappa meno precisa dei corpi piu’ lontani. La durata della missione dovrebbe essere all’incirca di 5 anni, periodo in cui Gaia potra’ osservare circa un miliardo di stelle.

Per ottenere queste risoluzioni, Gaia e’ dotata di due telescopi con punti di vista differenti ma focale in comune. Gli strumenti sono realizzati con una matrice di piu’ di 100 CCD che garantiranno una risoluzione intorno al miliardo di pixel. Detto in modo familiare, parliamo di 1000 Mega pixel se paragonata con le comuni macchine fotografiche.

Altro aspetto importante della missione e’ la posizione in cui il satellite orbitera’. Come potete leggere dalla vasta bibliografia, Gaia occupera’ il cosiddetto punto Lagrangiano 2, o anche L2 nel nostro sistema solare. Cosa significa? Detto in termini molto semplici, se prendiamo il sistema a tre corpi composto da Sole, Terra e Luna, come e’ noto questi interagiscono tra loro attraverso la mutua attrazione gravitazionale. Bene, visto nello spazio, a causa delle rotazioni, nel tempo e nollo spazio, l’intensita’ risultante delle tre forze non sara’ costante. Esistono pero’ dei punti particolari di equilibrio in cui le forze che agiscono sul corpo di massa minore, ad esempio, come in questo caso, il satellite che occupa il punto, si bilanciano esattamente.

Per farvi capire meglio, vi mostro un’immagine proprio del sistema Sole-Terra in cui sono riportati questi punti di equilibrio:

Punti lagrangiani in un sistema a 3 corpi

Punti lagrangiani in un sistema a 3 corpi

Come anticipato, Gaia si trovera’ proprio nel secondo punto lagrangiano. Oltre al discorso gravitazionale, questo particolare punto offre una condizione molto privilegiata: durante il suo moto Terra e Luna saranno fuori dal campo visivo del telescopio, la radiazione incidente non sara’ troppo elevata e si hanno condizioni di temperatura abbastanza costanti.

Durante la sua vita operativa, Gaia osservera’ circa 70 volte ciascuna porzione di cielo ad intervalli differenti. Questo e’ fondamentale per poter capire l’evoluzione nel tempo delle stelle osservate.

Quali sono gli obiettivi di Gaia?

Grazie ai suoi strumenti, Gaia potra’ registrare dati con una precisione quasi 200 volte maggiore dei suoi predecessori. Attraverso l’osservazione delle stelle, come anticipato, si potra’ studiare la dinamica dell’evoluzione oltre ad individuare nuovi esopianeti fuori dal sistema solare. Inoltre, la capacita’ di registrare dati a diverse lunghezze d’onda permettera’ di studiare la chimica dei corpi e ottenere informazioni nuove sull’origine della nostra galassia.

Dunque, siamo pronti a questa nuova avventura?

Purtroppo no. La data iniziale di lancio di Gaia era il 2011, come potete leggere in questo link dell’ASI:

ASI, Gaia

Da questa, sicuramente un po’ aggressiva, si era passati al 2013 e il lancio era atteso per la fine di quest’anno. Purtroppo, ci sara’ un nuovo slittamento e si spera di poter lanciare Gaia, la cui partenza sara’ fatta dallo spazioporto di Kourou nella Guiana francese, all’inizio dell’anno prossimo. Il ritardo e’ dovuto ad una serie di problemi tecnici evidenziati dall’ESA che dunque ha deciso, per motivi di sicurezza e di riuscita della missione, di rimandare di qualche mese il lancio.

Concludendo, la missione GAIA e’ quasi pronta al lancio. Come visto nell’articolo, non e’ assolutamente vero che questa missione e’ stata preparata in fretta e furia per studiare e valutare il rischio sempre crescente di scontro tra la Terra ed un asteroide proveniente dallo spazio. Al contrario, questa missione, come tutte le altre, ha richiesto anni di preparazione e di studio e i suoi obiettivi scientifici saranno molto importanti ed interessanti. Come visto, infatti, la missione si occupera’ di analizzare e registrare circa un miliardo di stelle nella nostra galassia ottenendo dati quasi 200 volte piu’ precisi di quelli delle missioni precedenti.

 

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L’apparizione della monaca di Palermo

28 Mar

Da qualche giorno a questa parte, sulla rete si sta parlando sempre piu’ insistentemente di una nuova apparizione avvenuta a Palermo. Questa volta, non si tratta di un’apparizione della Madonna, bensi’ di una monaca.

Andiamo con ordine. Qualche giorno fa, osservando il campanile della chiesa della Madonna della Mercede nel quartiere del Capo, un gruppo di persone si sono fermate sbalordite ad osservare il campanile. Ad un certo punto, qualcuno ha iniziato a gridare sempre piu’ forte puntando il dito verso il campanile e parlando dell’apparizione della Madonna. A questo punto, dal piccolo gruppetto iniziale si e’ arrivati a decine di persone con il naso all’insu’. Chi vedeva l’apparizione della Madonna della Mercede, chi parlava di Santa Rita. Alla fine, tutti sono si sono accordati sul fatto che la sagoma apparsa sul campanile era di una monaca.

Vi ho incuriosito? Ecco una foto scattata da un testimone:

La foto circolante su web

La foto circolante su web

Come potete vedere, sul campanile di destra e’ presente veramente una sagoma che sembrerebbe una monaca. Dopo questa prima ossservazione, ogni sera centinaia di persone si radunano sotto il campanile per attendere l’apparizione della, gia’ chiamata, “Monaca di Palermo”. La cosa incredile e’ che, da questa prima apparizione, tutte le sere, in particolare durante le prime ore della sera, la Monaca appare sul campanile in questa posizione di preghiera. Secondo alcuni, l’apparizione sarebbe un messaggio divino forse collegato all’inizio del pontificato di papa Francesco. Come ovviamente potete immaginare, non manca chi mette in relazione l’apparizione della monaca con un messaggio nefasto o come un avvertimento di qualcosa di misterioso e pericoloso che sarebbe in procinto di accadere.

Ora, indipendentemente dall’essere credenti o meno, dal vedere o no una monaca sul campanile, proviamo un secondo a riflettere su questa apparizione per cercare di capire se c’e’ qualcosa di reale.

Prima abbiamo in realta’ dato un’informazione molto importante che non deve essere lasciata da parte: dalla prima apparizione, tutte le sere, in particolare poche ore dopo il tramonto, appare la monaca sul campanile.

Perche’ questo dettaglio e’ cosi’ importante?

La prima spiegazione razionale che puo’ venire in mente guardando le foto e’ che ovviamente si tratti di un effetto ottico. Di episodi di questo tipo ne abbiamo, ad esempio, parlato in questi post:

Messaggio alieno nelle aurore

La Madonna appare sugli alberi

Ora pero’, per poter sostenere questa tesi, e’ necessario trovare delle prove. Come detto, in questi giorni si sta assistendo ad una vera e propria mania della Monaca con centinaia di persone che tutti i giorni stazionano sotto il campanile per attendere l’apparizione, per pregare o anche solo per curiosita’. Questo particolare rende il web ricchissimo di foto delle apparizioni, alcune migliori altre peggiori, ma soprattutto alcune con maggior risoluzione rispetto a quella da cui siamo partiti.

Prendiamo dunque una foto a maggior risoluzione:

Immagine del campanile a maggior risoluzione

Immagine del campanile a maggior risoluzione

Vista piu’ da vicino, la presunta monaca appare meno definita, anche se e’ ancora ben visibile la sagoma di cui stiamo parlando. Sfruttando la maggior risoluzione della foto, facciamo un ingrandimento della monaca per vedere cosa si vede.

Ecco un ingrandimento del campanile di destra:

Ingrandimento del campanile

Ingrandimento del campanile

Ecco svelato il mistero della monaca. Come vedere, la parte della testa e delle mani della monaca sono soltanto degli scrostamenti del muro sul lato opposto. Il vestito e’ invece dato dal tubo di sostegno della campana e dalla campana dall’altro lato, appena visibile da questa angolazione. Alla luce di queste osservazioni, la figura della monaca di cui stiamo parlando e’ soltanto un effetto dovuto alla sovrapposizione di elementi diversi, tutti ben spiegabili in quel punto.

Facciamo anche un’altra considerazione importante. Ovviamente, vista la composizione degli elementi, ci saranno angolazioni privilegiate per poter osservare la monaca. Questo in realta’ nel caso di Palermo e’ facilmente realizzabile dal momento che le foto sono tutte scattate dalla piazzetta antistante la chiesa. Alla distanza a cui ci troviamo, le persone sotto il campanile godono tutte di una stessa visuale angolare per cui tutti possono vedere la monaca.

Inoltre, come detto, il fatto che le apparizioni avvengano sempre alla stessa ora e’ facilmente spiegabile dal gioco di luce che permette di vedere meglio o peggio la sagoma della monaca. Ad aiutare questo effetto ottico, un importante contributo e’ dato dal faro posizionato lateralmente al campanile e che dunque offre una luce ottimale per favorire questa sovrapposizione mistica.

Concludendo, per quanto suggestiva e affascinante, l’apparizione della Monaca di Palermo e’ in realta’ un falso dovuto alla perfetta sovrapposizione di oggetti e scrostamenti del muro che, dal punto in cui vengono osservati, possono apparire come la sagoma di una monaca.

 

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Le previsioni del tempo

20 Gen

Molto spesso mi viene chiesto come sono fatte le previsioni del tempo. In questi ultimi giorni poi, l’argomento e’ molto di moda anche grazie ai continui annunci di copiose nevicate, ad esempio su Roma, che pero’ ancora non si sono viste.

Cerchiamo di fare un po’ di ordine ma soprattutto di capire quale e quanto lavoro c’e’ dietro quelle previsioni fatte a 1, 2, 3 giorni o, a volte, anche a mesi di distanza.

Al giorno d’oggi, le previsioni del tempo si basano su equazioni numeriche in grado di descrivere i complessi movimenti delle masse d’aria nel mondo, ma soprattutto nell’evoluzione temporale di questi parametri. In soldoni, la fisica vi descrive il movimento di queste masse d’aria e, misurando i parametri in questo momento, viene costruita una simulazione che cerca di fornire la situazione che si avra’ a distanza di tempo.

Meteo

Fate subito attenzione ad una cosa. Come detto, vengono presi i parametri atmosferci ad un certo istante e da questi viene costruita la modellizzazione nel tempo del meteo. Capite subito che tanto piu’ vicina sara’ la previsione richiesta, tanto piu’ affidabile sara’ il risultato fornito.

Per capire questo fondamentale limite, vi faccio un esempio molto facile. Immaginate di vedere una persona che cammina per strada e di voler simulare come cambiera’ nel tempo la sua posizione. L’istante iniziale e’ quello in cui osservate la persona. Ora, immaginando di vedere la persona che sta camminando con una certa velocita’ in una direzione potete dire, senza continuare a guardarla, che dopo 10 secondi sara’ arrivata in quest’altra posizione, dopo 20 secondi in quest’altra, e cosi’ via. Dove sara’ la persona dopo 3 ore? Assolutamente non siete in grado di dare questa risposta perche’ il vostro modello, basato solo sull’osservazione della direzione della persona ad un certo istante, non riesce a rispondere a questa domanda (la persona potrebbe essersi fermata, essere arrivata ad un bivio, potrebbe essere tornata indietro, ecc).

Le previsioni del tempo funzionano piu’ o meno in questo modo. I modelli ovviamente sono molto complessi dal momento che devono descrivere il movimento nel tempo delle enormi masse d’aria circolanti sul nostro pianeta.

La raccolta dei dati per le previsioni atmosferiche viene fatta utilizzando stazioni a terra, palloni sonda e satelliti metereologici. Le informazioni raccolte vengono poi inviate ed analizzate mediante potenti supercomputer in grado non di risolvere le equazioni del modello, ma di dare la risposta piu’ probabile, cioe’ la situazione del tempo ad una certa data.

A questo punto la domanda e’: quali sono i parametri che vengono misurati e perche’ le previsioni a volte sbagliano?

Mentre la prima risposta e’ abbastanza semplice ed intuibile per tutti, la seconda e’ una domanda un po’ piu’ complessa e che merita qualche considerazione aggiuntiva.

Riguardo ai parametri, come potete facilmente immaginare, si tratta di osservare le nuvole, la quantita’ di precipitazioni nel mondo, i gradienti di temperatura e pressione lungo l’atmosfera, i venti ma soprattutto di modellizzare i fenomeni meteorologici dal punto di vista fisico. Se due masse d’aria di temperatura diversa si scontrano, con quale probabilita’ si formeranno nuvole cariche di pioggia? Come vedete, in questo senso, il comportamento in atmosfera, e dunque la fisica, deve essere coniugato con i parametri osservati sul campo.

Partiamo dunque proprio dalla misure sul campo per capire l’affidabilita’ delle previsioni.

Prima di tutto, le osservazioni si basano su una griglia di misura che non copre in maniera adeguata tutta la superficie terrestre. Mentre i satelliti possono osservare praticamente tutto il mondo, le sonde in atmosfera, che forniscono i parametri ambientali, lasciano ampie aree scoperte. Con questo si intende che alcune zone della Terra non sono affatto sfiorate dalle misure. Dovendo trattare un sistema complesso come l’atmosfera, avere delle aree scoperte rappresenta sicuramente un limite. Inolre, l’atmosfera cambia i suoi parametri molto rapidamente, mentre per le previsioni i dati vengono letti ad intervalli regolari e, quindi, non con continuita’.

Sempre sulla stessa scia della griglia dei parametri, ad oggi ancora non e’ del tutto chiaro come la temperatura superficiale delle acque, cioe’ degli oceani, possa influire sul meteo. Come e’ facile immaginare, negli oceani possono essere presenti correnti a temperatura diversa ma e’ impensabile misurare in ogni punto dell’oceano la temperatura superficiale. A riprova di questo, basti pensare, ad esempio, al fenomeno del Nino o della Nina.

Ad oggi, l’affidabilita’ di una previsione a 24 ore e’ circa del 90%, mentre diviene dell’80% a distanza di 3 giorni. Questa stima scende rapidamente al 50% calcolando invece le previsioni ad una settimana. Praticamente, e’ come lanciare una monetina. Visti questi numeri, capite immediatamente come sia assurdo dare previsioni a 2 settimane, oppure sentir parlare ora di come sara’ il tempo quest’estate. Previsioni di questo tipo sono per scopi puramente commerciali e niente hanno a che vedere con la scienza.

Molto spesso, mi viene fatto l’esempio delle previsioni in formula 1. In un gran premio, se dicono che dopo 5 minuti iniziera’ a piovere, potete essere sicuri che accadra’. Perche’? Prima di tutto, si tratta di previsioni a brevissima scadenza, massimo a 30 minuti. Inoltre, si tratta di previsioni fatte in una zona ben precisa e circoscritta che riguarda l’area del circuito. In questo senso, l’attendibilita’ delle previsioni date arriva quasi a sfiorare il 100%.

A questo punto pero’ vorrei spezzare una lancia in favore della meteorologia per farvi capire le difficolta’ reali nell’elaborazione dei dati.

Credo che quasi tutti conoscano il cosiddetto “Effetto Farfalla”: Il battito di ali di una farfalla in Europa puo’ provocare un uragano negli Stati Uniti. Spesso viene raccontato utilizzando luoghi diversi, ma il senso e’ sempre lo stesso: basta un avvenimento minimo per cambiare irreparabilmente il futuro di qualcosa.

Da dove nasce l’effetto farfalla? Forse non tutti sanno che venne formulato proprio parlando di meteorologia.

Il supercomputer ENIAC del 1947

Il supercomputer ENIAC del 1947

Il primo che provo’ a calcolare previsioni meteo in maniera scientifica fu John Von Neumann utilizzando il piu’ potente Super Computer disponibile nel 1950, l’ENIAC. Si tratto’ del quarto computer realizzato nella storia ed in grado di fare calcoli che farebbero ridere un’odierna calcolatrice tascabile. Pensate che durante la cerimonia di inaugurazione, l’ENIAC lascio’ tutti a bocca aperta perche’ calcolo’ in un secondo il risultato di 97367 elevato alla 5000 causando un blackout in una vasta zona di Filadelfia. L’utilizzo principale di questo computer era per il calcolo balistico nel lancio dei missili, ma venne poi utilizzato anche per altri scopi, tra cui per le previsioni del tempo da Von Neumann.

Per darvi un’idea, dati i valori in ingresso, l’ENIAC era in grado di fornire in 24 ore, la previsione per le prossime 24 ore. Capite dunque l’inutilita’ di queste previsioni, arrivato il risultato bastava aprire la finestra per verificarlo, ma servi’ per spianare la strada ai moderni calcoli.

Cosa c’entrano l’ENIAC, Von Naumann e l’effetto farfalla con l’affidabilita’ delle previsioni del tempo?

Dalle previsioni di Von Neumann con l’ENIAC si evidenzio’ come modificando i parametri in ingresso di una quantita’ piccola a piacere, il risultato a distanza di 24 ore, poteva essere radicalmente diverso. Questo risultato venne poi ripreso da Lorenz che fu il primo a formulare l’effetto farfalla cosi’ come lo conosciamo oggi.

Analizzando questi risultati, capite bene quali siano le difficolta’ delle previsioni del tempo. Abbiamo a disposizione dati spesso incompleti, i parametri atmosferici possono cambiare repentinamente modificando completamente la situazione, una minima variazione dei parametri atmosferici puo’ cambiare radicalmente il risultato della previsione anche a breve termine.

Concludendo, la meterologia e’ una scienza molto complessa e non facilmente parametrizzabile mediante funzioni matematiche. Questo limite delle simulazioni e’ esattamente lo stesso di cui abbiamo parlato analizzando il calcolo della rotta di un asteroide. Anche in questo caso, una minima variazione delle condizioni al contorno del nostro problema possono modificare completamente il risultato. Proprio per questo motivo, in astrofisica cosi’ come in meteorologia e’ importante misurare in continuazione i dati ambientali.

Detto questo, se le previsioni a 2 settimane risultano sbagliate, la colpa e’ anche nostra che pretendiamo di avere qualcosa di non calcolabile. Se le previsioni ad un giorno sono sbagliate, pensate che forse c’e’ stata qualche farfalla di troppo.

 

 

 

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Yellowstone, aggiornamento

10 Dic

Qualche giorno fa, avevamo pubblicato un articolo riguardante uno strano fenomeno registrato nel parco naturale di Yellowstone negli Stati Uniti. Come sappiamo bene, e come abbiamo visto, sotto questo parco c’e’ uno dei vulcani piu’ grandi e piu’ pericolosi della Terra.

Proprio in virtu’ di questa caratteristica, la zona e’ continuamente monitorata da una fitta rete di sismografi pronti a registrare qualsiasi variazione del terreno.

Come indicato da un nostro lettore, uno di questi sismografi in data 28/11 aveva mostrato segnali a dir poco preoccupanti, registrando continuamente eventi fuori scala.

Di questo abbiamo parlato in dettaglio in questo post:

Yellowstone, cosa succede?

Andando a vedere i sismografi intorno alla zona di Norris Junction, cioe’ la stazione che mostrava segnali anomali, avevamo verificato che tutto era nella norma.

A nostro avviso, i valori anomali registrati erano semplicemente dovuti ad una rottura del sismografo, che infatti non mostrava alcuna modulazione temporale, ma solo valori costantemente fuori scala.

Stiamo tornando sull’argomento, solo per dare un aggiornamento su questo episodio e per avere la conferma di quanto affermato nei giorni scorsi.

Dopo diversi giorni di valori “sballati”, finalmente il sismografo della zona e’ stato rimesso in funzione, o forse sostituito.

Possiamo anche affermare con certezza che qualsiasi intervento sia stato fatto sulla strumentazione, questo e’ avvenuto in data 5 Dicembre 2012.

Ecco a voi il grafico del sismografo di Norris Junction del 5/12:

Norris Junction, 5/12/12

Norris Junction, 5/12/12

Come vedete, intorno alle 15.30 tutto e’ tornato alla normalita’. Ovviamente non ci sono stati eventi significativi nei giorni precedenti in nessun altro sismografo della zona.

Potete verificare questo andamento, guardando al link fornito anche nel precedente articolo:

Universita’ Utah simosgrafi

Dunque? Assolutamente nulla da riportare. La nostra ipotesi e’ risultata corretta. Nel momento in cui la strumentazione e’ stata risistemata, tutto e’ tornato nella norma.

Vi ricordo inoltre, che mentre era in corso il malfunzionamento, o presunto tale, nessun altro sismografo della zona segnava valori fuori dalla norma o indicanti una forte attivita’ in corso. In particolare, avevamo preso come riferimento la stazione di Upper Falls, distante solo 5 Km da quella incriminata di Norris Junction.

Concludendo, prima di lasciarvi convincere da qualsiasi teoria, indipendentemente dal 2012, cercate sempre di ragionare in modo autonomo con la vostra testa. Purtroppo la rete e’ una risorsa senza limiti, ma che nasconde anche molte informazioni false o fuorvianti.

Per un’analisi scientifica completa di tutte le profezie sul 21 Dicembre, non perdete in libreria “Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.