Il Sole e il mare - IW6ON - C.I.S.A.R. - Associazione Italiana Radioamatori Giulianova

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Il Sole e il mare

Radioastronomia
 
 


APPUNTI DI RADIOASTRONOMIA
a cura di Giovanni Lorusso IK0ELN
IARA Group, SAIt, SdR Radioastronomia UAI



 
Una pulsar, nome che stava originariamente per sorgente radio pulsante, è una stella di neutroni, nome derivante dal fatto che contiene 20 volte più neutroni che protoni. Nelle prime fasi della sua formazione, in cui ruota molto velocemente, la sua radiazione elettromagnetica in coni ristretti è osservata come impulsi emessi ad intervalli estremamente regolari. Nel caso di pulsar ordinarie, la loro massa è pari a quella del Sole, ma è compressa in un raggio di una decina di chilometri, quindi la loro densità è enorme. Il fascio di onde radio emesso dalla stella è causato dall'azione combinata del campo magnetico e della rotazione. Le pulsar si formano quando una stella esplode come supernova II, mentre le sue regioni interne collassano in una stella di neutroni congelando ed ingigantendo il campo magnetico originario. La velocità di rotazione alla superficie di una pulsar è variabile e dipende dal numero di rotazioni a secondo sul proprio asse e dal suo raggio. Nel caso di pulsar con emissioni a frequenze del kHz la velocità superficiale può arrivare ad essere una frazione significativa della velocità della luce, a velocità di 70.000 km/s.

Area di Ricerca SETI
Area di Ricerca Alta Atmosfera
 
IL SOLE E IL MARE
 
Sono le 5,30 del mattino del mese di Agosto. Comincia ad albeggiare, lasciando che il  debole chiarore lunare lasci spazio al sorgere del Sole. A piedi nudi sulla sabbia della spiaggia che mi ospita per le mie vacanze, mi accingo a fare la mia mattutina passeggiata salutare di qualche chilometro per poi far rientro all’Hotel. Il mare fino ad ora di colore argento, è ormai tinto di rosso (Fig.1) Uno spettacolo meraviglioso! Sull’orizzonte del mare fa capolino la sfera rossastra che adesso rischiara tutta la spiaggia. E’ il Sole, in tutto il suo fulgore. Dopo qualche chilometro di spiaggia, raggiungo un gruppo di scogli per sedermi e riposarmi; ma soprattutto  per guardare  la nostra stella adesso completamente fuori dal mare. Occorre dire che a quell’ora è possibile osservarla senza l’uso di filtri solari. La spiaggia è vuota; non ce nessuno; sono solo a contemplare la levata del Sole, assorto nei miei pensieri. Il Sole? Un amico/nemico, perché guai se non ci fosse l’atmosfera terrestre a proteggerci, in quanto la sua radiazione ionizzante possiede sufficiente energia da distruggere le molecola del DNA e produrre danni genetici di varie intensità, a causa dei Raggi X, dei Raggi Gamma, dei Raggi U.V.; nonché di particelle ad alta energia, quali ad esempio: protoni, elettroni,  particelle di elio; dovuti ai brillamenti solari, dalle emissioni di masse coronali e le radiazione; materiale molto pericoloso che raggiunge la Terra attraverso il vento solare  Ma a chi dobbiamo ringraziare chi ci garantisce l’esistenza in vita sulla Terra? La Magnetosfera e l’Atmosfera del nostro pianeta, sono i difensori della vita sulla Terra. Però bisogna chiarire che la radiazione U.V. non ha la capacità di rompere la struttura del DNA. Tuttavia ionizzando le molecole d’acqua presenti nel corpo umano, riesce a produrre effetti dannosi, dovuti alla formazione di radicali OH, capaci di danneggiare irrimediabilmente i tessuti biologici. Esiste un sistema di unità di misura che consente di valutare l’importanza del fenomeno: il SIEVERT. Il Sievert equivale ad 1 Joule di energia ionizzante per un Kg di materia vivente, corretta da effetti biologici  (vedi tabella a piè di pagina). Tenuto conto che i nostri valori sono bassi, si utilizza il mSv (millisievert). Facciamo un esempio di misurazione: una dose di 10 Sievert è letale per l’uomo; viceversa 50 mSv è una soglia bassa per far si che si possa sviluppare un cancro. Di contro esiste un batterio alieno, il Deinococcus Radiodurans (Fig.2) che sopravvive a dosi di 5000 Sievert. Ma lasciamo da parte i batteri e torniamo nell’atmosfera terrestre. Un grazie particolare va dato allo strato dell’ozono che ci protegge dalla radiazione ultravioletta. Va da se che una alterazione di questo prezioso strato, provocherebbe una variazione del flusso dei Raggi UV su tutta la superficie terrestre. Pertanto non provochiamo altri disastri nell’Ozono perché è in gioco la nostra salute! Comunque, non sempre è colpa dell’uomo, perché gli altri fattori che possono alterare  lo strato dell’ozono possono essere: l’esplosione di una stella supernova vicina; una forte eruzione vulcanica; l’impatto di una meteorite; o addirittura un enorme brillamento solare. Infatti nel 1859 avvenne un enorme brillamento solare, ricordato con l’appellativo di Carrington, con l’emissione di una enorme quantità di plasma solare C.M.E. (Coronal Mass Ejection) che raggiunse l’atmosfera terrestre con serie alterazioni allo strato di ozono. In questi casi accadde che i protoni emessi dal Sole, a seguito di una forte eruzione, rompono le molecole di azoto dell’atmosfera terrestre, creando protossido di azoto che interagisce con l’ozono distruggendolo. Successivamente si formano ioni che si mescolano agli aereosol dell’atmosfera, precipitando con la pioggia per rimanere poi intrappolano nei ghiacci polari. Per lo studio appropriato, la NASA, di concerto con altri Istituti di Ricerca Europea, tra cui anche l’Italia, realizzò una rete di stazioni astronomiche e radioastronomiche, munite di telescopi per rilevare i brillamenti solari e di radiotelescopi per misurare i livelli di emissione solare; e come capo maglia fu dato l’incarico all’osservatorio di Maspalomas de Gran Canarias, nelle Isole Canarie (Fig.3). Ovviamente più ci si trova in alto e più si è esposti alle radiazioni solari; così come accadde nell’Agosto 1972, quando tra la 16^ e la 17^missione Apollo, si verificò un forte brillamento solare, con una intensa quantità di particelle, tanto che all’interno della navicella spaziale si misurarono oltre 4000 mSv; quindi dosi letali che gli astronauti avrebbero assorbito. Assorto nei miei pensieri non mi rendo conto che il Sole è già alto sull’orizzonte. E’ ora di tornare all’Hotel. La mattina successiva mi ripresento al solito posto, al solito orario; ed ecco che la “palla infuocata” comincia a spuntare tra le onde. Mi sono riseduto sugli scogli, divenuti ormai un osservatorio solare per contemplare l’affascinante rituale. Mi ritornarono in mente le spiegazioni di William H. Barlow in merito ai forti disturbi alle comunicazioni telegrafiche che le compagnie telegrafiche avevano segnalato il 19 Marzo 1847. La valutazione di Barlow fu che, già da qualche giorno prima si erano osservate intense aurore dovute alla fase di massima attività solare del ciclo solare e che la sera del 19 Marzo 1947 si osservò una aurora brillante e che, fin tanto che rimase visibile, rimasero danneggiate le linee telegrafiche e tutti gli strumenti investiti dall’aumento di particelle cariche elettricamente provenienti dal Sole; le quali avevano provocato correnti indotte in tutte le apparecchiature che necessitano di elettricità per funzionare. Successivamente fu Guglielmo Marconi ad offrire una ulteriore spiegazione del fenomeno. Come è noto, il 12 Dicembre 1901 Marconi trasmise un segnale morse dalla Cornovaglia a Terranova, la cui distanza è di circa 2900 Km circa. Ora, a causa la curvatura terrestre, Terranova è sotto l’orizzonte rispetto alla Cornovaglia, per cui il segnale morse non sarebbe stato ricevuto viaggiando in linea retta. Al che Marconi spiegò agli increduli scienziati dell’epoca che il segnale morse da lui trasmesso era stato ricevuto a Terranova perché era stato riflesso dallo strato ionosferico dell’atmosfera terrestre. A seguito di questa strabiliante scoperta, i ricercatori Oliver Heaviside e Arthur E. Kennedy (Fig.4) riuscirono a spiegare il fenomeno della propagazione delle onde radio, dovuta a elettroni liberi nell’alta atmosfera, dando origine ad uno strato conduttore di elettricità. Altra sensazionale scoperta avvenne ad opera di Edward Appleton (Fig.5) quando il 29 Giugno 1927, in occasione dell’eclissi di Sole, verificò che quando si interrompeva la radiazione solare, cambiava l’altezza della ionosfera. Pertanto l’altezza della ionosfera è subordinata dall’equilibrio tra il numero di atomi che ci sono per tale processo, maggiori negli strati bassi e più densi; e dal flusso della radiazione che è maggiore negli strati alti, ovvero quando sono più distanti dalla superficie terrestre. Ovviamente, dall’equilibrio di questi due fattori si compone una ionosfera sui vari strati, in grado di riflettere le onde radio a lunga distanza. Ma bisogna aggiungere che esiste una frequenza della quale le onde elettromagnetiche non si riflettono più sulla Terra, ma si trasmettono verso lo spazio esterno. Il cambiamento avviene a causa della intensità della radiazione ricevuta che si colloca intorno ai 30 Mhz, in quanto esiste un angolo di incidenza, detto angolo critico che non consente più nessuna rifrazione. Mi fermo qua, anche perché mi ero ripromesso che durante le vacanze, non mi sarei portato dietro nessun strumento ottico (telescopio) o apparecchiature radio; tanto meno riviste scientifiche e libri di tal genere. Quindi solo vacanze rilassanti, ma è bastata un’occhiata ad un fenomeno che si ripete da 4,6 miliardi di anni per mettere in moto la fantasia umana e ripercorrere in fretta le caratteristiche della fisica solare. Dopo un tempo abbondante di contemplazione e meditazione sono rientrato all’Hotel. Sugli scogli in riva al mare non ci sono tornato più. Ero in vacanze e dovevo rispettare la promessa che mi ero fatto prima della partenza. Per cui ho trascorso le mie vacanze sotto l’ombrellone e facendo lunghe passeggiate in città con la mia famiglia, bighellonando tra negozi e supermercati della città. Sinceramente sono ritornato a casa più disteso. 
Dott. Giovanni Lorusso (IK0ELN)

CAUSA O PRATICA MEDICA 
DOSE EQUIVALENTE
  • Fondo naturale di radiazione (media)
2,4 mSv/anno
  • Massima dose di fondo naturale (Ramsar valore medio)
0,6 - 131 mSv/anno
  • Radiografia convenzionale
< 1 mSv
  • Tomografia computerizzata
2 ~ 15 mSv
  • Tomografia a emissione di positroni
5 ~ 20 mSv
  • Scintigrafia
2 ~ 10 mSv
  • Inizio limite rischio
100 mSv
  • Radioterapia (singola seduta)
1500~2000 mSv 

Una dose di 1 sievert può causare lievi alterazioni temporanee dell' Emoglobina; 2 o 3 sievert causano nausea, perdita dei capelli, emorragie;. 4 sievert possono portare alla morte nel 50% dei casi se non si interviene terapeuticamente; oltre 6 sievert, la sopravvivenza è improbabile; la malattia correlata è anche detta  avvelenamento da radiazione.
 
VLBI. La Very Long Baseline Interferometry (VLBI) (Interferometria a Base Molto Ampia) è una tecnica di interferometria astronomica utilizzata in radioastronomia. In VLBI un segnale emesso da una radiosorgente, quale un quasar, viene raccolto da più radiotelescopi dislocati sulla Terra. Viene quindi calcolata la distanza tra i radiotelescopi del sistema rilevando la differenza di tempo del segnale sorgente in arrivo ai diversi telescopi. Questo consente di effettuare l'osservazione di un oggetto tramite molti radiotelescopi la cui risultante è una combinata simultanea, emulando così un telescopio di dimensioni pari alla massima distanza tra i telescopi del sistema. I dati ricevuti da ogni antenna del sistema includono i tempi di arrivo sincronizzati con un orologio atomico locale, come un maser all'idrogeno. In un secondo momento, i dati sono combinati con quelli provenienti dalle altre antenne che hanno registrato lo stesso segnale radio, producendo l'immagine risultante. La risoluzione ottenibile utilizzando la tecnica interferometrica è proporzionale alla frequenza di osservazione. La tecnica VLBI consente una distanza tra i telescopi molto maggiore di quella possibile con l'interferometria convenzionale, che richiede che le antenne siano fisicamente collegate tramite cavo coassiale, guida d'onda, fibra ottica o altro tipo di trasmissione cablata. L'incremento della distanza tra i telescopi è possibile nella VLBI grazie allo sviluppo della tecnica di imaging chiamata closure phase, sviluppata da Roger Jennison negli anni 1950, che consente al sistema VLBI di produrre immagini con una risoluzione ben superiore. La VLBI è sfruttata maggiormente per l'imaging di radiosorgenti cosmiche lontane, il monitoraggio di veicoli spaziali e per applicazioni in astrometria. Inoltre, poiché la tecnica VLBI misura le differenze di tempo tra l'arrivo delle onde radio sorgenti alle varie antenne del sistema, può essere utilizzata anche al contrario per eseguire studi sulla rotazione terrestre, precise mappature millimetriche dei movimenti delle placche tettoniche ed altri tipi di studi geodetici. Tale tecnica richiede una notevole mole di misurazioni di differenze temporali per un segnale in entrata da una sorgente a notevole distanza (come un quasar) studiato per un certo periodo di tempo da una rete mondiale di antenne.
 
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