Il cielo sopra il Mauna Kea – Racconti dalle Hawaii: Parte 2

Il Mauna Kea è un enorme vulcano estinto sulla Big Island delle Hawaii, ed è uno dei migliori posti sulla Terra dove fare astronomia (secondo loro, il migliore). Perciò la sua vetta ospita uno dei più famosi osservatori del mondo. Cosa lo rende così speciale—oltre a questa vista?

Tre dei telescopi dell’osservatorio in cima al Mauna Kea. Sullo sfondo, oltre le nuvole, Maui (distante oltre 100km). CC-BY-NC-SA Carmen Romano

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I capelli di Pele – Racconti dalle Hawaii: Parte 1

Recentemente ho fatto un viaggio bellissimo alle Hawaii. Pensavo che, al ritorno, avrei scritto qualcosa sugli osservatori astronomici là. Poi ho visto questo.

CC-BY Karl Wienand

È roccia lavica! OK sì, devo parlare di questo.

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Fibre ottiche al mare

La prossima volta che andate in piscina o al mare potete fare un esperimento che spiega le fibre ottiche. Guardando direttamente in su, si vede attraverso l’acqua. Guardando più di sbieco la superficie, c’è un punto dopo il quale diventa come uno specchio. Sembra una cavolata, ma apre una finestra su un sacco di fisica complicata.

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Come fingere di essere colorati

Questa farfalla non è blu.Continua a leggere

Barzellette… quantistiche?

Vi direi una barzelletta sulla chimica, ma non otterrei nessuna reazione.

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Il drago assetato e altre magie della capillarità

Il magnifico drago spinoso. Credit: wikimedia

C’era una volta un drago che viveva nel deserto ed amava mangiare formiche. Ne era così ghiotto che per loro rinunciò all’abilità di bere, rendendo la propria bocca ottima per mangiare ma incapace di prendere sorsi.

Al suo posto aveva imparato qualcosa di meglio: come strappare acqua dalla sabbia stessa evocando una forza più potente della gravità.

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Malattie idee ed evoluzione

Capita a tutti di ammalarsi. E quando succede, c’è una certa probabilità di trasmettere la nostra malattia agli altri, che poi la trasmetteranno ad altri ancora e così via. Finché non passa l’ondata.

CC-BY Tina Franklin/flickr

Si può descrivere matematicamente come la malattia si diffonde. Per esempio, possiamo scoprire quanto contagioso deve essere un virus perché diventi una vera epidemia, o quali categorie di persone hanno più probabilità di venirci a contatto. O come l’ondata di ammalati spazzerà la popolazione.

Anche i computer spargono virus: qualcuno apre stupidamente un allegato e il loro computer si infetta. Il virus si replica e inizia a tempestare tutti i suoi contatti con email infette per diffondersi. Ma i computer spargono anche un altro tipo di infezione: idee.

Tutti quanti vediamo post e notizie sui social. Qualche volta, poi, condividiamo quello che abbiamo visto coi nostri amici, che potrebbero condividerlo coi loro e così via. Se si diffonde abbastanza, poi, quel puccioso video di gattini che abbiamo condiviso diventa… beh… virale.

Lo stesso modello matematico che descrive genericamente come si diffondono i germi nella rete dei nostri conoscenti lo si può usare pure su reti di computer o i social network. L’idea è esattamente la stessa.

C’è anche un’altra cosa che possiamo diffondere nella nostra popolazione: i nostri geni. Come le malattie e le bufale, anche i geni si spargono (col passare delle generazioni), in continua competizione per accaparrarsi le limitate risorse a disposizione. E come i geni, anche i post accattivanti e i virus mutano ed evolvono, cercando il modo più veloce di moltiplicarsi. Qualunque esso sia.

Prima della follia di PenPineappleApplePen, del Rickrolling, e di Doge—in realtà, molto prima di internet proprio—il famoso biologo Richard Dawkins coniò il termine meme. Descrive proprio quello che sono i memi su internet: “un’unità di imitazione culturale“, un elemento concettuale che si replica e diffonde nella popolazione, come fa un gene.

Sebbene le idee di base sulla diffusione di malattie e idee siano molto vecchi, il mondo reale è—come al solito— più complicato. Perciò matematici e fisici lavorano sodo per trovare descrizioni migliori e più realistiche, con cui difenderci meglio dall’influenza… ma anche dalle bufale.

Per saperne di più
  • Un team italiano ha pubblicato di recente un esempio di queste descrizioni più realistiche: una descrizione efficiente di virus e memi all’interno di intricate popolazioni.
  • Un articolo di uno scrittore un po’ nerd sulle epidemie non può dirsi completo se non si nomina almeno una volta Pandemia
  • Un paio d’anni fa, CGP Grey ha descritto piuttosto in dettaglio come i memi si evolvono su internet

 

Cover photo: CC0 Myriam/pixabay.com

La magnetica scienza delle elezioni

Elezioni e referendum sono roba complicata: un mucchio di persone devono decidere cosa fare, ci sono tantissimi fattori che entrano non gioco. Insomma, sembra pressoché impossibile per la fisica capirci qualcosa. Sfida accettata!

credit: wikimedia

credit: wikimedia

Certo, non è possibile capire cosa passa per la testa a ciascuno di noi. Ma se mettiamo assieme abbastanza persone, si può capire cosa succede a livello collettivo. L’idea è simile a come si estrapolano cose come la temperatura e la pressione dell’aria in una stanza, tralasciando cosa faccia ogni singola molecola.

I fisici hanno usato una quantità di modelli per sbrogliare la matassa elettorale e descrivere un sacco di cose, dall’affluenza alle urne alla performance dei candidati. Inizia tutto da come prendiamo posizione, e il modo più semplice di descriverlo sono i magneti.

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Spin su una griglia, quelli opposti ai loro vicini (collegamenti rossi) sono meno stabili e tendono a rovesciarsi per allinearsi (collegamenti verdi).

Il modello per descrivere come i magneti “scelgono” come mettere i poli è un pilastro fondamentale della cosiddetta meccanica statistica. Prendiamo un numero di spin, piccoli aghi di bussola magnetici, e diciamo che possono puntare “in su” o “in giù”—votare sì o no ad un referendum, volendo. Ognuno di loro ha un piccolo campo magnetico, e tutti si influenzano a vicenda, cercano di allinearsi ai loro vicini o di farli allineare a sé. Allo stesso modo i nostri amici, parenti e conoscenti talvolta ci convincono delle loro posizioni, oppure noi convinciamo loro.

Ovviamente, prendere decisioni è immensamente più complesso di così—e anche il magnetismo, comunque. Tuttavia possiamo usare questo modello per isolare l’effetto di diversi fattori. Prendiamo ad esempio i social media e la famigerata “bolla”.

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Credit: Gerd Altmann/pixabay

Facebook ( ma non solo) mostra a ciascuno di noi preferenzialmente cose con cui siamo d’accordo, e fa sparire il resto. Nei termini dei nostri spin, è come se si tagliassero i collegamenti con vicini che puntano dalla parte opposta. L’effetto è che si formano blocchi di spin tutti allineati, in cui nessuno sente l’altra campana. La società si spacca in due. Suona familiare?

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Collegamenti selettivi spaccano in due la società degli spin, creando blocchi isolati di individui testardamente d’accordo tra loro.

È un esempio molto semplificato (di un effetto piuttosto semplice, tra l’altro), che però mostra come i modelli possano isolare effetti diversi. Perciò possono anche dirci quali manopole possiamo girare per cambiare il clima elettorale e la discussione.

Ovviamente questo non vuol dire che abbiamo risolto il comportamento umano: è importantissimo ricordare che questi sono modelli super-semplificati, e che ci sono tantissime cose che entrano in gioco in votazioni reali. Più le scienze sociali e quelle naturali si parlano, più questi modelli e i loro risultati miglioreranno.

Nel frattempo, votate.

Per saperne di più

 

Foto copertina: CC0 Andreas Breitling, via pixabay.com

Il suono del silenzio

Pensate al posto più silenzioso dove siate mai stati. Ora pensate ad uno ancora più silenzioso. Che rumore fa? Difficile da immaginare, ma fortunatamente la fisica ci può aiutare, ma dobbiamo iniziare da come funziona il suono.

Altoparlanti, corde vocali e strumenti funzionano tutti con lo stesso principio: spingere e tirare l’aria ritmicamente. Le molecole di aria, poi, spingono e tirano le loro vicine, che spingono sulle loro vicine, e così via. L’aria quindi si stira in alcuni punti e si comprime in altri, creando un’onda di pressione. Così nasce un’onda sonora.

Molecules of air

Molecole d’aria che se ne stanno buone, in realtà, si muovono un sacco. CC-BY-SA Greg L, via Commons

Ma se non c’è nulla a muovere l’aria e produrre i suoni? Che rumore fa il silenzio? Esiste o è come chiedersi il colore di una cosa invisibile?

Le molecole d’aria si scontrano tra loro e vibrano di continuo. Semplicemente perché ha una temperatura, l’aria crea per forza microscopiche variazioni di pressione qua e là. Anche il posto più desolato, remoto e tranquillo ha un suono: il suono del silenzio.

Queste collisioni tra molecole sono piuttosto casuali ed indipendenti tra loro. Il suono che producono—il silenzio—è rumore bianco, quello che alcuni usano per rilassarsi o concentrarsi.

L’intensità del silenzio dipende da che finestra di frequenze consideriamo: più è sottile, meno tipi di scontri tra molecole troviamo, e più silenzioso apparirà il silenzio.

Secondo alcuni calcoli, nella fascia in cui gli umani sono più sensibili (attorno all’altezza della nostra voce), l’aria che se ne sta lì fa -20 decibel di rumore. Piuttosto silenzioso. Troppo per noi: è appena udibile per un gufo, un predatore super-specializzato nel silenzio, con un orecchio grande letteralmente quanto la sua faccia.

That big circle around an owl's face funnels sound: it's basically a giant ear. CC-BY-NC-ND Brian Scott/flickr

La faccia del gufo convoglia tutto il suono dall’ambiente: in pratica è un gigantesco orecchio. CC-BY-NC-ND Brian Scott/flickr

Se, invece, consideriamo tutta la gamma dell’udito umano, il silenzio si fa molto più rumoroso: circa 0 decibel, che è anche più o meno l’intensità più bassa che possiamo percepire, è circa 3 volte più flebile del rumore di un respiro..

Perciò, il nostro udito può gestire qualcosa appena appena più di silenzio totale, tanto quanto una conversazione—mille volte più rumorosa. Suona bene.

Per saperne di più
  • Come fanno 60 decibel ad essere mille volte più di zero? è che i decibel sono un po’ strani: qui c’è un riassunto di questa ed altre particolarità
  • Che vuol dire “rumore bianco”? Può essere di altri colori?
  • Secondo alcuni il silenzio totale rende pazzi. Agli scienziati non basta sentirlo dire. Devono provarci.

 

Foto copertina: CC0 Sam Halstead, via pixabay.

Un po’ d’ordine sui terremoti in Italia

Da dove vengono i terremoti

I movimenti del mantello che spostano le placche tettoniche. Credit: NASA/wikimedia

Introduzione obbligatoria, ma la farò breve perché la storia l’avrete sentita in ogni salsa.

Noi viviamo sulla superficie della crosta terrestre: uno strato di roccia solida che galleggia su roccia meno solida (il mantello). La crosta è divisa in pezzi, chiamati placche tettoniche, che si muovono mooolto lentamente spinti dal mantello sottostante.

Muovendosi, le placche si scontrano, sfregano, e scivolano una sull’altra ma, per via dell’enorme attrito tra le rocce, lo fanno in serie di brevi scatti—i terremoti. Durante il terremoto, la tensione che si era accumulata tra due placche si scarica e arriva in superficie come vibrazioni.

Pensate alla vibrazione che sentite sulla mano trascinando una sedia pesante: anche quella viene dal rilascio di sforzo generato dall’attrito.

Le faglie e il parmigiano

Le placche tettoniche somigliano, per certi versi, ad enormi pezzi di parmigiano. Anche i pezzi di formaggio, infatti, scorrono poco uno sull’altro e si fratturano tra mille pieghe e crepe. Per il parmigiano si tratta di pochi secondi e possiamo farlo con le mani, per la Terra sono millenni di forze inimmaginabili; per il parmigiano sono briciole, pieghette e piccole crepe, per la Terra massi, montagne e crepe—o faglie.

Ok, ho barato: questo è grana padano. CC-BY-SA Marco Assini/Flickr

Ok ho barato: questo è grana padano. L’idea è la stessa. CC-BY-SA Marco Assini/Flickr

Questa mappa interattiva mostra benissimo quanto sia frastagliato il sistema di crepe in Italia. Come nel parmigiano, infatti, anche nella roccia nessuna faglia è sola. E quando si sposta qualcosa, si sfoga lo stress accumulato in un punto, ma mettendone sotto sforzo un altro, solitamente lungo una faglia vicina.

Per questo i terremoti avvengono spesso in sequenze sismiche: serie di terremoti consecutivi in zone vicine, che fanno parte dello stesso sistema di faglie vicine. Purtroppo, però, i sistemi sono estremamente intricati e non si può sapere quali zone saranno colpite dal prossimo terremoto né, men che meno, quando.

Come si muove l’Italia

I nostri Appennini sono la giuntura tutta crepe e pieghe tra due pezzi di crosta terrestre/parmigiano in movimento. Più precisamente, il versante adriatico scivola verso est, quello tirrenico verso ovest: in pratica, l’Appennino si divarica.

Il motivo—lo si sente dire sempre—è che la placca africana e quella europea spingono una contro l’altra. Un momento! Ma non dovrebbe schiacciarsi l’Italia allora? Perché si divarica?

Qui ero confuso pure io, ma ho trovato questa mappa che mostra la stranissima forma delle placche. La placca africana comprende circa metà dell’Italia (ironicamente, anche molta Padania). Il movimento delle placche non sta schiacciando, bensì ruotando l’Italia, contemporaneamente strappandola nel mezzo.

La zona di confine tra la placca africana e quella eurasiatica, e come spingono una contro l’altra. Credit: INGV

Dal Friuli al Belice, passando per L’Aquila e Amatrice, tutti i nostri problemi sismici vengono da lì. Il moto delle placche tettoniche non si fermerà: l’unica cosa da fare è imparare a conviverci.

Per saperne di più

 

Foto copertina: CC0 Brett Hondow/pixabay