Tre curiosità estive (e mezza)

Perché non ci si abbronza dietro al vetro

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Dal sole ci arriva luce di ogni colore, anche quelli che non esistono. Prendiamo i raggi ultravioletti (o UV) che, come suggerisce sottilmente il nome, hanno una lunghezza d’onda più corta del viola. Questa luce è più viola del viola, che però è l’ultimo colore che siamo in grado di vedere: niente colori UV per noi.

I raggi UV possono danneggiare cellule, che si proteggono producendo melanina per proteggersi. Più melanina si ha, più la pelle è scura. Chi non ne produce tanta di suo può stimolarla mettendosi al sole, abbronzandosi.

Il vetro l’abbiamo inventato e perfezionato per vederci attraverso: ci interessava la luce visibile. Ma il fatto di essere trasparente cambia a seconda della lunghezza d’onda della luce. E infatti la luce UV non attraversa bene il vetro.

Meno luce UV vuol dire che la nostra pelle si preoccupa meno, e quindi non si abbronza.



Raffreddamento estremo coi laser

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Quando pensiamo ai laser, probabilmente pensiamo a laboratori, scintille, fumo, pistole laser, spade laser… Il freddo, insomma, non è in cima alla lista. Ma per raffreddare davvero qualcosa (e intendo vicino allo zero assoluto), il laser è uno dei modi migliori.

Se si va a vedere nel profondo della fisica, la temperatura esprime quanto veloce si stanno muovendo le cose. Ad esempio, l’aria in una stanza è fatta di tante molecole che si muovono di continuo, qualcuna più veloce, qualcuna meno. Più alta è la temperatura dell’aria, più alta è la media di queste velocità. Viceversa, meno si agitano le molecole, più bassa è la sua temperatura.

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Solitamente raffreddiamo le cose mettendole a contatto con qualcosa di più freddo, e il rallentamento delle particelle arriva (in un certo senso) di conseguenza. Ma coi laser è diverso.

Semplificando molto, ci sono tre coppie di laser che si incontrano in un punto, dove abbiamo messo gli atomi da raffreddare. Perciò, se un atomo si muove in una certa direzione, va per forza incontro ad almeno un fascio laser, che è stato preparato in modo da cedergli un pochino di energia, spingendolo indietro.

Così ogni atomo è obbligato a stare praticamente fermo, e il gruppo di atomi si raffredda.

 

Perché il ventilatore fa fresco

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Per lo stesso motivo per cui soffiare sul brodo lo raffredda. Ma andiamo in ordine.

Quando fa caldo sudiamo.

Le molecole di acqua nel sudore si agitano—qualcuna più veloce, qualcuna meno—e si scontrano tra loro di continuo. Quanto veloci vanno, come abbiamo visto, c’entra con la loro temperatura.

Deboli forze tra una molecola e l’altra le tengono vicine, e così l’acqua resta liquida. Ogni tanto, però, una molecola molto veloce può riuscire a sfuggire a queste forze, evaporando. La velocità media delle molecole rimaste indietro si abbassa, e così anche la loro temperatura.

Le molecole evaporate, tuttavia, non vanno molto lontano, così possono essere “catturate” dal liquido, rientrando nel gruppo. La superficie di ogni microscopica gocciolina di sudore, quindi, è un continuo andirivieni.

Il ventilatore soffia via le molecole evaporate, che così non possono essere ricatturate, sbilanciando il delicato equilibrio della superficie. In questo modo, sempre più molecole lasciano definitivamente le gocce di sudore, si portano via del calore e raffreddano la nostra pelle. Che è anche il motivo per cui il brodo si raffredda soffiandoci su.

… e perché l’afa peggiora il caldo

L’idea è la stessa del ventilatore, ma al contrario.

Più l’aria è umida, più acqua contiene. Perciò è anche più probabile che molecole d’acqua vengano catturate dalle gocce di sudore. L’equilibrio della superficie si sposta nell’altra direzione, il sudore evapora lentamente e il caldo ci resta addosso più a lungo.

 

Per saperne di più
  • Un sito di fotografia spiega quello che ci perdiamo a non vedere gli UV
  • Una simulazione interattiva per capire meglio la faccenda movimento-temperatura
  • La spiegazione più precisa del raffreddamento laser sul sito dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
  • Il grande Richard Feynman spiega più in dettaglio la storia del brodo e dell’evaporazione
  • Due cose in più su Sole, abbronzatura e scottature
Amorefisico va in vacanza! Ci risentiamo il 9 settembre
Buone vacanze!

 

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La notte delle stelle cadenti

CC-BY-NC-ND David Kingham, via Flickr

Agosto, con le sue serate miti, è un ottimo momento per uscire a guardare le stelle. E quando meglio delle sere intorno al 10, la famosa notte delle stelle cadenti?

L’universo ci regala questo spettacolo grandioso perché, tra luglio e agosto, la Terra attraversa la scia di detriti lasciati dalla cometa Swift-Tuttle. La cometa è ormai ben lontana ma, quando era passata di qua (relativamente vicino al Sole), si era scaldata, eruttando vapore, polvere e sassolini ovunque. Questa roba è rimasta come una scia dietro la cometa e, quando la Terra l’attraversa, i granelli le cadono letteralmente addosso. Mentre attraversano l’atmosfera, diventano incandescenti, lasciando tracce luminose: le stelle cadenti.

Ho sempre pensato fosse l’attrito con l’aria a generare il calore, ma ho recentemente imparato che non è così. Appena entrano nell’atmosfera, infatti, schiacciano una contro l’altra le molecole che incontrano. Per una famosa legge fisica, l’aria si scalda quando compressa, e granelli microscopici che arrivano a velocità pazzesche (migliaia di kilometri l’ora!), la comprimono tantissimo. L’aria, diventata rovente, scalda a sua volta la polvere fino a farla diventare incandescente.

La Terra attraversa i detriti della cometa Swift-Tuttle mentre orbita il Sole. La direzione del movimento e la prospettiva fanno sembrare che le stelle cadenti arrivino da un punto. CC-BY-SA Aanderson@amherst.edu/wikimedia

La Terra, in tutto questo, si sta muovendo lungo la sua orbita, perciò investe i detriti della cometa tutti nella stessa direzione. Di conseguenza, le stelle cadenti sembrano arrivare da un punto nel cielo (detto radiante), come la pioggia che sembra arrivare da un punto davanti a noi mentre guidiamo. Siccome per le stelle cadenti di agosto, questo punto è nella costellazione di Perseo, sono chiamate perseidi.

Ma non sono le uniche. La Terra attraversa altre comete durante l’anno, e vari detriti spaziali la colpiscono di continuo. In totale, secondo una stima, le stelle cadenti “ingrassano” la Terra di 15mila tonnellate l’anno.

Anche se è moltissimo materiale, la maggior parte sono granelli di polvere che si dissolvono nell’atmosfera, quindi non c’è da preoccuparsi. Quelli un po’ più grandi possono arrivare spettacolarmente a Terra (ricordate Chelyabinsk?). Cose ancora più grandi sono effettivamente pericolose. Ma sono rare, molti scienziati—particolarmente quelli della fondazione B612 (dal nome molto puccioso)—stanno lavorando ad una soluzione.

Quindi le stelle cadenti non sono veramente stelle. Però quando abbiamo dato loro il nome, chiamavamo stella più o meno qualunque lumicino in cielo, e queste almeno cadono davvero verso la Terra. Visto quanto ci sbagliavamo su altre cose, questa possiamo prenderla per buona.

Per saperne di più

 

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