Dove finisce la temperatura

Tutti sappiamo cos’è la temperatura no? Cos’è caldo e cos’è freddo, e che le cose calde hanno una temperatura più alta. A guardarci bene, però, la temperatura è un casino. Ci sono anche diversi modi perché la sua stessa definizione, per quanto sembri intuitiva, vada all’aria.

Continua a leggere

Encelado: cronache di ghiaccio e maree

Un’illustrazione di Cassini in picchiata sui geyser di Encelado. credit: NASA/JPL

Cassini terminerà la sua missione ventennale a settembre. E vuole proprio andarsene in bellezza. In una conferenza stampa ieri, la NASA ha annunciato che la sonda, sorvolando Encelado (una luna di Saturno) nel 2015, ha trovato indizi che l’oceano di questa luna ghiacciata abbia quasi tutti gli ingredienti che pensiamo servano per la vita.

Continua a leggere

Basi lunari!

Marte è, senza dubbio, il prossimo grande obiettivo dell’esplorazione spaziale. Però è davvero lontanissimo, per arrivarci e riuscire a tornare serviranno delle basi là. Questo potrebbe essere un problema: siamo sicuri di saperle costruire? Ed è davvero una buona idea iniziare a farlo su Marte? Perché non piantare le tende sulla Luna prima?

Come mi ha detto Emily Lakdawalla della Planetary Society:

La Luna è il primo obiettivo naturale dell’esplorazione esplorazione oltre la Terra. Presenta molte delle sfide di operare nello spazio profondo, ma non tutte. Sarebbe saggio che nazioni che vogliono iniziare ad avventurarsi oltre la Terra inizino con missioni per la Luna.

Anche se non se ne sente parlare spesso, in realtà più o meno tutti ci stanno lavorando. C’è anche un grosso progetto condiviso tra la NASA, l’agenzia europea ESA e la russa Roscosmos per una base che sostituirebbe progressivamente la Stazione Spaziale Internazionale (ISS).

Costruire una base sulla Luna, per certi versi, è anche più facile che costruire una stazione orbitante. Anzitutto, una base starebbe su una superficie invece che fluttuare in orbita; poi si potrebbe costruirla e rifornirla usando alcuni materiali raccolti sul posto, soprattutto acqua. Poi si possono usare tutta l’esperienza e tutte le tecnologie già sviluppate per la ISS.

Un’interpretazione artistica di come potrebbe essere una base sulla Luna. Credit: NASA

Alcune idee sono… diciamo futuristiche, tipo stampare la base in 3D direttamente là usando robot prima ancora che arrivino gli astronauti. Altre, invece, le stiamo già mettendo in pratica: l’azienda Orbital ATK ha presentato un progetto congiunto con la NASA per una base orbitante per il supporto alle operazioni sulla superficie; sulla ISS hanno provato (con qualche problema iniziale, poi risolto) BEAM, una capsula simile ad una tenda gonfiabile.

A proposito di gonfiabili: sicuri che Marte sia il posto migliore da colonizzare? Sembrerà incredibile, ma Venere potrebbe essere un candidato migliore (anche se meno probabile). Ok, la superficie di Venere è micidiale, ma l’atmosfera è relativamente ospitale, con temperature e pressioni simili a quelle della Terra. Un progetto NASA propone di abitare su dei dirigibili: dei palloni pieni di aria terrestre galleggerebbero nella pesante atmosfera di Venere come palloncini, e starebbero proprio nella zona più ospitale dell’atmosfera.

Insomma, potremmo avere, prima dei campi di patate di Mark Watney, la Città delle Nuvole di Lando Calrissian?

 

Foto copertina: CC0 Wikilmages, via pixabay.com

Fulmini e saette!

Lo sapevate? I fulmini non vengono dalla collera degli dei!

Scherzi a parte, la faccenda è tutt’altro che semplice e non c’è ancora molto che non abbiamo capito. Quindi è comprensibile che in antichità abbiamo usato qualche spiegazione fantasiosa..

Di sicuro sappiamo che i fulmini sono una scarica elettrostatica, come la scossa che prendiamo toccando la portiera dell’auto quando scendiamo. In pratica, sfregando sui sedili raccogliamo elettroni, che vorrebbero scaricarsi a terra, ma non riescono perché l’aria (che è un ottimo isolante) gli sta tra i piedi.

Se siamo abbastanza vicini alla portiera, la tensione tra il dito—dove si stanno accumulando elettroni—e il metallo diventa così tanta che strappa letteralmente degli elettroni dagli atomi di aria (un processo pomposamente chiamato ionizzazione). Questi elettroni liberi di andarsene in giro nell’aria ionizzata la rendono un plasma (sì, lo stesso dei televisori), che non è affatto isolante.

Piccole porzioni di aria ionizzata, poi, ionizzano a loro volta altre lì vicino, in un effetto domino che sviluppa rapidamente uno stretto canale verso la portiera.

Leaderlightnig.gif

Un canale di aria ionizzata si allunga dalla nuvola a terra, fino ad incontrare quello che arriva dall’edificio. CC BY-SA 3.0 Anynobody via Commons

Da lì, intanto, parte lentamente un altro canale, attirato da tutta la carica del nostro dito.

Ad un certo punto, i due si incontrano, come i due lati di un tunnel in costruzione. Così parte la scossa vera e propria: gli elettroni che avevamo accumulato hanno finalmente un passaggio verso terra e ci si buttano dentro.

Un fulmine funziona allo stesso modo, solo che deve attraversare chilometri d’aria, non pochi millimetri. Quindi tra la nuvola e il terreno si sviluppa un sacco di tensione e la corrente all’interno del fulmine è così devastante che il canale al plasma diventa incandescente e si illumina.

Primulas and graupel

Il graupel è una specie di sottile grandine, CC-BY Peter Stevens, via Flickr.

E qui arrivano i problemi, perché non sappiamo da dove arrivi tutta quella tensione. Una spiegazione ha a che fare con tipo di ghiaccio—detto neve tonda o graupel, una via di mezzo fra neve e grandine—e la sua fichissima capacità di caricarsi elettricamente quando si raffredda.

Semplificando un po’, questo materiale si scontra con cristalli di ghiaccio all’interno delle nuvole, si raffredda e si carica. Poi, essendo relativamente pesante, si accumula sul fondo della nuvola, generando una tensione con il suolo. Solo che non sappiamo se basti a far scoccare un fulmine.

Insomma, anche piccole palline di ghiaccio possono avere conseguenze enormi. E rendere un pochino epico anche quel fastidiosissimo momento quando scendiamo dall’auto.

 

Foto copertina: Thor, CC-BY-NC sharkhats, via Flickr. Some rights reserved.

Ogni fiocco di neve è unico

Nessun paesaggio natalizio è completo senza neve. Tanta neve. E ogni fiocco di neve è unico, lo sanno tutti! Ma come fanno ad essere tutti diversi?

La neve non è altro che piccolissimi cristalli di ghiaccio, che si formano nelle nuvole e restano ghiacciati finché non arrivano a terra.

L’acqua forma cristalli di ghiaccio attorno a microscopiche imperfezioni o particelle estranee, come granelli di polvere sospesi nella nuvola. Una volta che il nucleo iniziale del fiocco di neve si forma, microscopiche goccioline di acqua gli si aggiungono rapidamente.

Anche se sono tutti in qualche modo esagonali (per via della geometria delle molecole d’acqua), tutti i fiocchi di neve crescono in condizioni appena appena diverse. Qualcuno ha più goccioline vicino, qualcuno è in una zona una frazione di grado più calda. Tutti i fattori contano: la forma del cristallo è sensibile a tutto.

8324354568_11043caac0_b

CC-BY-NC Julie Falk/Flickr

In pratica, la forma di ogni fiocco di neve dipende dal caso, è come lanciare un dado con infinite facce. Non si sa mai cosa salta fuori e tutti i risultati sono diversi. Se vogliamo fare i fisici pomposi, la loro formazione è un processo stocastico.

Alla fine, ogni fiocco è un’istantanea delle precise condizioni in cui si è formato. Siccome è impossibile averle due volte esattamente identiche, ognuno fotografa una scena un po’ diversa.

Come le fotografie, però, anche i fiocchi di neve vengono bene solo se la scena resta abbastanza ferma. Così, se le condizioni in cui si forma il cristallo non rimangono relativamente costanti, tutto diventa più confuso. Nella maggior parte dei casi, i cristalli si aggregano in fiocchi più grossi, come piccole palle di neve, che si assomigliano di più tra loro.

Diversi o no, distinguere un fiocco dall’altro è comunque difficile.

 

Foto copertina: Snow leopards playing in the snow, CC-BY-ND Tambako The Jaguar, via Flickr. Some rights reserved.

Mille bolle blu. Ghiacciate.

Nel gelo canadese, un uomo fa una bolla di sapone, che si ghiaccia quasi immediatamente. Siccome è una figata, ci fa un bel video. Chissà se sapeva di tutta la fisica che stava filmando.

Iniziamo dalla cosa più semplice: perché la bolla si ghiaccia per ultima alla base? La risposta è la gravità. Gli strati esterni della bolla scivolano verso il basso, perciò la base ha più acqua da congelare e ci mette di più.

Ma allora perché si ghiaccia a pallini e non dalla cima in giù? Perché il freddo non è tutta la storia: serve un punto di partenza per fare i cristalli di ghiaccio. Se non lo trova, l’acqua rimane liquida anche sotto zero, ma è molto instabile e ghiaccia appena viene disturbata.

La bolla di sapone è piena di molecole di sapone (sorpresa!) sparse un po’ a caso, che fanno da appiglio per iniziare i cristalli di ghiaccio.

Perché la bolla congelata scoppia invece di rimanere lì? Nei commenti, l’autore dice di averla scoppiata lui, ma secondo me bastava aspettare.

Lui ha soffiato l’aria dentro la bolla, quindi la temperatura lì è circa 30 gradi. La pressione è inizialmente quella atmosferica, ma cala rapidamente col raffreddarsi dell’aria. Questo crea una differenza di pressione che sforza moltissimo la superficie irrigidita della bolla che prima o poi collassa.

Tutto questo in meno di trenta secondi. È proprio vero che ogni piccola cosa nasconde grandi meraviglie.

Foto: Frozen, CC-BY-NC-ND Benjamin Lehman, via Flickr. Some rights reserved.