New Ice Age

Recentemente è uscita questa news :

http://news.supermoney.eu/motori/2013/03/salone-di-ginevra-la-vera-vincitrice-e-l-auto-ad-aria-compressa-0011285.html

L’attenzione della stampa e dei visitatori del Palaexpo svizzero non è più puntata solo sulle seducenti ma costosissime Ferrari LaFerrari, McLaren P1, Lamborghini Veneno e Alfa Romeo 4C bensì soprattutto sull’auto del futuro, l’ibrida ad aria della casa automobilistica PSA Peugeot-Citroën.

…Il motore a benzina funziona quando si corre ad alta velocità, quando invece l’auto rallenta scatta il sistema ibrido. Questo innovativo sistema si vedrà sul mercato, a detta della PSA Peugeot- Citroën, a partire dal 2016, con la commercializzazione della Peugeot 2008 e della Citroën C3. Le due auto potranno dunque correre in tre modalità diverse: solo grazie all’aria, solo grazie alla benzina o in modalità ibrida. La casa automobilistica francese sottolinea come il sistema ibrido ad aria sia molto più economico e più semplice da montare su tutte quelle auto che hanno prezzi intorno a 15.000-20.000 euro. PSA Peugeot-Citroën ha voluto lanciare una sfida alla propulsione elettrica e sicuramente, nell’immediato futuro, questa idea verrà sviluppata anche da tante altre case automobilistiche….

Ricordiamo la nascita del proggeto nel 2006 :

http://ruggine.ilcannocchiale.it/?id_blogdoc=879960

…..Guy Negre, ingegnere progettista di motori per Formula 1, che ha lavorato alla Williams per diversi anni, nel 2001 presentava al Motorshow di Bologna una macchina rivoluzionaria: la “Eolo” (questo il nome originario dato al modello), era una vettura con motore ad aria compressa, costruita interamente in alluminio tubolare, fibra di canapa e resina, leggerissima ed ultraresistente. Capace di fare 100 Km con 0,77 euro, poteva raggiungere una velocità di 110 Km/h e funzionare per più di 10 ore consecutive nell’uso urbano. Allo scarico usciva solo aria, ad una temperatura di circa -20°, che veniva utilizzata d’estate per l’impianto di condizionamento.Collegando Eolo ad una normale presa di corrente, nel giro di circa 6 ore il compressore presente all’interno dell’auto riempiva le bombole di aria compressa, che veniva utilizzata poi per il suo funzionamento. Non essendoci camera di scoppio né sollecitazioni termiche o meccaniche la manutenzione era praticamente nulla, paragonabile a quella di una bicicletta.  Il prezzo al pubblico doveva essere di circa 18 milioni delle vecchie lire, nel suo allestimento più semplice……

 

Mi auitate a comprendere bene il reale stato d’avanzamento dei lavori ?

- Chi è il propietario del brevetto ?

- Uscira veramente sul mercato ?

- Quanto costerà (dato più importante ) ?

- Altre ed eventuali… ben accette..

Michele

“La scienza non è nient’altro che una perversione se non ha come suo fine ultimo il miglioramento delle condizioni dell’ umanità”.

Nikola Tesla

Smiljan, 10 luglio 1856 – New York, 7 gennaio 1943

Il legame Birkeland-Stormer, conclusioni e riflessioni

Si tratta di un fatto spiacevole che il lavoro di Birkeland sui gas di scarico e sulla fisica solare-terrestre sia stato ignorato dalla comunità di fisici dello spazio per più di mezzo secolo, dopo che le osservazioni dei satelliti cominciarono a confermare molte delle idee più controverse di Birkeland. L’atteggiamento tra i fisici spaziali si modificò in ammirazione e l’accettazione fu pressoché totale. I fisici del plasma, d’altra parte, data la nascita della loro disciplina nel 1920, si sono mostrati impreparati riguardo i lavori di Birkeland.

Tuttavia, le recenti lodi a Birkeland, basate sulla constatazione che molte delle sue idee hanno dimostrato di essere essenzialmente corrette, di per sé non sono servite al progresso della scienza. In effetti, può essere addirittura più importante studiare lo sviluppo di idee errate e percorrere vicoli ciechi,  perché le idee giuste spesso si sviluppano attraverso la lotta con le linee di pensiero in competizione.

In un certo senso, il lavoro di Birkeland è stato destinato al fallimento, perché era troppo avanti per il suo tempo. Voleva sviluppare una grande teoria corrispondente all’Universo del plasma, ma non ha avuto a sua disposizione i concetti e i metodi teorici della fisica del plasma. Voleva indagare e comprendere in profondità i fenomeni dei gas di scarico ionizzati, ma non aveva gli strumenti diagnostici che erano necessari.

Tuttavia tutte le conoscenze e i metodi scientifici da applicare disponibili al momento, erano in grado di formulare teorie complete e coerenti pronte per le prove contro i futuri progressi nel campo della fisica e della tecnologia. La tragedia è stata, tuttavia, che solo una manciata di scienziati ha accettato la sfida di affrontare la potenza esplosiva delle teorie di Birkeland dopo la sua morte prematura. Uno dei pochi che è andato contro la scienza convenzionale è stato Carl Stormer (1908-1995).

Nel suo discorso di apertura al Simposio di Birkeland sulle Aurore e le tempeste magnetiche, realizzato dallo IAGA in Norvegia nel 1967, Sydney Chapman (1888-1970) effettuò il seguente commento su Birkeland :

“…Le concezioni di base, nella mente di Birkeland, si mescolano inestricabilmente con gli errori nell’interpretazione delle sue idee e sperimentazioni sulle aurore e le tempeste magnetiche…”

Per quanto riguarda l’Aurora, un po’ lo stesso può essere detto a proposito del lavoro teorico di Stormer. Chapman era forse lo scienziato più influente nel campo della geofisica cosmica nel periodo 1920-1960, ed è stato il creatore di una teoria matematicamente elegante per gli attuali sistemi ionosferici  e le tempeste magnetiche. Secondo questa teoria tutte le perturbazioni del campo geomagnetico, potrebbero essere spiegate da un sistema di correnti che scorrono orizzontalmente in un guscio sferico che circonda la Terra, ma in questa teoria non c’era posto per le correnti dei campi allineati di Birkeland. Chapman sviluppò anche un teoria cinetica dei gas ionizzati, che si trova nell’ultimo capitolo del suo famoso libro con T.G. Cowling. Sotto molti aspetti questa teoria era obsoleta prima che la prima edizione venisse pubblicata nel 1939, dal momento che potrebbe non essere esaustiva nei confronti degli effetti collettivi nei plasmi, che sono stati osservati da Langmuir e altri una decina di anni prima.

Chapman, criticando Birkeland come se fosse un avversario contemporaneo, ha perso un’occasione d’oro per utilizzare le idee del vecchio gigante come un passo per ulteriori progressi.

Fine 7° ed ultima parte

Traduzione eseguita da Simone Becuzzi

Referenze

[I] Birkeland, K., Archives des sciences physiques et naturelles 36me periode T.33 (1896) 297-309. [2] Birkeland, K., The Norwegian Aurora Polaris Expedition 1902-1903, Vol. 1, (H. Aschehoug & co., Christiania 1908 and 1913). [3] PoincarC, H., C/ R. Acad. Sci., Paris, 123 (1896) 930. [4] Birkeland, K., Archives des sciences physiques et naturelles 46me periode T.6 (1898) 205-228.  [5] Stormer, C., The Polar Aurora (Clarendon Press, Oxford, 1955). [6] Egeland, A. and Leer E., IEEE Trans. on Plasma Science Ps-14 (1986) [7] Egeland, A., “Kristian Birkeland, The Man and the Scientist”, Magnetospheric Currents, AGU Geophys. Monograph 28, T. A. Potemra, Ed. (Amer. Geophys. Union, Washington D.C., 1984) pp. 1-16. [8] Egeland, A,, Kristian Birkeland, mennesket og forskeren (Norges Banks Seddeltrykkeri, Oslo,1994) ISBN 82-7553-017-7 C4-132 JOURNAL DE PHYSIQUE IV [9] Rontgen, W. C., “Ueber eine neue Art von Strahlen” (Wurtzburger Physik-Med Gesellschaft, Wurtzburg, 1895). 1101 Birkeland, K., “De Rpintgenske Straaler”, (Aftenposten January 22, 1896). 1111 Birkeland, K., Archives des Sciences physiques et naturelles 46me pCriode T.l (1896) 497-512. [12] Thomson, J.J., Phil. Mag. No. CCXIX, October (1897) [13] Birkeland, K., Expedition Norvegienne 1899-1900 (Videnskabsselskabets Skrifter I. Mat-Nat Klasse 1901. no 1, Christiania, 1901). [14] Gilbert, W., De Magnete (Dover Publications, Inc., New York, 1958). [15] Birkeland, I<., Archives de sciences ph,ysiques er naturelles, 4Gme pCriode, T.35 (1913) 529-564. [16] A McPherron, R. L., Russel C. T. and Aubry M., J. G’e0phys.Re.s. 78, (1973) 3131-3149.w] Alfvkn, H., Physics Today, September (1986), pp. 22, and IEEE Transaction of Plasma Science PS-14 (1986) 629-639. [IS] Chapman, S., “Historical Introduction to Aurora and Magnetic Storms”, Proceedings from The Birkeland Symposium on Aurora and Magnetic Storms, Egeland, A. and J. A. Holtet Eds. (Centre Nat. de la Rech. Sci., Paris, 1967). [19] Chapman, S. and Bartels J., Geomagnetism, vol 1. (Oxford, Clarendon Press. 1962). [20] Chapman, S. and Cowling T. G., The Mathematical Theory of Nonuniform Gases (Cambridge University Press, London, 1939). [21] Langmuir, I. Phys. Rev. 33 (1929) 954. [22] Alfvkn, H, and Egeland A., “Auroral Research in Scandinavia”, The Kristian Birkeland Lecture 1. (The Norwegian Academy of Science and Letters, 1987). [23] Braun, M., J. Diflerential Equations 8 (1970) 294. [24] Mauel, M., “Laboratory observations of wave induced radial transport within an artificial radiation belt”, Topical invited lecture this conference.[25] Block, L. P., Planet. Space Sci. 15 (1967) 1479-1487

Fonte : http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/25/55/64/PDF/ajp-jp4199707C408.pdf

Questo articolo non l´ho scritto io, ma é quello che da tempo dico…. buona lettura:

13 SETTEMBRE 2012 BY SALVATORE GAZIANO

Questo articolo è stato pubblicato come contributo anche sul sito RobinHood.it

«Chist’è ‘o paese d’ ‘o sole, chist’è ‘o paese d’ ‘o mare…» recita una famosa canzone napoletana. Un motivo che devono conoscere bene anche i manager della Suntech, il colosso cinese primo produttore mondiale di pannelli solari che negli scorsi anni ha deciso di investire massicciamente sull’Italia, decidendo di acquisire e/o impiantarsi soprattutto in Puglia e Sicilia. Una notizia presentata in pompa magna dai giornali italiani nell’autunno del 2010: un buon segno per il nostro Belpaese se il gigante del sole decide di impiantare direttamente i propri campi fotovoltaici con un investimento da centinaia e centinaia di milioni di euro.

Con quali soldi? Grazie a un mega finanziamento erogato dalla Repubblica Popolare cinese tramite il braccio operativo China Development Bank che dà disco verde e concede a Puglia Solar II (società veicolo che fa capo a Suntech  tramite  il Suntech Global Solar Fund (Gsf) dove Suntech è l’azionista di maggioranza per investire su aziende che gestiscono o sviluppano “solar farm”) un finanziamento agevolato da 554 milioni di euro. A sua volta la banca pubblica cinese chiede delle garanzie a Suntech e i manager europei promotori dell’iniziativa (guidati dallo spagnolo Javier Romero) hanno la soluzione. Un bel pacco di titoli di stato tedeschi dal controvalore di 554 milioni di euro. Quale garanzia migliore dei bund? Peccato che ora si scopre che questi titoli a garanzia, come nella più classica delle truffe, sono completamente falsi. Carta straccia.

Uno scandalo internazionale con conseguenze anche a Wall Street dove il titolo Suntech è quotato e ha raggiunto in queste settimane i nuovi minimi.

Ci vorrà del tempo per capire chi sono i truffatori perché al momento attuale tutti se ne tirano fuori. La Suntech che comunque ha accettato nelle scorse settimane le dimissioni diJavier Romero; lo spagnolo Javier Romero, socio di minoranza dell’iniziativa e considerato il vero artefice dello sbarco massiccio di Suntech in Puglia e responsabile dei “progetti speciali”. Proprio il manager che guidava le grandi operazioni in Italia e colui che aveva “trovato” attraverso un’altra società i titoli a garanzia.

Qualcuno che aveva visto qualcosa di storto in questa vicenda c’è ed è Alberto Forchielli (nella foto sopra) , il titolare del fondo di private equity Mandarin Capital Partners, al quale la China Development Bank si era rivolta chiedendogli di partecipare al progetto di Solar Puglia. In un’intervista all’agenzia Reuters ha raccontato di avere ripetutamente avvertito la banca – sua socia in numerosi progetti – che in quel’affare pugliese lui sentiva odore di truffa: «Ci è venuto il sospetto perché era citata una serie di nomi importanti di società, banche, consulenti legali legati al progetto, secondo una tattica normalmente adottata dai truffatori».  Fra le altre cose Forchielli spiega anche gli altri dubbi che aveva sollevato su questa operazione e non sono certo un bella fotografia per l’Italia.

Fra le ragioni per cui non partecipava come socia a questa iniziativa il fondo di private equity italo-cinese, Mandarin Capital Partners (che ha come principali investitori proprio China Development Bank insieme a Export-Import Bank of China e Intesa Sanpaolo), ha detto di avere scritto alcune mail alla China Development Bank almeno tre anni fa, mettendo in guardia Suntech dall’investire nel Sud Italia anche a causa delle frodi che stavano emergendo nel settore delle rinnovabili e di essere anche scettica sull’iniziativa di espansione in Italia a causa dei rischi legati a possibili infiltrazioni con la criminalità.

I cinesi ora danno la colpa allo “spagnolo”. Che nega tutto…Suntech è vittima, colpevole o complice di questa brutta storia che ha danneggiato gli investitori di mezzo mondo che hanno visto in questi anni crollare il titolo? Non è facile capire bene la dinamica di queste cose in Italia, figuriamoci quando l’affaire diventa così internazionale con derivazioni in mezzo mondo. Intanto in una conference call dello scorso 30 luglio, Suntech ha accusatoil manager del Fondo Gsf, lo spagnolo Javier Romero, di possibile frode. E i cinesi hanno annunciato di avere ottenuto il blocco di tutti gli asset dell’azienda dello spagnolo Romero. Che ha fatto sapere di essere sotto inchiesta per sospette irregolarità in relazione alla richiesta di bond ma smentisce “qualunque illecito ed è fiducioso che sarà esonerato dal processo”.

Insomma, anche per colui che ha procurato i bund tedeschi per 570 milioni di euro tutta la stangata sarebbe avvenuta “a sua insaputa”.  Una storiella che noi italiani siamo già da tempo abituati a sentire e che ora esportiamo in tutto il mondo…

 

Energie alternative: il grande crollo in Borsa.

Ma vi è un altro aspetto in questa vicenda che merita uno spunto di riflessione per un investitore. Ed è il crollo del settore delle energie rinnovabili. E che non riguarda solo Suntech vittima magari anche di frodi e investimenti discutibili. Basta osservare il grafico sottostante di un Etf quotato a Piazza Affari e che rappresenta il settore delle energie alternative per farsene un’idea. Si tratta di un fondo indice che investe sulle migliori società del pianeta che operano nelle settore dell’energia pulita e rinnovabile: eolico, idroelettrico, solare…

L’andamento di un Etf quotato a Piazza Affari che investe sulle energie rinnovabili

Fino a pochi anni fa non c’era società di gestione, articolo di rivista o guru che non spiegava l’importanza di investire in questo comparto dalle incredibili opportunità. Risultato: alcune società del settore sono addirittura fallite o stanno oggi portando i libri in Tribunale; i margini si sono ridotti come gli incentivi pagati dai governi e alcuni produttori(tipo i soliti cinesi) hanno perfino fatto dumping sul mercato per buttare fuori tutti. E chi aveva puntato su questo settore in modo statico tramite fondi o Etf ha visto il proprio capitale scendere mediamente del 72%.

Come bene ha scritto Pietro Saccò su L’Avvenire “l’industria cinese dei pannelli solari è un mondo affollato di colossi morenti. Sono aziende cresciute a dismisura per ragioni più politiche che di mercato: il governo di Pechino anni fa ha deciso che la Cina doveva dominare il mercato mondiale delle energie alternative e non ha badato ha spese per raggiungere questo obiettivo. Solo nel 2010 la Repubblica Popolare ha finanziato le aziende del fotovoltaico con 25 miliardi di dollari. Inondate di denaro, le fabbriche si sono messe a produrre pannelli in quantità esagerate, finché il mercato non ha raggiunto un dimensione spaventosamente sproporzionata. Nel mondo oggi si producono il doppio dei pannelli solari che si comprano. In Cina – spiegava a gennaio Zhang Longenn, di JinkoSolar Holding – l’eccesso di produzione è del 75%: c’è mercato per 20 gigawatt di energia solare ma si producono pannelli per 75 GW. Ovviamente in questa situazione i colossi del solare cinese bruciano soldi alla velocità della luce”. La truffa a Suntech, il più grande produttore di pannelli solari del pianeta, non è quindi (come peraltro illustra bene il grafico del titolo come del settore) un fulmine a ciel sereno ma il quadro “malato” di un settore su cui era stata costruita un’altra bolla, vendendo agli investitori di bocca buona la solita storiella fatta di crescita senza sosta, investimenti “sicuri”, redditività in forte ascesa, necessità di diversificare con aziende del settore, broker, stampa e guru pronti a saper confezionare il solito “pacco” con fondi ed Etf specializzati, Ipo e spin off. Insomma il solito armamentario che nell’ultimo anno è stato utilizzato per accompagnare in Borsa i social network e il cui crollo incredibile come proporzioni e rapidità di Facebook ne è l’ultimissimo esempio (in attesa del prossimo).

Durante una sottotempesta magnetica, il normale andamento nella magnetosfera viene interrotto e mandato in cortocircuito attraverso la ionosfera, qualitativamente nello stesso modo come descritto da Birkeland. Questa teoria ha conseguenze di vasta portata, dal momento che sottolinea che i sistemi di corrente elettrica nell’atmosfera terrestre sono direttamente accoppiati a sistemi correnti nello spazio interplanetario.

Inoltre, la citazione di cui sopra dimostra che Birkeland si rese conto che una ionosfera esiste, almeno in connessione con l’aurora. La ionosfera fu scoperta da E. V. Appleton nel 1925. A sostegno di questa interpretazione Birkeland calcolò le perturbazioni del campo magnetico da vari modelli di questo tipo, e ottenne una riprova molto convincente con i modelli osservati. Purtroppo, questi risultati sono stati trascurati dalla comunità dei fisici spaziali per più di mezzo secolo, con il risultato che le teorie errate sulle correnti ionosferiche e le tempeste magnetiche hanno prevalso fino a quando i risultati dei satelliti hanno confermato l’esistenza di correnti lungo il campo magnetico nel 1973.

“….Queste correnti sono ora generalmente chiamate “Correnti di Birkeland”…”

 Le tempeste ciclo-mediane appaiono come un grande vortice di correnti con il centro alle basse latitudini. Oggi vengono attribuite ai fotoni ad alta energia dei brillamenti solari che causano correnti dovute alle variazioni di conducibilità ionosferica. Birkeland osservò simili strutture di correnti con i raggi catodici ad altissima energia nei suoi esperimenti terrella e fu in grado di spiegare questi risultati calcolando le orbite di tali particelle (Fig. 11).

 Figura 10: (a) Illustrazione di Birkeland delle correnti durante una tempesta polare elementare. (b) Illustrazioni di Birkeland del modello attuale associato con cicli mediani di tempeste.

Nei calcoli dell’orbita, l’energia delle traiettorie calcolate era molto maggiore dell’energia tipica del vento solare e delle particelle magnetosferiche. Ciò significa che le teorie basate direttamente sui calcoli dell’orbita devono essere modificate. Birkeland fu ovviamente molto colpito dai calcoli di Stormer ma ci sono anche casi dove criticò questo approccio come troppo idealizzato, ignorando i fatti sperimentali. La teoria di Stormer è certamente più adeguata per gli esperimenti terrella che per il sistema solare terrestre. Le osservazioni geomagnetiche non erano le uniche registrazioni effettuate durante le spedizioni polari di Birkeland. Tra le molte osservazioni fatte di routine vi erano le registrazioni delle forme aurorali e dei vari eventi. E’ ben noto infatti che al momento in cui l’aurora ha il suo massimo avvenimento, vicino ai 23° dai poli magnetici, la forma esatta è ovale, ma a quei tempi, tale forma non era conosciuta.

Figura 11: (a) Esperimento Terrella che mostra la regione ad alta energia, illuminata dai raggi catodici. (b) I risultati dei calcoli di Stormer per lo stesso caso. Confronto con i  disegni di Birkeland in fig. 10b.

La variazione diurna della zona aurorale in un determinato luogo sulla Terra potrebbe essere attribuita ad una deviazione dell’ovale da un cerchio, ma anche per la deviazione dei poli magnetici dai poli geografici. Nel 1907 e 1908 Birkeland eseguì un elegante esperimento per indagare come la sua aurora artificiale si comportasse nelle diverse stagioni sulla Terra.

Birkeland realizzò quindi una disposizione geometrica dove poteva posizionare la terra corrispondente a ogni stagione e in qualsiasi momento del giorno (al polo sud magnetico). In questo esperimento usò il secondo tubo di vetro di 12 litri. Sostenuto ad una estremità con una cerniera, disposizione che rese possibile inclinare il tubo di 23,5° sopra e sotto il piano orizzontale. La terrella aveva un nucleo magnetico inclinato ed era sospesa, al polo nord geografico, da un giunto universale. In questo modo riuscì a mantenere l’asse nord-sud verticale quando il tubo veniva inclinato. Il terrella poteva essere ruotato, e poiché
l’asse magnetico è diverso dall’asse geografico, Birkeland riuscì con questa configurazione a mettere il polo magnetico in posizioni corrispondenti alle diverse ore del giorno e la notte. Il catodo, che rappresentava il sole era situato all’estremità del tubo, vicino alla cerniera. Il terrella era sostenuto dall’altro terminale in prossimità della piastra di vetro piano. Con questa costruzione poteva simulare le variazioni dell’angolo tra i raggi catodici provenienti dal Sole e l’asse di rotazione della Terra inclinando il tubo e quindi simulare le variazioni stagionali. Ruotando la terrella attorno ad un asse verticale ha ottenuto la rivoluzione diurna della Terra, e quindi il movimento diurno del polo magnetico. Il tutto è stato ricostruito in Fig. 12 e Fig. 13 (vedi le 8 fotografie) scattate da diverse angolazioni durante il solstizio d’inverno, con il polo sud magnetico in posizione all’alba.

Figura 13 : Foto della terrella, effettuate da diversi angoli di ripresa con il tubo in posizione corrispondente al solstizio d’inverno e il polo sud magnetico sud, posizionato alle ore 6 AM.

Birkeland considerava la forma a spirale degli ovali aurorali come una scoperta molto significativa, in riferimento ai tentativi errati, fatti per spiegare le osservazioni diurne errate di archi aurorali. Queste interpretazioni sono per lo più obsolete oggi, ma ancora una volta le indagini hanno individuato un problema importante per ulteriori studi.

Figura 12: Disposizione geometrica per studiare le variazioni stagionali e diurne dell’ovale aurorale.

Simone Becuzzi

Fine 6°parte

Risultati di laboratorio relativi alle osservazioni geofisiche

Il 5 aprile., 1741 0. P. Hiorter in Uppsala scoprì che le aurore sembravano agitare uno ago magnetico, e nel 1826 HC Orsted spiegò questa fenomenologia come una scarica elettrica lungo l’arco aurorale. Nel 1770 JC Wilcke notò che i raggi dell’aurora si estendevano verso l’alto lungo il campo magnetico. Così, nel periodo di Birkeland i geofisici erano ben consapevoli del legame intimo tra Aurora e perturbazioni del campo geomagnetico.

Nel periodo 1825-1850 H. Schwabe effettuò delle registrazioni sistematiche sulle macchie solari, e nel 1844 scoprì il ciclo solare delle macchie. Ben presto si rese conto che il verificarsi delle aurore era fortemente legato a questo ciclo, e nel 1851 E. Sabine mostrò che l’intensità dei disturbi geomagnetici variavano anche in concomitanza con il ciclo delle macchie solari. Durante la prima metà del XIX secolo venne realizzato un network globale di magnetometri distanziati, distribuiti in tutte le colonie britanniche, e studiati metodi per separare i contributi apportati al campo geomagnetico dalle correnti all’interno della terra, da quelli nell’atmosfera. Dopo aver affermato la sua ipotesi aurorale Birkeland si rese conto che uno studio più approfondito sulle responsabilità delle perturbazioni magnetiche poteva essere una chiave per la comprensione dell’interazione solare-terrestre.

Uno dei problemi principali al’epoca era però che gli osservatori magnetici si trovavano a basse o medie  latitudini, mentre le perturbazioni più interessanti si svolgevano nelle regioni polari. Birkeland organizzò quindi una spedizione nel nord della Norvegia nel febbraio e marzo 1897, ma questa impresa si rivelò un completo fallimento, dal momento che non erano preparati per delle condizioni invernali molto difficili in queste regioni. Tuttavia, l’esperienza pratica ricavata in quella spedizione fu molto utile per la seconda spedizione del 1899-1900, che si rilevò un grande successo.

Figura 8: Birkeland e il suo assistente Olav Devik con la camera da 1000 litri e un terrella da cm 36 (1913)

Le sue osservazioni sulle due cime delle montagne, Halddetop e Talviktop durante l’inverno chiarirono che le precipitazioni aurorali dovevano essere collegate con forti correnti nell’alta atmosfera, e nella sua relazione della spedizione, B. concluse che le stesse particelle che producono l’aurora producono anche delle correnti elettriche che provocano le perturbazioni magnetiche. Questo può sembrare ovvio oggi, ma bisogna tenere a mente che questa affermazione si colloca a solo pochi anni dopo la scoperta dell’elettrone, e non è generalmente accettato che tutte le correnti elettriche sono trasportate da particelle subatomiche cariche elettricamente. Tuttavia il modello di perturbazioni magnetiche risultò essere estremamente complesso, e Birkeland ritenne di dover incrementare le osservazioni della rete globale di stazioni, nella regione polare. Questa fu la base per la sua terza spedizione del 1902-1903, dove eresse quattro ampi osservatori distanziati nella regione artica. In queste stazioni eseguì registrazioni magnetiche e aurorali, misure di correnti elettriche atmosferiche e della terra, e osservazioni meteorologiche.

Le registrazioni di queste stazioni vennero combinate con i dati da lui raccolti da osservatori magnetici distribuiti in tutto il mondo, questo lo rese in grado di creare delle mappe globali sulle perturbazioni magnetiche. Dalla meticolosa analisi di questi modelli, divise le perturbazioni geomagnetiche in tre categorie principali, le perturbazioni equatoriali, le tempeste polari elementari, e le tempeste ciclico mediane.

Le perturbazioni equatoriali corrispondono a ciò che ora noi chiamiamo le tempeste geomagnetiche, e sono causate da correnti perturbate verso est o verso ovest vicino al piano equatoriale. Birkeland eseguì esperimenti terrella che dimostrarono l’esistenza delle fasce di radiazione.

Nella figura sopra riportata, si osserva un anello luminoso, che Birkeland attribuì al movimento a spirale degli elettroni verso est in prossimità del piano equatoriale, che costituisce un anello di corrente. Tuttavia, le perturbazioni equatoriali vennero divise in due tipi, positive e negative, corrispondenti a correnti perturbate verso est e verso ovest rispettivamente, mentre l’anello di corrente è diretto verso ovest. Nella sua discussione di questo problema ha scritto:

“….Se, invece, abbiamo ipotizzato l’esistenza permanente di un anello, potremmo immaginare la perturbazione (positiva) essere spiegata da una diminuzione nella forza di questa corrente. Questa spiegazione è molto improbabile e inutile…”

Questo è ciò che si crede oggi essere la spiegazione corretta, ma Birkeland la abbandona in seguito a delle osservazioni che effettuò su una terrella dotata di uno schermo verticale. Una deriva verso est di elettroni intrappolati doveva dare illuminazione del lato ovest dello schermo, riferisce B., ma l’esperimento, mostrò il risultato opposto, come evidenziato in Fig. 9a.

Figura 9: (a) Esperimento sugli effetti della corrente sull’anello con schermo verticale. Si noti che il lato est dello schermo è illuminato, mentre una corrente di elettroni intrappolati farebbe illuminare il lato ovest (vedi la discussione nel testo). (b) Le illuminazioni sullo schermo lungo il campo magnetico sono state interpretate come dovute all’allineamento del campo.

Birkeland tentò di spiegare questo risultato con una particolare teoria delle traiettorie Starmer, ma queste particelle non rimasero intrappolate, e non potevano contribuire quindi in maniera permanente con gli anelli di corrente esistenti. La sua spiegazione alternativa fu molto vaga, e ammise che era ben lontano dalla soluzione definitiva. Questo è un classico esempio, in cui gli esperimenti Terrella lo hanno portato fuori strada, e ci sono certamente molti altri esempi. La cosa importante, però, è che egli individuò il problema, lasciando la soluzione finale per le indagini in seguito.

Simone Becuzzi

Fine 5°parte

Evoluzione degli esperimenti ed idee

Gli esperimenti che simulano la luce zodiacale e gli anelli di Saturno guidano Birkeland alle scoperte che sembrano essere di grande importanza. Negli anni a seguire B. sviluppò una grande teoria sull’origine del sistema solare. Egli credeva che le macchie solari erano i punti di partenza di enorme scariche elettriche dal sole nello spazio, che ancora una volta erano la fonte di aurore boreali, di luci zodiacali e anche i pianeti. Durante gli esperimenti precedenti aveva visto che i disturbi degli scarichi potevano irradiarsi da punti sulla superficie catodica del terrella. Con una bassa pressione dei gas e una scarica molto elevata di corrente e senza campo magnetico attorno alla terrella, si potevano creare archi da punti sulla superficie, all’anodo del disco e alle pareti della camera.

Questa è stata nuovamente la stessa configurazione di scarico che utilizzò per produrre la luce zodiacale e gli anelli di Saturno, ma con parametri diversi. Queste scariche puntiformi che si sviluppano su tutta la superficie del terrella, sono state interpretate da Birkeland come piccoli modelli di macchie solari. Egli ha osservato che le macchie erano più facili da fare quando la superficie era ruvida. Nell’introdurre il campo magnetico sulla terrella, ha osservato che le macchie erano raggruppate in due zone ad una certa latitudine magnetica nord e sud. Aumentando il campo le zone si avvicinavano all’equatore della sfera. All’aumentare del campo magnetico delle macchie solari hanno girato in bande luminose che si sono fuse all’equatore (vedi figura n°6). Dopo l’esecuzione degli scarichi, prese il terrella e lo studiò con un microscopio, e osservò piccoli crateri nei punti in cui erano avvenuti. Questa osservazione supportò la sua ipotesi in base alla quale la massa viene “buttata fuori dal Sole” durante le eruzioni solari. Parte di questa polvere atomica, ricade sulla superficie del Sole, un po’ scompare nello spazio, e un po’ finisce in orbita attorno al Sole, e lentamente si aggrega insieme per formare i pianeti. Egli considerava la cintura degli asteroidi come masse a metà strada nel processo dalla polvere solare ai pianeti. Con l’aumentare della pressione del gas i raggi non erano più emessi radialmente dalla superficie del globo, ma formavano forme simili a stelle o vortici intorno alle macchie eruttive. Egli considerava tale fenomeno molto importante, e cercò di fotografarlo. Le sue camere sottovuoto, però, non funzionarono più secondo le sue aspettative, e di conseguenza una nuova camera di 320 litri venne costruita. Camera nella quale continuò le sue simulazioni delle macchie solari (terrella di 24 cm). B. scoprì che questa camera non era più utile per la produzione di macchie solari in modo convenzionale, ma poteva facilmente produrre simili scarichi cambiando la polarità.

In un set-up con una bassa pressione, nessun campo applicato alla terrella e lo scarico a attraversato da una bassa corrente ottenne dei  fenomeni dove l’intera terrella era coperta dal bagliore del catodo. Questo è stato descritto da Birkeland come una “luce che assomiglia alla corona del sole “. Nella camera da 320 litri eseguì esperimenti sulla luce zodiacale, sugli anelli di Saturno, sulle macchie solari, sulla corona del Sole e sulla propulsione spaziale a raggi catodici.

Figura n°6: Le foto mostrano le “macchie solari” su uno dei terrella più piccoli. I punti sono punti caldi su un catodo a superficie ruvida (il terrella) in una scarica ad alta tensione. In assenza di campo magnetico le macchie sono diffuse in tutta la terrella (a sinistra), mentre con un campo magnetico le macchie sono concentrate, distribuite su due cinture (a destra).

Tuttavia, appena gli esperimenti si sono affinati, si è rivelato essere uno svantaggio avere il piano ed il soffitto realizzati in lamiera d’acciaio magnetizzabile, in particolare con terrella grandi. Molti fenomeni sono stati influenzati dal magnetismo di queste piastre, e il problema venne risolto solo mediante una lega differente e un ulteriore aumento della dimensione della camera. La camera successiva aveva un volume di 1000 litri, con un terrella 36 cm. Questa volta il piano ed il soffitto vennero realizzati di bronzo, e lo spessore delle lastre di vetro per le finestre fu progettato per essere di 5 cm.

Birkeland espresse soddisfazione e gioia per la semplicità e la bellezza degli esperimenti in questa camera sottovuoto. Egli ha osservato che gli esperimenti divennero sempre più interessanti con l’aumentare della scala. Un sguardo può ora essere sufficiente per mostrare il verificarsi di fenomeni che in precedenza, solo con molti problemi, potevano essere dedotti da una lunga serie di esperimenti. Gli studi di simulazione dei fenomeni solari e cosmici non sono stati eseguiti nella stessa sistematica modalità come per l’aurora. I dati provenienti da quest’ultimi esperimenti divennero più scarsi, e furono quasi del tutto assenti, nel suo ultimo esperimento con camera più grande.

Oggi, si ha l’impressione che le manifestazioni dietro le pareti di vetro e la loro somiglianza con i fenomeni naturali siano da considerare come conferma sufficiente delle sue teorie. Birkeland in sostanza utilizzava gli esperimenti come veri e propri generatori di idee, era ben consapevole che non poteva contemporaneamente modellare tutti gli aspetti di un fenomeno cosmico in una scatola di vetro.

Le sue grandi ipotesi “sull’origine dei mondi” sono state senza dubbio ispirate dagli
esperimenti terrella, ma certamente non aveva i mezzi attraverso i quali poteva simulare la formazione del sistema solare e dei pianeti nel suo laboratorio. Dalle descrizioni dei suoi ultimi esperimenti si ha l’impressione che egli non avesse più la pazienza e l’autodisciplina per eseguire una serie di attività di laboratorio accurate e sistematiche, nonostante i grandi progressi che aveva fatto in tecniche sperimentali nel corso del precedente decennio. Non è improbabile che questo sviluppo sia stato legato al suo cambiamento di interesse verso maggiore problemi cosmologici, che erano impossibili da esaminare in dettaglio in laboratorio. È altresì possibile, tuttavia, che fosse un riflesso della sua ridotta capacità fisica e mentale, che stava diventando abbastanza evidente intorno al 1913. Le diagnostiche delle scariche sulla terrella si sono limitate all’ispezione visiva e alla fotografia, ed è ovvio che le diagnosi più raffinate erano inesistenti.

Figura n°7: (a) Punti di scarico fatti nella camera da 320 litri con le superfici superiore e inferiore come catodo e il terrella da 24 cm come anodo. (b) Simulazione della corona solare eseguita con la terrella da cm 24 e un campo magnetico estremamente basso.

Birkeland era ben consapevole delle carenze di tracciamento di particelle in dati campi, e nel suo lavoro sul sistema solare, ha lottato con lo sviluppo del nuovo concetto di un mezzo costituito da particelle caricate positivamente e negativamente e polvere, governato
da parte delle forze elettriche e magnetiche. Ha usato una terminologia diversa per descrivere il medio riempimento delle sue camere di scarico e lo spazio interplanetario.

Espressioni come gas rarefatto e luminoso, o materia brillante, e il quarto stato della materia sono state utilizzate in varie occasioni, in cui uno scrittore moderno avrebbe potuto utilizzare la parola plasma.

Simone Becuzzi

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