Archivio mensile:Aprile 2011

Le reazioni nucleari nel sole 3: La reattività

CONOSCENZE BASE SOLE

La finestra di Gamow non ha come risultato il numero di reazioni che avvengono in un determinato volume:

Manca il numero d’interazioni – la densità non c’è nella formula, ma è evidente che c’entra – e manca la probabilità che la reazione avvenga nel caso di contatto. E’ possibile che anche in caso di contatto tra due protoni non succeda proprio niente.

Il numero d’interazioni:

(Non si può parlare di urti, dato che due protoni non si urtano mai. Come interazione si intende la situazione in cui due protoni si avvicinano alla distanza più breve possibile, alla quale tutta l’energia cinetica nel sistema di due protoni è trasformata in energia elettrostatica)

La questione del numero di interazioni, tralasciando la probabilità di una reazione nucleare, è una questione geometrica:

  N = numero di interazioni al secondo per unità di volume

  σparticella  = sezione di interazione

 n1 = numero di particelle tipo 1 che partecipano nella reazione nel volume

 n2 = numero di particelle tipo 2 che partecipano nella reazione nel volume

 v  = la velocità delle particelle

Il numero totale delle interazioni si ottiene come somma (o integrale) del numero di reazioni dei singoli campi di velocità.

La sezione di interazione non è la sezione geometrica. Va calcolata con la meccanica delle onde che descrive la probabilità di presenza di una particella in un determinato volume. Per particelle di piccola massa, come i protoni e di bassa energia, come nel sole, la lunghezza d’onda che descrive la probabilità di presenza della particella, è più grande della particella.

Per particelle pesanti e ad alta energia il σ diventa la sezione geometrica delle particelle.

Le densità di particelle n1 e n2 si riferiscono nel caso della fusione tra due protoni allo stesso tipo di particelle. Tenendo conto che ogni protone può reagire con ogni altro protone, si ottiene:

Dove n è la densità di protoni.

Le reazioni nucleari sono possibili unicamente nella finestra di Gamow. In questo caso il σgeometrico diventa σparticelle (v) x fattore di Gamow(v).

Con questo si ottiene il numero di protoni, che attraverso l’effetto tunnel sono effettivamente in contatto tra di loro per unità di volume e di tempo.

Questo sarebbe sufficiente a calcolare la reattività in cui il contatto tra due nuclei porta comunque a una fusione (occorre aggiungere un fattore che esprime il fatto che la fusione è possibile solo per certi casi di orientamento reciproco degli assi di rotazione delle particelle). Nel caso della fusione tra due protoni non è così. Il prodotto della fusione non è un 2He (che sarebbe un isotopo dell’elio senza neutroni) che non esiste (come detto prima, non esiste alcuno stato legato tra due protoni), ma è il deuterio. Nel momento del contatto quindi uno dei due protoni si deve trasformare in un neutrone.

La teoria delle probabilità dei decadimenti beta è stata sviluppata da Enrico Fermi. In questa teoria si applica l’operatore dell’interazione debole ai stati di partenza (due protoni) e di arrivo (una particella di deuteroni, un positrone e un neutrino).

Questo calcolo è introvabile. La reattività della fusione di due protoni che è l’inizio delle reazioni nucleari che producono l’energia nel sole risulta sconosciuta. (in un libro di fisica si trova la nota: “Non preoccupatevi, il sole funziona lo stesso”).

Si può invece il eseguire il calcolo “rovescio”: Invece di partire dalla fisica nucleare si parte dal calore sviluppato dal sole:

Si può calcolare la effettiva reattività della reazione tra due protoni con l’assunzione dei seguenti dati:

Temperatura al centro del sole                                                                15 000 000 K

Densità                                                                                                               150 000 kg/m3

Percentuale di idrogeno                                                             60% approssimativo

Quindi:

Numero di protoni al metro cubo                                           5,37691×1031

Parte dei protoni nella finestra Gamow                                               0,000178

Numero di protoni nella finestra Gamow                            9,57 x 1027/m3

Numero di protoni che reagisce in un secondo                 2,52 x 1014/m3/s

Vita media dei protoni che sono nella finestra di

Gamow, cioè che possono reagire                                         1 204 000 anni   (!)

Per confronto: La vita media di un neutrone, che tramite un decadimento beta si trasforma in un protone, è di 884,4 secondi (attenzione: la vita media e il tempo di dimezzamento non son la stessa cosa, il tempo di dimezzamento del neutrone è di 613 secondi).

 Conclusione: Manca la comprensione del processo di fusione tra due protoni.

Elmar Pfletschinger

Nowcasting Solare

Ciclo 24, Nowcasting Solare, , ,

Non è più una scoperta ormai che l’emisfero nord del sole sia più avanti di quello sud.

Basta semplicemente osservare il magnetogramma qui sopra per rendersi conto di come la maggiorparte dell’area  settentrionale del nostro astro sia quasi completamente ricoperta di regioni magnetiche con polarità del ciclo 24, discorso diverso invece per quanto concerne l’area meridionale.

Di queste regioni comunque, solo poche stanno dando origine a macchie solari, le rimanenti sono solo delle plage, a testimonianza del fatto che nonostante la forte ripresa dell’attività solare avvenuta soprattutto nel nei mesi di febbraio e marzo 2011, il nostro sole sta ancora faticando ad uscire dal suo stato di sopore.

Aprile sta terminando, ed è già possibile fare un primo resoconto: al momento, questo mese dovrebbe finire sotto a marzo, sia nel valore del SN ufficiale targato Sidc che in quello del flusso solare, valori che comunque stimo non essere tanto inferiori a quelli del mese precedente.

Notevole differenza sta invece negli episodi di solar flare ed X-ray che sono stati di gran lunga più numerosi ed intesi nel mese di marzo, a testimonianza del fatto che sia il campo magnetico solare che il solar wind sono stati in aprile molto più deboli rispetto il mese trascorso.

Nei primi giorni di maggio avremo i dati ufficiali e potremo avere un quadro più preciso della reale situazione, che però ripeto mi sembra grossomodo quella testè descritta.

Al behind si può scorgere l’ennesimo trenino di regioni avvicinarsi alla parte visibile dell’emisfero settentrionale:

mentre l’emisfero meridionale appare decisamente più calmo.

I prossimi 6 mesi saranno decisivi per le sorti del ciclo solare 24: se l’attività dovesse rimanere pressochè quella degli ultimi 2 mesi, con i suoi fisiologici alti e bassi, allora potremmo dire di essere vicini alla verità che Nia ha sempre pubblicamente affermato già da tempi non sospetti, ovvero solar maximum entro i primi mesi del 2011 e non a metà 2013 come sostengono i principali centri di forecast solare.

Stay tuned, Simon

La Rubrica di NIA: I Record Battuti di Aprile – Nord Italia

Rubrica NIA,

Come Ben sapete ad inizio mese il centro-nord Italia ha vissuto una fase davvero eccezionale, unica, sicuramente mai capitata nel corso degli ultimi 200-300 anni, e che probabilmente resterà imbattuta per sempre ( o almeno è quello che mi auguro io ), tutto questo perché tale ondata di caldo ha battuto quasi tutti i record di caldo di Aprile e lo ha fatto ad inizio mese, periodo nel quale le temperature sono notoriamente più fredde.

Quindi io sono andato a prendere i vecchi record, quelli che resistevano da molto tempo, certo, ci sono stati Aprile molto caldi recentemente nel 2006 e nel 2007 con alcuni record di massima, altri un po’ più in la con gli anni, come l’Aprile 61 e l’Aprile 62, ma io sono andato ancora più indietro, la dove gli archivi dell’Aeronautica Militale non arrivano, cioè gli anni 40.

Infatti negli anni 40 Aprile è risultato molto caldo, è stato il decennio da almeno il 1800 più caldo di sempre per Aprile, chiudendo il bellezza con l’Aprile 1947 e l’Aprile 1949, che risultano tutt’ora tra i 4 Aprile più caldi di sempre, insieme al 2007 e al 1961.

Partiamo con un breve Analisi per periodo Clou dell’Aprile 1947, l’ultima decade.

La decade inizia sotto una spinta anticiclonica, con evidente contributo sub-tropicale

Per il 23 abbiamo una spinta calda con isoterme che raggiungono i +10 in quota

Si instaura così un anticiclone molto forte proprio sull’Italia, che porta condizioni molto stabili con deboli correnti favoniche, questo secca l’aria e fa salire le temperature sia al suolo che in quota

Il 26 si vede però come l’azzorre cominci a spingere verso l’Europa, facendo scendere aria più fredda sul suo bordo, potreste pensare che sia favorevole per l’Italia, ma avendo il su-tropicale molto forte sulla testa questa rischia di trasformarsi in una condizione barica molto sfavorevole

Infatti arriviamo ai giorni clou dell’evento caldo, gli ultimi 3 giorni del mese, con le correnti favoniche che imperversano al nord con isoterme si +13

La configurazione del 30 è davvero molto bella con l’Azzorre fortissimo in atlantico e molto alto di latitudine, con le ultime correnti favoniche al nord.

Ed ecco infine qualche dato di quel mese:

In tutto il nord la media delle massima fu compresa tra i +20°C e i +21°C ( si parla di pianura ovviamente ) quando invece le medie sono di circa +17°C, parliamo quindi di 3-4°C oltre la media ( ma in quel periodo era normale, già il 1945 ebbe massime così alte, massime che saranno battute nel 1949 e nel 1952 )

Questi gli estremi

Anzola Nell’Emilia: +29.9°C

Bologna: +30.2°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

Imola: +30.0°C

Villa San Martino: +30.8°C

Alfonsine: +30.0°C

Faenza: +30.2°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

Ravenna: +29.4°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

Parma: +31.8°C

Mantova: +29.4°C

Milano: +29.7°C

Moncalieri: +31.6°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

Bra: +30.8°C

Voghera: +29.7°C

Castelfranco Veneto: +30.0°C

Montagnana: +30.0°C

Pesaro: +29.5°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

Servigliano: +29.9°C (estremo più alto di quello toccato in Maggio)

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Ora Passiamo All’Aprile 1949, tale mese a differenza del 1947 non presenta una vera e propria ondata di caldo, ma un continuo sopra-media con un picco intorno al 20 del mese, in alcune zone del nord Aprile si è concluso come più caldo di maggio, mentre se valutiamo solo le massime registrate in tutto il nord Aprile chiuse il mese con una media superiore a Maggio.

Il mese risulta un po’ più fresco al nord nelle zone dove le inversioni sono favorite, infatti avendo prevalso l’anticiclone le minime sono state favorite, anche grazie ad una potente ondata di freddo a inizio mese, con temperature davvero basse (ma solo nelle zone che non risentono direttamente delle correnti favoniche), cito per esempio:

Pavia: -1.4°C

Vercelli: -6.0°C

Voghera: -2.7°C

Anzola Nell’Emilia: -5.5°C

Alfonsine: -1.9°C

Forlì: -4.4°C

Ravenna: -2.2°C

Partiamo quindi la nostra analisi ad ondata di freddo conclusa ( che ricordo non è bastata ad impedire al mese di diventare uno degli aprile più caldi di sempre )

Intorno al giorno 13 un potente ondata sub-tropicale colpisce l’ovest Europa

Si più ben vedere come in Italia siano già instaurate correnti favoniche che secca l’aria a favoriscono escursioni termiche molto elevate, le massima cominciano a salire.

Il giorno 15 la situazione diviene incredibile, guardate le isoterme che colpiscono l’Europa

Nei giorni successivi delle correnti più fresche da Est attenuano il caldo, ma l’anticiclone viene presto schiacciato sull’Italia, favorendo l’aumento delle temperature in quota, anche se per il 19 siamo ancora senza correnti favoniche

Ma l’azzorre comincia a spingere in atlantico facendo scivolare sul suo bordo una depressione che prima instaura correnti favoniche ( giorno 20 ) per poi andare a cadere in quella che noi chiamiamo falla iberica, andando ad isolare la componente sub-tropicale in Italia

A fine mese per fortuna un cavetto atlantico riesce ad entrare nel mediterraneo chiudendo l’ondata di calore.

Questi i dati del mese:

risottolineo come le massime in quasi tutto il nord sono state più calde di quelle fatte in maggio, e non parlo solo di estremi di temperatura, ma anche di medie mensili, mentre in quelle zone dove le minime sono sfavorite dall’orografia del territorio Aprile è risultato più caldo di maggio come media mensile totale.

Per quanto riguarda le massima parliamo di valori medi che oscillano intorno ai +22°C/+23°C

Ecco qualche estremo termico:

Sondrio: +31.4°C

Milano: +29.8°C

Pavia: +30.2°C

Vercelli: +30.4°C

Voghera: +30.0°C

Piacenza: +29.6°C

Parma: +31.6°C

Bologna: +29.1°C

Villa San Martino: +30.5°C

Cesena: +29.8°C

Trento: +30.2°C

Castelfranco Veneto: +30.0°C

Marzana: +31.0°C

Firenze: +29.5°C

FABIO

GW NASA (GISS) – Marzo 2011

Global Warming

La Premessa da fare quando si guardano questi dati è ovviamente sull’affidabilità.

Su NIA abbiamo molto spesso parlato proprio della serie storica GISS, che di tutte non è certo la migliore come affidabilità e come trend presenta valori diversi anche dalla serie storica del NOAA.

Con una breve ricerca sul sito di NIA (meglio se quello vecchio su wordpress) troverete sicuramente tanti articoli dove parliamo dell’affidabilità di queste serie storiche.

Cosa offre allora la NASA in più degli altri? Offre la possibilità di generare mappe che mostrano le anomalie rilevate negli oceani e dalle stazioni terrestri di superficie potendo cambiare il periodo di riferimento di tali anomalie.

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Affronteremo allora il problema GW guardando come base di riferimento il decennio appena passato (il 2001-10) che secondo tali rilevazioni è il più caldo dal 1850.

Così facendo abbiamo un confronto su periodi da noi vissuti recentemente, diminuiscono anche i problemi di rilevazioni con strumentazione inadeguata, eliminiamo il periodo precedente al 1990 (quando le stazioni di rilevamento erano più del doppio di adesso) così da avere sempre le stesse stazioni come base ed infine abbiamo la certezza che il dato calcolato come media è stato realmente rilevato dalla stazione e non derivato attraverso processi statistici.

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Come leggere le Mappe:

La mappa riguardante le stazioni di rilevamento terrestri ha la particolarità che considera tali stazioni come influenti nel raggio di 250km da esse, cioè, l’anomalia registrata in una stazione viene considerata come riguardante una porzione di territorio che ha distanza dalla stazione fino a 250km, cioè circa 60’000kmq di area interessata (noterete infatti dei quadratini isolati in mezzo a zone senza dati, tali quadratini rappresentano una singola stazione di rilevamento)

Nella mappa saranno anche presenti zone senza dati, colorate di grigio.

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Anomalia Terre Emerse

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Anomalia Oceani

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Anomalia Terre Emerse + Oceani

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FABIO

La Distorsione dell’Informazione Scientifica – Parte 2

IPCC

Dopo aver visto i primi 3 punti nella prima parte di questo articolo ora passiamo a valutare le altre 3 fonti di distorsione che l’informazione scientifica può andare in contro.

Volevo però precisare che non è mio intento quello di asserire che tali distorsioni sono volute, certo, fare errori è umano e tutti possono sbagliare, quindi la distorsione può tranquillamente essere di natura casuale, però non è decisamente il massimo quando a questi livelli di informazione si sbaglia in questo modo, e il detto dice: A pensar male si fa peccato, ma spesso s’indovina.

Per cui uno ci va sempre con titubanza a dire che tali errori sono casuali o intenzionali, passiamo allora al punto 4

4) Uso Forviante del Linguaggio

Direi che per questo punto c’è poco da dire tutti sappiamo quanto le parole se messe in un certo modo possono stravolgere il significato di una frase, se poi stiamo parlando di informazione che si rivolge alla popolazione contenendo però tecnicismi è facile intuire come possa essere interpretato molto diversamente un certo argomento.

Possiamo citare in questo punto anche le interviste, perchè spesso la risposta e la domanda ( In Italia è la prassi ) non hanno niente in comune, quindi basta avere un copione scritto ed imparato che qualsiasi domanda ti facciano tu gli rispondi come ti pare, così facendo fai passare la tua informazione e non quella che magari era richiesta dal giornalista.

Un’ulteriore distorsione di questo tipo di informazione è tipica dei cosiddetti “Complottisti”, ovvero quei mega paranoici che pensano che ad ogni cosa che avviene ci sia sempre dietro qualcuno che muove i fili ( e sempre con mali intenzioni ).

Spesso capita che nel divulgare certe notizie, che spesso sono pienamente scientifiche, perchè pubblicate su riviste specializzate vengano leggermente ritoccate per far girare tutto nel modo in cui vogliono loro, cioè inserisco qualche elemento all’interno dell’informazione di falsa natura che alterando solo in parte ciò che è scritto ne mantiene la forma e la pseudo-correttezza, e spesso non ce se ne accorge, perchè non ci si va ad informare da altre fonti.

Come potete aver capito, questo punto dipende quasi esclusivamente non da chi la scienza la fa, ma da chi la pubblica e la diffonde.

5) Percezione Grafica

I Grafici sono il modo più semplice e diretto per far passare un messaggio che contiene informazioni sotto forma di dati sperimentali.

Un Grafico può cambiare radicalmente anche solo modifcandone la scala degli assi, un esempio che posso fare direttamente riguarda i 2 resoconti sui ghiacci marini totali che ho pubblicato su NIA, nel primo ogni mese aveva la propria scala che era diversa quindi dalle altre, questa scala permetteva di valutare l’andamento in maniera precisa in quanto anche le minime variazioni erano accentuate, mancava però il confronto con gli altri mesi e mancava soprattutto il valore 0 dell’asse Y.

Nel 2° articolo avevo riveduto i grafici portando la scala ad essere unica, per tutti i mesi la stessa, pur mancando ancora lo 0 delle Y si poteva fare un c0nfronto diretto con i mesi e l’impatto era fortemente diverso, anzi, uno poteva scambiarli per dati totalmente differenti.

Vi posto i link così potete valutare da soli:

1° Versione: http://daltonsminima.altervista.org/?p=9028 _ http://daltonsminima.altervista.org/?p=9115

2° Versione: http://daltonsminima.altervista.org/?p=13310 _ http://daltonsminima.altervista.org/?p=13324

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6) Scelta Della Citazione

Nel campo dell’informazione scientifica è ovviamente importante riuscire ad ottenere consensi, così da ricevere fondi per ulteriori ricerche, e la citazione è il modo migliore per divulgare ciò che altre persone hanno pubblicato.

Infatti ogni ricerca sperimentale si deve sempre avvalere di ricerche già effettuate perchè questo migliora notevolmente la ricerca, la rende più veloce, meno dispendiosa e con risultati più sicuri ( se sono in linea con gli altri pubblicati ), quindi quando il tutto viene pubblicato si fa sempre citazione delle ricerche usate come base di partenza o a cui ci si fa riferimento, specie nell’ambito medico-farmacologico tale processo è molto importante, perchè se tante ricerca su un farmaco mostrano lo stesso risultato allora si può dire con più certezza che tale farmaco funzioni.

Dov’è però la beffa? la beffa sta nel fatto che le ricerche sono pagate da esterni che spesso e quasi inconsapevolmente seguono la “moda” del momento e finanziano ricerche con determinati obbiettivi o risultati le quali citano ( e quindi pubblicizzano ) ricerche simili e va avanti così il circolo vizioso.

Tutti, per esempio, diciamo che il fumo nuoce alla salute perchè provoca tumori, ma non tutte le ricerche hanno dimostrato questa correlazione, anzi, all’inizio quasi tutte erano contrarie a questa teoria, poi migliorando le tecniche sperimentali il risultato divenne diverso, ma senza la totalità delle ricerche, quindi capita che una ricerca che abbia portato a come risultato quello contrario alla “moda” o al “pensiero comune” subisca inevitabilmente meno citazioni e meno pubblicità.

Ulteriore esempio che posso fare in ambito climatico sono le ricerche degli anni 70 e degli anni 2000.

Nel primo caso il pensiero comune era quello che la terra fosse indirizzata verso un raffreddamento e le ricerche in questo senso ricevevano molta pubblicità, ma c’erano anche tante ricerche che mostravano come risultato invece l’esatto opposto, nel 2° caso invece è l’esatto contrario quello che sta accadendo.

Risulta quindi facile capire come basti poco per distruggere una ricerca ed un suo eventuale filone di ricerche successive, basta non citarla mai ed essa finirà nel dimenticatoio per sempre, infatti spesso in riviste pro AGW si leggono articoli riguardanti ricerche che vanno contro il pensiero comune sia della rivista che dei lettori di essa, perchè allora vengono pubblicati lo stesso? Potrebbero infatti non pubblicarli e censurali, andando comunque incontro al secondo punto di distorsione di cui avevamo parlato l’altra volta la risposta è semplice, li pubblicano perchè tanto saranno pochissimi a citarlo in altre ricerche e tale studio non avrà mai l’adeguata pubblicità ( e sappiamo dal punto 1 che ogni ricerca se eseguita nel modo corretto ha il diritto di essere considerata alla pari delle altre anche se il risultato è “negativo” )

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L’ultimo punto ci fa capire bene come questi 6 punti non siano poi realmente separati l’uno dall’altro ma sono in realtà 6 diverse facce di un eguale fenomeno e tra di loro sono molto correlate.

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NB: Non ho fonti per questo articolo, ma tutto si basa su una lezione a cui ho partecipato all’università di Bologna

Fine

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FABIO