In "Lightning above the clouds", Alejandro Luque e Ute Ebert passano in rassegna la ricerca più che ventennale sui TLEs (Transient Luminous Events), facendo il punto della situazione e sottolineando le questioni ancora irrisolte.
Luque e Ebert tracciano una breve storia a partire dal 1989 quando la scienza prende atto di questo fenomeno elusivo, a partire dalla prima cattura casuale di una coppia di Sprite, avvenuta come sappiamo durante i test di una telecamera ad alta luminosità, puntata verso un temporale.
John R. Winckler (Università del Minnesota), si rese subito conto di avere catturato qualcosa di sconosciuto, e questo fenomeno raro entrò a far parte del novero dei fenomeni della mesosfera-ionosfera, e in poco tempo finì col perdere la sua unicità e, sia quantitativamente sia qualitativamente, andò ad occupare uno spazio sempre più importante nella ricerca, fisica e chimica, dei fenomeni dell'atmosfera.
Lo Sprite era stato teorizzato come possibilità fenomenica nel 1925 da Wilson ma gli scienziati non si erano mai presi il tempo di indagare questa ipotetica realtà, che peraltro figurava già in sporadiche testimonianze occasionali, riportate da riviste scientifiche.
Luque e Ebert ci ricordano che per capire Sprite e TLE si deve partire dalla comprensione del fulmine.
Sappiamo che la scarica del fulmine si sviluppa in tre fasi. Nella prima fase la collisione tra particelle di ghiaccio e gocce d'acqua insieme alla gravità separano cariche positive e negative all'interno della nube temporalesca. Quindi la scarica cresce formando una ramificazione denominata streamer-leader.
E' su questa seconda fase che oggi sono puntate le attenzioni della ricerca sui fulmini.
Il fatto è che nelle scariche elettriche, incluso il fulmine, il campo elettrico retrostante è quasi sempre di un ordine o tre al di sotto del valore di magnitudo necessario per il breakdown.
Perciò una semplice valanga di ionizzazione, di tipo lineare, non può svilupparsi.
Il meccanismo di base, in queste circostanze è provvisto dai cosidetti "streamers", una sorta di avventurieri che si aprono una via nell'aria non-ionizzata, e la consolidano per le successive ondate di ionizzazione.
Gli Autori ci spiegano come questi streamers siano un processo importante quanto elusivo della scarica del fulmine.
Il secondo streamer che appare è quello al di sopra del temporale sotto forma di Sprite, in modo simile a quello che apre la via al fulmine.
Questo è stato confermato dalle riprese ad altissima velocità, e da foto di laboratorio con tempi di esposizione di nanosecondi.
Lo studio degli sprite, attraverso queste registrazioni e l'uso della spettroscopia, può svelarci molti segreti della mesosfera.
Di grande aiuto sono state le ricerche dallo spazio, iniziate nel 2004, dove anche la ricerca europea (ESA, e CNES) hanno giocato un ruolo importante.
Luque e Ebert sottolineano infine l'importanza della modellizzazione al computer, che è stata parte del loro lavoro dal 2009.
Un esempio è l'inizio di uno Sprite a partire dall'Halo (emissione luminosa discoide che inizia nella bassa atmosfera e spesso precede lo Sprite).
Attraverso il loro modello i due autori hanno ipotizzato che la parte superiore dello streamer che genera lo Sprite abbia carica negativa.
Luque e Ebert concludono che ancora molte domande interessanti attendono una risposta: 1) cosa ci dicono gli Sprite sullo stato della mesosfera e della ionosfera? 2) quanti gas-serra sono prodotti da fulmini e Sprite, e a che livello della scarica ciò accade? 3) c'è una relazione tra TGFs (Terrestrial Gamma-Ray Flashes) e Sprite? 4) Esistono fenomeni tipo Sprite su altri pianeti?
Evidentemente il tentativo di soluzione di tutti questi quesiti può generare una serie di importanti ricadute tecnologiche.
Luque Alejandro & Ebert Ute, "Lightning above the clouds", vol. 41, n. 5, riv. Europhysics News, 2010, pp. 19-22
[ info Renzo Cabassi; fonte: http://www.europhysicsnews.org/]
Luque e Ebert tracciano una breve storia a partire dal 1989 quando la scienza prende atto di questo fenomeno elusivo, a partire dalla prima cattura casuale di una coppia di Sprite, avvenuta come sappiamo durante i test di una telecamera ad alta luminosità, puntata verso un temporale.
John R. Winckler (Università del Minnesota), si rese subito conto di avere catturato qualcosa di sconosciuto, e questo fenomeno raro entrò a far parte del novero dei fenomeni della mesosfera-ionosfera, e in poco tempo finì col perdere la sua unicità e, sia quantitativamente sia qualitativamente, andò ad occupare uno spazio sempre più importante nella ricerca, fisica e chimica, dei fenomeni dell'atmosfera.
Lo Sprite era stato teorizzato come possibilità fenomenica nel 1925 da Wilson ma gli scienziati non si erano mai presi il tempo di indagare questa ipotetica realtà, che peraltro figurava già in sporadiche testimonianze occasionali, riportate da riviste scientifiche.
Luque e Ebert ci ricordano che per capire Sprite e TLE si deve partire dalla comprensione del fulmine.
Sappiamo che la scarica del fulmine si sviluppa in tre fasi. Nella prima fase la collisione tra particelle di ghiaccio e gocce d'acqua insieme alla gravità separano cariche positive e negative all'interno della nube temporalesca. Quindi la scarica cresce formando una ramificazione denominata streamer-leader.
E' su questa seconda fase che oggi sono puntate le attenzioni della ricerca sui fulmini.
Il fatto è che nelle scariche elettriche, incluso il fulmine, il campo elettrico retrostante è quasi sempre di un ordine o tre al di sotto del valore di magnitudo necessario per il breakdown.
Perciò una semplice valanga di ionizzazione, di tipo lineare, non può svilupparsi.
Il meccanismo di base, in queste circostanze è provvisto dai cosidetti "streamers", una sorta di avventurieri che si aprono una via nell'aria non-ionizzata, e la consolidano per le successive ondate di ionizzazione.
Gli Autori ci spiegano come questi streamers siano un processo importante quanto elusivo della scarica del fulmine.
Il secondo streamer che appare è quello al di sopra del temporale sotto forma di Sprite, in modo simile a quello che apre la via al fulmine.
Questo è stato confermato dalle riprese ad altissima velocità, e da foto di laboratorio con tempi di esposizione di nanosecondi.
Lo studio degli sprite, attraverso queste registrazioni e l'uso della spettroscopia, può svelarci molti segreti della mesosfera.
Di grande aiuto sono state le ricerche dallo spazio, iniziate nel 2004, dove anche la ricerca europea (ESA, e CNES) hanno giocato un ruolo importante.
Luque e Ebert sottolineano infine l'importanza della modellizzazione al computer, che è stata parte del loro lavoro dal 2009.
Un esempio è l'inizio di uno Sprite a partire dall'Halo (emissione luminosa discoide che inizia nella bassa atmosfera e spesso precede lo Sprite).
Attraverso il loro modello i due autori hanno ipotizzato che la parte superiore dello streamer che genera lo Sprite abbia carica negativa.
Luque e Ebert concludono che ancora molte domande interessanti attendono una risposta: 1) cosa ci dicono gli Sprite sullo stato della mesosfera e della ionosfera? 2) quanti gas-serra sono prodotti da fulmini e Sprite, e a che livello della scarica ciò accade? 3) c'è una relazione tra TGFs (Terrestrial Gamma-Ray Flashes) e Sprite? 4) Esistono fenomeni tipo Sprite su altri pianeti?
Evidentemente il tentativo di soluzione di tutti questi quesiti può generare una serie di importanti ricadute tecnologiche.
Luque Alejandro & Ebert Ute, "Lightning above the clouds", vol. 41, n. 5, riv. Europhysics News, 2010, pp. 19-22
[ info Renzo Cabassi; fonte: http://www.europhysicsnews.org/]
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