Categoria: physisc

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Allora, funziona più o meno così: il Sole è una palla di gas caldissimo e ionizzato che funziona come una centrale a fusione nucleare. Ovviamente, anche se ci piace immaginarcela perfetta e splendente, ha anche lei i suoi nei. Questi sono, nel caso specifico, delle regioni con temperature leggermente più basse (in realtà parliamo comunque di qualcosa come 4000 K) del resto della superficie e con campi magnetici molto intensi (che, pare, creino dei vortici di materia direttamente verso il centro della stella).

La dimensione ed il numero di tali “macchie solari“dipende, ovviamente, da un numero esorbitante di fattori, molti dei quali ancora non completamente chiari.

Ora, nel 2017, e più precisamente proprio nei primi giorni di Luglio è apparsa una giga-macchia che possiamo addirittura vedere con qualche piccolo telescopio amatoriale (attenzione, quelli dotati di filtri solari…).

La macchia è apparsa nella zona equatoriale del sole e si è (e molto probabilmente non ha ancora finito) espansa inglobando altre macchioline più piccole fino a raggiungere la ragguardevole dimensione di 125000 km di diametro. Se il numero non vi dice nulla, stiamo parlando di un “buco” (no, non è un vero pozzo nel sole) grande circa come Giove nella quale la nostra Terra entrerebbe diciamo… una ventina di volte!

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Il Sola ha a sua volta un ciclo di attività della durata di circa 11 anni e proprio in questo 2017 siamo vicini al minimo di tale ciclo, per cui questa macchia sembra una specie di colpo di coda della nostra stella.

In questi giorni la macchia ha anche dato, come nella sua natura, anche qualche segno di instabilità producendo un brillamento solare di intensità media (M, classe 1.3). La nube di plasma emessa ha colpito il campo magnetico della Terra (il nostro scudo spaziale), alterando soprattutto le trasmissioni radio nella zona Asia-Australia.

Effettivamente da macchie così estese ci si può aspettare qualcosa di più… Dato che anche il Sole ruota su se stesso, nei prossimi giorni la macchia raggiungerà il centro del disco solare, pronta per puntare direttamente verso la Terra.

Aspettiamoci quindi nei prossimi giorni un bel brillamento fatto a mestiere con tanto di potenziali ricadute sui nostri satelliti, sistemi di comunicazione, impianti elettrici e pilastri simili nel nostro secolo.

WU

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Propulsion principles

During Eighties the modern aerospace principles were set. Before they were still the same defined by the ancient Chinese, since the black powder discovery. All of these principle rely on a single, consolidated, sacrosanct dynamic law: the reactive force..

Based on these principle we arrived, somehow to atmospheric supersonic propulsion and satellites send here and there in our solar system (and beyond).

Still during Eighties, the Russian engineer Tsiolkowsky (which, by the way was the same to define the propulsion principles actually allowing us to fly still today) defined the 15 steps required for the “cosmonaut development program”:

  • Arranged rocket for flight training on it.
  • Subsequent aircraft wings are reduced, speed increase.
  • Penetrate very close atmosphere.
  • Flights above the atmosphere and low-gravity planning.
  • Create satellites that return to Earth after the flight.
  • Satellites are settled around the Earth, but can come back to Earth.
  • Provide breathing and feeding cosmonauts by plants.
  • Landing modules, satellites for broadcasting and connection.
  • Widely used greenhouses to ensure the independence of man from the Earth.
  • Arranging of extensive settlements around the Earth.
  • Use solar energy, not only for a comfortable life, but also to move through the solar system (Solar sails).
  • Founded the colony in the asteroid belt and other places of the solar system.
  • Develop and expand the number of space colonies.
  • The population of the Solar system is multiplied. Settling around the Milky Way starts.
  • Sun is cooling down. Mankind is removed to other Suns.

As usual below my humble, free and lovely useless comments:

  • Done. The concept of flight training is now a sort of video gaming…
  • Done. Two or more wings planes are not common any more and supersonic planes have relatively reduced wings
  • Done. Almost at any altitude and also with or without planes…
  • Done. Should I mention any manned low Earth orbit mission?
  • Done. Should I mention the space shuttle?
  • Done. Should I mention the MIR, Space Station or the Tiangong?
  • Almost done. We are working on it. Astronauts do not yet eat plants, but they cultivated them in space.
  • Done. Done. Done. Extensively.
  • Not done. Actually from now our achievements did’t reach yet the Tsiolkowsky’s targets. We are still far from reaching any of the following points and even working on them, with our current propulsion principles knowledge, it seems unrealistic to target all of them.

Let’s say that we have rather good chances of setting up space colonies and use solar sails, but I’m rather skeptical that we have any other option (at the moment?) than staying around our Sun. The last two points, in particular, do not seem to me (only?) actually feasible within a human being lifetime (… unless we reach such evolution stages).

I can not avoid, however, to note how accurate the Tsiolkowsky predictions were until today (I’m talking about someone which was able to tell these stuffs in a century when noting man-made wasn’t moving above our heads), thus I should at least assume that he can not be completely wrong regarding what will happen in future.

This is the only reason motivating me to leave a glimmer in believing in propulsion systems other than action-reaction (here I should list a rather long list of potential/Iwanttobelieve/flyingsaucer/bullshit/semi-bullshit ideas and technologies).

WU

Acqua sensibile

Che di per se è anche un bel titolo. Evocativo. Puro.

Parliamo, tuttavia, di una presunta teoria secondo la quale esiste una correlazione fra i pensieri umani e lo stato dell’acqua. Eh no, non sto scherzando.

Prendiamo due vasetti pieni di riso e colmiamoli d’acqua fino all’orlo. Poi mettiamolo l’uno accanto all’altro a riposare. Al primo rivolgiamo una serie di lodi e complimenti; al secondo insulti e vilipendi. Il risultato che otterremo (dovremmo ottenere, si dice che si possa ottenere, è possibile che accada, … e non so più che circonlocuzioni usare per dire che ci credo un numero fra 0 ed 1 in una scala che arriva a 100000) è che il primo avrà il riso ben sedimentato e l’acqua cristallina mentre il secondo sarà una torbida mistura.

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Il motivo “scientifico” è che i cristalli assumono una forma simmetrica solo nel caso percepiscono una fonte armonica attorno ad essi, mentre rimarranno ad uno stato caotico a campi di energia negativa (e la cosa vale sia per pensieri, parole, musica, testi, etc. etc.).

Insomma l’acqua non è completamente indifferente ai nostri stati d’animo, anzi, la condizioniamo e la “organizziamo” in base all’energia positiva o negativa che emaniamo.

Ora uno ci può credere o meno (proverò con i due vasetti, ma sono certo che il motivo per cui non vedrò alcuna differenza è che il mio scetticismo ha condizionato l’esperimento), ma alla “teoria”manca uno dei presupposti per renderla tale: NON è possibile fare una verifica sperimentale e riproducibile dei risultati. Ciò automaticamente la porta nel campo delle pseudo-teoria (e d’altronde anche il suo ideatore non aveva basi scientifiche… anche se questo potrebbe non voler dir nulla).

Il principio è comunque una deformazione di qualcosa di invece molto più reale, beh almeno realistico:

sostanze chimiche di natura organica e non organica, nonché molecole biologiche e composti organici complessi emettono, rispettivamente, singole frequenze elettromagnetiche o uno spettro di frequenze che corrisponde a quelle delle sostanze contenute.

Un po’ come dire che in un certo senso l’acqua potrebbe avere veramente una memoria elettromagnetica di ciò con cui è venuta in contatto, anche se di certo non delle emozioni umane. Per quelle bastiamo noi stessi.

WU

Elucubrazioni sul principio di Mach

La materia, la massa, per quanto concetti con i quali ci scontriamo quotidianamente da millenni (io le confezioni di bottiglie acqua le doterei di mini-rotelline) riservano ancora molte sorprese; è un dato di fatto.

Dal principio di equivalenza in poi ancora non ci è chiaro fino in fondo perché la massa ha le proprietà che la contraddistinguono. L’inerzia (in due parole … la tendenza dei corpi a mantenere il proprio stato di moto o di quiete…), ad esempio, da dove viene fuori?

Beh, secondo E. Mach, dall’interazione della massa in questione con il resto del cosmo. Ovvero:

L’inerzia di ogni sistema è il risultato dell’interazione del sistema stesso con il resto dell’universo. In altre parole, ogni particella presente nel cosmo ha influenza su ogni altra particella.

Assumiamo per un momento (con uno sforzo mentale non banale) che in tutto il cosmo vi sia solo un oggetto e noi siamo seduti di di esso. Beh, in questo caso non percepiremmo nessuna forza di inezia, indipendentemente dal moto dell’oggetto.

Ciò sarebbe una conseguenza del fatto che ogni moto che definiamo è un moto rispetto a qualcos’altro, rispetto ad un sistema di riferimento; è un moto relativo. Quindi, se consideriamo solo questo solitario oggetto non possiamo stabilire se si muove/ruota o meno e quindi se sussistono forze di inerzia o meno. E’ un po’ come dire che se dobbiamo faticare per sollevare la cassa di acqua la “colpa” è delle stelle lontane, la cui massa (complessivamente un visibilio) influisce sull’inerzia (praticamente una specie di pigrizia della massa) di ogni cosa… acqua compresa.

Un po’ una conseguenza del fatto che il sistema di riferimento assoluto non esiste, con buona pace di Newton.

La parte affascinante è pensare come una proprietà intrinseca della materia sia effettivamente derivata dall’interazione con il resto dell’universo: prendiamo la nostra inerzia dal cosmo.

Filosoficamente appagante.

WU

Very very very cold

One billionth of degree above the absolute zero. More than 100 000 000 times colder than the depths of space (a place already very cold).

It is like to say that this is the coldest point we might have ever seen. And, since temperature is energy and energy is matter, it is like to explore the deepest structure of energy and matter.

At these extremely low temperature matter behaves like waves more than particle; the state is known as the Bose-Einstein condensate. Ok, this is new, but not brand new.

Here, on the Earth I mean, we already succeeded to create such a state, but the boring gravity affecting everything causes matter to maintain such characteristics only for a fraction of second before to settle atoms towards the ground.

Well, the natural evolution of such experiment is to pack everything and send the equipment to the International Space Station (ISS); at least we know how it can be used besides for taking pictures…

The Cold Atom Lab (CAL) experiment is scheduled to be flown on the ISS in August 2017. The box features a powerful laser, a vacuum chamber and an electromagnetic “knife” to cancel out any gas particles energy. This correspond to having and almost motionless matter in absence of gravity, i.e. a Bose-Einstein condensate lasting for tens/hundreds of seconds!

CAL.png

Of course nothing is done for pure research and the technical repercussion of this experiment are on quantum computers and atomic clocks. The Bose-Einstein condensate state is also a “fluid” with zero viscosity (no viscosity means that there is nothing to slow it down dissipating the kinetic energy) thus also its possible applications on energy transmission can take advantage from this kind of experiments.

All in all, although the space is already very cold, making a tiny box even colder up there helps us here to imagine new concepts and applications. Technology evolving through experiments exploiting what we already have.

Arrangiarsi: taking out the most from everything.

WU

Kantrowitz limit

A.R. Kantrowitz era un arzillo vecchietto (non che sia sempre stato vecchio, ma è deceduto alla veneranda età di 95 anni “calcando le scene” fino alla fine) americano. Fisico ed inventore di questo e di quello.

Tanto per intenderci è stato uno dei primi (se non il primo) a proporre il concetto di propulsione laser per mandare carichi in orbita “sparando” fasci laser da terra. Fu uno dei pionieri e più grandi contributori in diversi campi, tipo meccanica dei fluidi, gasdinamica, magnetoidrodinamica, e via dicendo.

Ora, a parte riconoscere la genialità di Mr. Kantrowitz, mi ci sono imbattuto specialmente cercando di capire il concetto di “Limite di Kantrowitz“.

Prendiamo un condotto connesso ad una sorgente di vuoto. Il flusso di aria (mentre viene aspirata dalla pompa a vuoto) in tale condotto (assumendo un flusso di massa pari alla velocità di ingresso) aumenta man mano di velocità fino ad avvicinarsi a condizioni “di bloccaggio” in cui non si può superare la velocità locale del suono. Riducendo ulteriormente la pressione nel tubo la velocità del flusso non può aumentare, non potendo oltrepassare la velocità locale del suono. Questo il famoso limite di Kantrowitz che in sostanza blocca la velocità del flusso indipendentemente dall’ulteriore calo di pressione. Ovviamente un motore a getto (quelli degli aerei che fanno rumore senza eliche) deve accettare tale limite e non può spingere un flusso oltre Mach 1 al suo interno indipendentemente dall’aspirazione che il compressore è in grado di creare.

Tutto ciò è fantastico (e forse anche un po’ complesso). E la soluzione è sempre stata: stare sotto (o sopra nel caso di flussi che nascono già ipersonici) il fatidico limite. Un recente sistema di trasporto che promette faville (e dai che si capisce e comunque ne ho già sproloquiato almeno qui) propone però un’altra soluzione. La quale, nonostante i miei dubbi sull’intero sistema, devo riconoscere è geniale. Mettiamo un compressore sul muso della capsula (la quale viaggia a folle velocità nel tubo quasi-sottovuoto) che prende l’aria compressa dal davanti e la butta dietro per produrre anche spinta. Così rimaniamo sempre ben al disotto del limite di Kantrowitz e beneficiamo anche della compressione che noi stressi creiamo nel tubo muovendoci (ovviamente ci serve un metodo per partire, ma questa è un’altra storia).

In pratica sarebbe come mettersi dentro una grande siringa che aspira dal davanti per spingere il pistone dal dietro. Il tutto ad oltre 1000 km/h.

WU

Il principio di reciprocità

In principio era la reciprocità. Anche in seguito, fino alle innovazioni introdotte dalla stampa 3D (3D printing per fare i fighi).

Il principio di reciprocità (cercando di limitare al minimo ogni delirio di onnipotenza) è quel principio base che vi dice che se premete un materiale da una parte il materiale si sposta da un lato e possiamo misurare lo spostamento dall’altra parte. Ovvero, se premete su un foglio di carta si fa un “bozzo” dall’altra parte della stessa dimensione della “valle” che si crea sotto il vostro dito. Abbastanza semplice ed intuitivo.

Ma non è tutto, basta un po’ di astuzia ed una stampante 3D per far si che se voi premete da un alto… l’altro non se ne accorge neanche. Il materiale in questione è caratterizzato da una struttura interna regolare che con un misto di nano cubi e nano romboidi è in grado di trasmettere lo sforzo applicato in una direzione lungo la direzione trasversale.

In pratica è una rottura della simmetria della struttura interna della materia che rende il materiale peculiare… ed accende la nostra fantasia.

Un guanto fatto di questo materiale “annullerebbe” il senso del tatto; una protesi che può toccare, ma non sentirne lo sforzo; robot soffici che premono e non si deformano; scarpe che si allungano senza sollecitare la schiena ad ogni passo. E cosette del genere, a cui non avremmo neanche mai pensato (un grande benvenuto ai bisogni etero-indotti) se non avessimo avuto a che fare con un po’ di astuzia ed una bella stampante 3D.

WU

PS. Effettivamente il principio di reciprocità può anche applicarsi al campo giuridico-legale con interessanti sfaccettature di cooperazione fra popoli (poi che siano solo parole è un’altra storia):

Lo straniero è ammesso a godere dei diritti civili attribuiti al cittadino a condizione di reciprocità e salve le disposizioni contenute in leggi speciali.