I SUONI DELLA TERRA
Autore: Tony Phillips (Marshall Space Flight Center NASA)
Autore: Tony Phillips (Marshall Space Flight Center NASA)
Il nostro Pianeta è una fonte naturale di radio onde alla frequenza audio. La NASA ha recentemente posto in rete un ricevitore per la banda VLF, al Centro di Volo Spaziale di Marshall in Alabama. Qui ognuno potrà ascoltare in diretta, dalla propria casa, i suoni naturali emessi dalla nostra atmosfera quando incontra particelle provenienti dallo spazio profondo, ma anche in seguito ad interazioni che avvengono all'interno della stessa atmosfera.
Se gli esseri umani avessero antenne al posto delle orecchie, ascolteremmo una sorta di sinfonia di strani rumori provenienti dal nostro stesso Pianeta. Gli scienziati li chiamano con nomi esotici tipo tweeks, whistler e sferics. I nostri sensi li percepiscono come strani suoni simili a quelli che a volte appaiono nei film di fantascienza ma si tratta di cose reali.
Le emissioni radio di carattere naturale, per quanto non ascoltabili usualmente dalle nostre orecchie sono intorno a noi e permeano il nostro ambiente.
"Qualunque ambiente terrestre letteralmente canta al suono delle onde radio nelle frequenze audio" dice Dennis Gallagher, un fisico dello spazio che presta la sua opera al Centro di Marshall. "Le nostre orecchie non possono ascoltare queste radio onde direttamente, ma possiamo convertirle con l'aiuto di ricevitori per le VLF (Very Long Frequency, frequenze molto basse in inglese).
I ricevitori VLF sono assai semplici, per quanto non comuni presso le case anche dei più appassionati radioamatori. Questi ricevitori consistono solo di un'antenna ed un amplificatore del campo audio e sono sensibili alle radio onde con frequenze che vanno dalle poche centinaia di Hertz ai 10-12 kHz. A titolo di comparazione le radio AM che trasmettono le classiche emissioni radio broadcasting in onda media (RAI-BBC ecc.) operano su frequenze molto più alte: da 540 a 1600 kHz.
Chiunque abbia una connessione Internet potrà ascoltare i suoni naturali in VLF ogni volta che vorrà grazie ad un ricevitore INSPIRE che Gallagher ed i suoi colleghi del Centro di Volo Spaziale di Marshall hanno posto in rete e funzionante 24 ore al giorno a questo indirizzo:
http://www.spaceweather.com/glossary/inspire.html
E' questo un grande aiuto a tutti coloro che hanno interesse a capire cosa accade nella nostra atmosfera, almeno nelle VLF. Infatti fino ad ora gli appassionati erano costretti a trovarsi un luogo libero per quanto possibile da inquinamento elettromagnetico (60 Hz in America, 50 Hz nel resto del mondo) per cercare di ascoltare qualcosa dei delicati suoni naturali, usualmente nascosti dal fortissimo rumore prodotto dalla corrente di rete. Come ormai molti sapranno, è quasi impossibile ascoltare Radio Natura dalle nostre case, almeno che qualcuno non abbia la fortuna di vivere in ambienti fuori da città e paesi. In poche parole bisogna vivere in località lontane da condotti dell'alta tensione almeno un paio di km. Cosa non facile qui in Italia.
La fonte della maggior parte di emissioni VLF sulla Terra sono i temporali. I fulmini emettono una vasta gamma di impulsi radio in concidenza dei flash nel campo del visibile.
I suoni più usuali da ascoltare dalle nostre radio sono le sferics (da atmospherics), ovvero quei rumori secchi e gracchianti che coprono ampie zone del campo radio quando la nostra zona di ascolto (ma anche a qualche migliaio di km) viene investita da un temporale. Alcune di queste sferics riescono a viaggiare fino a compiere un completo giro intorno alla Terra grazie ud una serie di rimbalzi fra la Terra e la Ionosfera (uno strato di atmosfera ionizzato dalla radiazione ultravioletta del Sole). La Ionosfera che inizia a circa 90 km di altezza dal suolo terrestre, si estende per migliaia di km in altezza, creando un riflettore per le basse frequenze radio.
"La ionosfera e la superficie della Terra formano una guida d'onda naturale per i segnali VLF" spiega William Taylor Ricercatore del Centro di Volo Spaziale di Goddard. Le sferics che viaggiano per così tanto attraverso la guida d'onda diventano tweeks, producendo un suono musicale breve e secco ai nostri altoparlanti.
Il suono dei tweeks è di questo tipo perchè la componente in alta frequenza raggiunge il ricevitore prima della componente in bassa frequenza. Chiamiamo questo fenomeno dispersione ed è un risultato della propagazione attraverso la guida d'onda" , dice ancora Taylor.
Ogni guida d'onda ha un cutoff in base alla sua dimensione fisica. Più vicina sarà l'onda al cutoff, più piano viaggerà.
La frequenza di cutoff della guida d'onda per un pianeta delle dimensioni della Terra è di circa 3 kHz, che è la frequenza in cui mezza lunghezza d'onda si assesterà fra la superfice del pianeta e la ionosfera profonda. Onde con frequenza oltre il cutoff possono viaggiare attraverso la guida d'onda, cosa non possibile per frequenze più basse del cutoff.
Talvolta la ionosfera non trattiene i fulmini emessi dai temporali. Questi escono dunque dall'atmosfera e viaggiano verso lo spazio aperto seguendo le linee del Campo Magnetico terrestre che li guida fino a 10.000 km ed oltre sopra la superficie terrestre per poi re-incanalarli di nuovo verso la Terra.
"Gli impulsi creati dai temporali che viaggiano in questo modo sono altamente dispersivi, molto più dei tweeks" continua Gallagher. "Vengono chiamati whistlers per il loro suono simile ad un lento fischio dalle tonalità discendenti.
Il forte grado di dispersività dei whistlers è dato dal loro viaggiare per grandi distanze attraverso plasmi magnetizzati (un plasma è un gas ionizzato), che sono un mezzo fortemente dispersivo per i segnali VLF.
I fulmini colpiscono la Terra praticamente in maniera continua (circa 100 volte al secondo), quindi i suoni naturali in VLF possono essere ascoltati costantemente nella maggior parte del Pianeta. Come dice Gallagher "Il momento migliore per ascoltare è usualmente all'alba ed al tramonto, quando la densità degli elettroni è ottimale per la formazione della guida d'onda."
Ad Huntsville, Alabama, dove il ricevitore VLF Inspire è installato, l'alba corrisponde alle 12.00 UTC, mentre il tramonto è circa 10 ore più tardi nel periodo invernale.
"L'orario che va dalle 22.00 UTC alle 12.00 UTC è un ottimo periodo per ascoltare le VLF dal nostro ricevitore on line" dice Gallagher, visto che comprende il tempo che intercorre fra tramonto ed alba.
Dennis Gallagher ha costruito il ricevitore Inspire grazie ad un kit che Inspire Project (un progetto educational del Centro di Volo Spaziale di Goddard della NASA, diretto da William Pine, un insegnante di Fisica californiano) mette a disposizione di tutti coloro che sono interessati alla ricerca nel campo di radio natura. Negli Stati Uniti ha avuto un grande successo anche presso le scuole superiori e sono più di 1500 gli Istituti che vi hanno aderito, senza considerare i radioamatori.
Anche in altri Paesi del mondo Inspire Project ha avuto successo, specie fra i radioamatori e l'Italia è fra questi insieme a Inghilterra, Russia, Australia, Croazia ed Austria, per citare solo quelli di più antica adesione.
Taylor, Pine e tanti altri organizzano esperimenti per i membri della rete. Ad esempio nel 1994 fu organizzata una rete di ascolto attraverso il Nord America e l'Europa per monitorare i segnali VLF durante l'eclissi anulare di Sole.
Le osservazioni rivelarono come un momentaneo declino nella radiazione ultravioletta potesse influenzare la Ionosfera terrestre. Nel mese di Novembre degli anni 1999 e 2000 un ricevitore Inspire è stato posto su un pallone aerostatico che ha raggiunto l'altezza di circa 32000 km, nella stratosfera, per rilevare le emissioni in VLF create dallo sciame meteorico delle Leonidi nel loro impatto con la nostra atmosfera. Nello stesso tempo, a Terra, gli studenti aderenti ad Inspire potevano registrare gli stessi fenomeni con i loro ricevitori per ulteriori comparazioni e valutazioni.
Questo articolo è originariamente apparso su science@nasa in questo sito:http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast19jan_1.htm?list62368 nel Gennaio 2001.
Traduzione a cura di Flavio Gori
La fonte della maggior parte di emissioni VLF sulla Terra sono i temporali. I fulmini emettono una vasta gamma di impulsi radio in concidenza dei flash nel campo del visibile.
I suoni più usuali da ascoltare dalle nostre radio sono le sferics (da atmospherics), ovvero quei rumori secchi e gracchianti che coprono ampie zone del campo radio quando la nostra zona di ascolto (ma anche a qualche migliaio di km) viene investita da un temporale. Alcune di queste sferics riescono a viaggiare fino a compiere un completo giro intorno alla Terra grazie ud una serie di rimbalzi fra la Terra e la Ionosfera (uno strato di atmosfera ionizzato dalla radiazione ultravioletta del Sole). La Ionosfera che inizia a circa 90 km di altezza dal suolo terrestre, si estende per migliaia di km in altezza, creando un riflettore per le basse frequenze radio.
"La ionosfera e la superficie della Terra formano una guida d'onda naturale per i segnali VLF" spiega William Taylor Ricercatore del Centro di Volo Spaziale di Goddard. Le sferics che viaggiano per così tanto attraverso la guida d'onda diventano tweeks, producendo un suono musicale breve e secco ai nostri altoparlanti.
Il suono dei tweeks è di questo tipo perchè la componente in alta frequenza raggiunge il ricevitore prima della componente in bassa frequenza. Chiamiamo questo fenomeno dispersione ed è un risultato della propagazione attraverso la guida d'onda" , dice ancora Taylor.
Ogni guida d'onda ha un cutoff in base alla sua dimensione fisica. Più vicina sarà l'onda al cutoff, più piano viaggerà.
La frequenza di cutoff della guida d'onda per un pianeta delle dimensioni della Terra è di circa 3 kHz, che è la frequenza in cui mezza lunghezza d'onda si assesterà fra la superfice del pianeta e la ionosfera profonda. Onde con frequenza oltre il cutoff possono viaggiare attraverso la guida d'onda, cosa non possibile per frequenze più basse del cutoff.
Talvolta la ionosfera non trattiene i fulmini emessi dai temporali. Questi escono dunque dall'atmosfera e viaggiano verso lo spazio aperto seguendo le linee del Campo Magnetico terrestre che li guida fino a 10.000 km ed oltre sopra la superficie terrestre per poi re-incanalarli di nuovo verso la Terra.
"Gli impulsi creati dai temporali che viaggiano in questo modo sono altamente dispersivi, molto più dei tweeks" continua Gallagher. "Vengono chiamati whistlers per il loro suono simile ad un lento fischio dalle tonalità discendenti.
Il forte grado di dispersività dei whistlers è dato dal loro viaggiare per grandi distanze attraverso plasmi magnetizzati (un plasma è un gas ionizzato), che sono un mezzo fortemente dispersivo per i segnali VLF.
I fulmini colpiscono la Terra praticamente in maniera continua (circa 100 volte al secondo), quindi i suoni naturali in VLF possono essere ascoltati costantemente nella maggior parte del Pianeta. Come dice Gallagher "Il momento migliore per ascoltare è usualmente all'alba ed al tramonto, quando la densità degli elettroni è ottimale per la formazione della guida d'onda."
Ad Huntsville, Alabama, dove il ricevitore VLF Inspire è installato, l'alba corrisponde alle 12.00 UTC, mentre il tramonto è circa 10 ore più tardi nel periodo invernale.
"L'orario che va dalle 22.00 UTC alle 12.00 UTC è un ottimo periodo per ascoltare le VLF dal nostro ricevitore on line" dice Gallagher, visto che comprende il tempo che intercorre fra tramonto ed alba.
Dennis Gallagher ha costruito il ricevitore Inspire grazie ad un kit che Inspire Project (un progetto educational del Centro di Volo Spaziale di Goddard della NASA, diretto da William Pine, un insegnante di Fisica californiano) mette a disposizione di tutti coloro che sono interessati alla ricerca nel campo di radio natura. Negli Stati Uniti ha avuto un grande successo anche presso le scuole superiori e sono più di 1500 gli Istituti che vi hanno aderito, senza considerare i radioamatori.
Anche in altri Paesi del mondo Inspire Project ha avuto successo, specie fra i radioamatori e l'Italia è fra questi insieme a Inghilterra, Russia, Australia, Croazia ed Austria, per citare solo quelli di più antica adesione.
Taylor, Pine e tanti altri organizzano esperimenti per i membri della rete. Ad esempio nel 1994 fu organizzata una rete di ascolto attraverso il Nord America e l'Europa per monitorare i segnali VLF durante l'eclissi anulare di Sole.
Le osservazioni rivelarono come un momentaneo declino nella radiazione ultravioletta potesse influenzare la Ionosfera terrestre. Nel mese di Novembre degli anni 1999 e 2000 un ricevitore Inspire è stato posto su un pallone aerostatico che ha raggiunto l'altezza di circa 32000 km, nella stratosfera, per rilevare le emissioni in VLF create dallo sciame meteorico delle Leonidi nel loro impatto con la nostra atmosfera. Nello stesso tempo, a Terra, gli studenti aderenti ad Inspire potevano registrare gli stessi fenomeni con i loro ricevitori per ulteriori comparazioni e valutazioni.
Questo articolo è originariamente apparso su science@nasa in questo sito:http://science.nasa.gov/headlines/y2001/ast19jan_1.htm?list62368 nel Gennaio 2001.
Traduzione a cura di Flavio Gori
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