Sherlock Holmes e i misteri della scienza

Per i ragazzi della IICs e IIICl...
La lettura in preparazione dell'attività della Settimana della Scienza che organizzeremo con la Prof.ssa Gargini.
E' un racconto intitolato
"Il caso dell'aristocratico che si dilettava di scienza" tratto dalla raccolta "Sherlock Holmes e i misteri della Scienza" di Coline Bruce, Raffaello Cortina Editore, 1997.

Da questo racconto, per chi è interessato, sarà tratta una sceneggiatura per una breve piece di teatro scientifico, che rappresenteremo durante la Settimana della Scienza del prossimo anno, e che affiancherà la presentazione del Pendolo di Foucault che realizzeremo insieme.

Cosa c'entra il Pendolo di Foucault? Per scoprirlo... buona lettura, e auguri di Buone Feste....

Il Pendolo di Foucault

Una copia del racconto è reperibile al link
Sherlock Holmes e i misteri della scienza

Palle di neve sporca - o meglio palle di sporco innevato (2) - La fine.

Il vivaio dei nuclei cometari si ritiene che sia una zona esterna all'orbita di Plutone e degli altri oggetti transnettuniani della Fascia di Kuiper, detta Nube di Oort. Per ora è solo ipotizzata, ma si spera che la sonda Voyager, che ha da poco abbandonato il sistema solare interno, possa dare indizi al riguardo.

Questa Nube sarebbe costituita da miriadi di corpi simili, che all'improvviso, probabilmente a causa di perturbazioni gravitazionali (qualcuno in passato evocò l'Oscura compagna del Sole, Nemesi), inizierebbero a precipitare all'interno del sistema solare, seguendo orbite molto eccentriche e anche non complanari con le orbite planetarie, dirigendosi quindi verso il sole.
Le orbite delle comete possono essere in qualche caso anche paraboliche o iperboliche, ciò significa che la cometa effettua un solo passaggio senza mai più tornare. Se invece l'orbita è, seppur molto eccentrica, ellittica, la cometa è destinata a compiere più passaggi. Se si tratta di una cometa a breve periodo, essa rimane vincolata non solo dall'azione gravitazionale del Sole, ma anche di Giove e Saturno.
Cosa accade al nucleo cometario, quando precipita nel sistema solare interno? Avvicinandosi al sole, le sue componenti più volatili, cioè i ghiacci, iniziano a sublimare, sotto l'azione dell'energia solare.
Ci si potrebbe chiedere perchè non fonda, se c'è ghiaccio d'acqua, perchè non si formano laghi sulla sua superficie? in fondo i crateri potrebbero fare da catini...

La cometa Lovejoy, ancora in vita. Per gentile concessione/rapina dal caro Giovanni Todesca.

La spiegazione è una questione di passaggi di stato nelle condizioni in cui la cometa si trova a viaggiare.
Provenendo da zone freddissime (pochi gradi sopra lo zero assoluto) e senza l'azione di una pressione atmosferica esterna (anche la pressione nello spazio interplanetario è bassissima, pochi mmHg) , la fusione è impossibile.
Si può seguire quanto accade nella spiegazione che fornirò nel primo video-tutorial, discutendo il fenomeno col diagramma di stato alla mano.
Grazie alla subilmazione, intorno al nucleo si inizia così a formare una chioma di gas d'acqua, di ammoniaca e metano (quando ci sono), ma anche di polveri varie che si levano dalla superficie. La chioma tenderebbe a formare un''atmosfera polverosa intorno al nucleo, se non vi fosse l'azione del vento solare che soffia via tali gas, facendo loro raggiungere la velocità di fuga, e sbavandoli progressivamente.
Da questa già menzionata bava cosmica si forma la coda di della cometa.
L'urto delle particelle del vento solare, elettroni, protoni e nuclei di elio, ionizza poi gli atomi e le molecole, producendo le parti della coda costituite da ioni.
Le code ioniche sono sempre dirette radialmente in direzione opposta al sole, e si dispongono in modo più o meno rettilineo, quelle delle polveri seguono più fedelmente la madre lungo l'orbita e per inerzia sono curvate. Il vento solare cioè agisce come una sorta di setaccio gravitazionale ed elettrico... separando la coda nelle diverse parti.

La coda in ogni caso resta arretrata mentre la cometa si avvicina, e fa da avanguardia quando la cometa torna negli spazi siderali, alleggerita progressivamente di materiale, e destinata quindi a consumarsi sempre più nei passaggi successivi, con ripercussione anche sulle caratteristiche della sua orbita (deve essere conservato il momento angolare).

Spero che a questo punto sia più o meno tutto chiaro.... comprese le risposte alle domande dei giorni precedenti....

ma eccone ancora alcune per chi osasse rispondere (giuro, niente voto...)

1- Come apparirebbe il sistema solare dallo spazio interstellare a causa della presenza della Nube di Oort?
2- Quanto disterebbe la famigerata Nube secondo le stime?

=== INTERMEZZO=== The highest, driest, windiest and coldest... Have a nice Anta-Day!!!

"Antarctica is the highest, driest, windiest and coldest continent on Earth..."

Con questa frase, che pare un memento introduttivo da girone dell'inferno  che apre qualsiasi pubblicazione, testo divulgativo, sito sull'Antartide, ti ripassi in un momento il superlativo assoluto degli aggettivi inglesi "corti", come li chiamo io.

L'Antartide da Google Earth

E oggi è il compleanno dell'Antartide, l'Antarctica Day. In questa data si celebra infatti la stipula del Trattato Antartico, che il primo dicembre del 1959, in piena guerra fredda, portò 12 paesi a sedersi a un tavolo a Washington e a domandarsi: cosa ne facciamo di questo straordinario pianeta sconosciuto?... ops... continente!...Forse conviene che ci mettiamo d'accordo e lo salvaguardiamo, almeno lui. E giunsero a questo trattato, di cui riporto gli articoli ripresi da wikipedia, con i termini chiave evidenziati:

• Article 1 – The area to be used for peaceful purposes only; military activity, such as weapons testing, is prohibited but military personnel and equipment may be used for scientific research or any other peaceful purpose;
• Article 2 – Freedom of scientific investigations and cooperation shall continue;
• Article 3 – Free exchange of information and personnel in cooperation with the United Nations and other international agencies;
• Article 4 – The treaty does not recognize, dispute, nor establish territorial sovereignty claims; no new claims shall be asserted while the treaty is in force;
• Article 5 – The treaty prohibits nuclear explosions or disposal of radioactive wastes;
• Article 6 – Includes under the treaty all land and ice shelves but not the surrounding waters south of 60 degrees 00 minutes south;
• Article 7 – Treaty-state observers have free access, including aerial observation, to any area and may inspect all stations, installations, and equipment; advance notice of all activities and of the introduction of military personnel must be given;
• Article 8 – Allows for good jurisdiction over observers and scientists by their own states;
• Article 9 – Frequent consultative meetings take place among member nations;
• Article 10 – All treaty states will discourage activities by any country in Antarctica that are contrary to the treaty;
• Article 11 – All disputes to be settled peacefully by the parties concerned or, ultimately, by the International Court of Justice;









• Articles 12, 13, 14 – Deal with upholding, interpreting, and amending the treaty among involved nations.

Oggi i paesi aderenti sono 50. L'Italia c'è stata da sempre, coi nostri ricercatori e le nostre basi (Base Zucchelli, sul mare, e la Concordia tra i monti, ma questa però non affonda). 
E sull'Antartide tornerò, eccome se tornerò...

Palle di neve sporca - o meglio palle di sporco innevato (1)

Si inizia allora a parlare di nucleo cometario e poi verrà la chioma, come si forma, come si allunga per poi  trasformarsi in coda. Quello di ISON pare che sia uscito mal ridotto dall'incontro ravvicinato con Ra, il Dio Egizio del Sole.

Il compito di studiare più approfonditamente com'è fatta la coda di una cometa fu affidato alla sonda Stardust, che nel 2004  si immerse in quella della cometa WILD2, raccogliendone le particelle, proprio come fa un retino da farfalle.
Invece, con l'operazione DEEP IMPACT del 2005, gli scienziati della NASA provarono a bombardare con un proiettile di rame la superficie del nucleo della cometa Tempel 1 per cercare di capire come fosse costituito.

Il materiale che si ottenne dal bombardamento del nucleo, scagliato nello spazio alla stessa maniera delle scene conclusive del film Armageddon, fu poi esaminato con gli spettrometri, strani strumenti che faranno rivoltare lo stomaco dei miei ex studenti delle quinte di oltre un ventennio, e su cui per pietà dei piccini sorvolo, per ora!
Gli spettrometri rivelarono qualcosa di inaspettato. Tempel 1 infatti risultava ben diversa da quell'idea di palla di ghiacci misti (ammoniaca, acqua, metano) con tracce di materiale organico, sudicio appunto, che se ne aveva fino ad allora, e così descritta nei libri di scuola.
Più che di una palla di neve sporca, pareva proprio che si trattasse una palla fatta di sporco con un po' di  neve sopra, formato in particolare da:

- silicati (olivine, pirosseni, minerali presenti anche nel comune basalto)
- carbonio in varie forme
- ghiaccio e vapore d'acqua
- carbonati
- idrocarburi ( in particolare idrocarburi aromatici policiclici o IPA)
- solfuri.

L'apoteosi per i chimici, ma anche per i geologi. E perchè no, per i biologi... Insomma, la natura ancora una volta sembra andare oltre le divisioni disciplinari, ce n'è per tutti i gusti.

D'altronde già la più delicata sonda Giotto, dell'Ente Spaziale Europeo (ESA), che nel 1986 aveva avuto un fly-by con il nucleo della cometa di Halley, riportando molte immagini della sua superficie, aveva già fornito molte informazioni simili.
Un nucleo cometario non sferico, ma bitorzoluto, pieno di crateri da impatto, come nel caso degli asteroidi.

Se qualcuno degli dei si diverte a rifornirsi nella nube di Oort e a lanciare ogni tanto qualche oggetto verso l'interno del sistema solare, ecco non son certo palle di neve, ma vere e proprie sassate. E un po' ce lo meritiamo.
 La foto è Tempel 1, reperibile da: http://www.nasa.gov/centers/goddard/images/content/170729main_Tempel_1_impact.jpg

Colpi di coda... colpi di timone (Gilberto Govi). Come ISON ti gioca brutti scherzi.

ISON si è svampata. Mentre ero quasi pronta per postare il prosieguo del post precedente (che comunque verrà, ma dopo), questa mi fa lo scherzo, passa in perielio (=punto più vicino al Sole, nell'orbita fortemente eccentrica=ellisse molto schiacciata), e quando "risòrte"fuori è pressoché svampata.
Capita con orbite di questo tipo, ti avvicini troppo e alla fine ti bruci. Una metafora della vita. E' bello rischiare, ma poi finisce che a forza di rischiare ti bruci.
Niente di personale ISON, il commento di Link2Universe di poche ore fa... un necrologio... purtroppo ISON ci ha lasciati.. o giù di lì.

http://www.link2universe.net
Ma come per incanto, quando ormai si recitava il "recameterna" (requiem aeternam), qualcosa rispunta, qualcosa che ha la coda, scampata non svampata, al sole.

Ma per far coda occorre... un timone!... per dirla con il grande Govi.

Gilberto Govi

E meno male, dovevo ancora parlare del nucleo e della chioma. Ci sta che adesso diventi ancora più bella.
Chi scampa da un rischio mortale, ha più gioia di vivere.

VIVA ISON, VIVA KEPLERO, VIVA NEWTON... MA ANCHE VIVA THYCO!

Colpi di coda - anzi code. Come si può far chimica con le comete.

Si fa presto a dire "la cometa è quella cosa che ha la coda".
In effetti se così fosse, la si chiamerebbe caudata probabilmente, non cometa. Che deriva infatti dal latino coma, chioma. E la Coma berenicae, la chioma della regina Berenice, moglie del Faraone Tolomeo, che sacrificò i suoi splendidi capelli affinché il marito tornasse dalla guerra - ovvio, subito accontentata dagli Dei, che ne fecero una bella costellazione - la dice lunga, sulle chiome.
Insomma cometa perchè ha la chioma, non la coda, per incominciare.
La coda si sviluppa solo quando la cometa, in orbita grandemente eccentrica e magari non complanare con l'eclittica, cioè con l'orbita della Terra e (quasi) degli altri pianeti degni di questo nome, si avvicina al Sole. Come e perchè si formi, lo vedremo. Ma partiamo dalla coda a parlare di cometa, e poi si procederà all'incontrario, ché per motivi di chimica per ora ci risulta più interessante. La chioma e il nucleo cometario, verranno poi, per ragionar di chimica organica, di biochimica, e perchè no, di vita.
Dunque questa coda. Ma se gli astronomi scoprono che, invece di una coda SOLA, una cometa ne può mostrare anche 2, 3 o 5,  le cose si complicano. Code non sparpagliate ai quattro venti, ma belline ordinate. E il responsabile guarda un po' di venti è solo uno, quello solare.
Gira che ti rigira, il Sole c'entra sempre e dappertutto.
Da cosa è formata la coda biforcuta? Polveri e ioni. Polveri come quelle che ci sono sui mobili di casa? Più o meno.
E con gli ioni come la mettiamo? mica sono tutti uguali! E infatti gli ioni positivi, fatti di nuclei di idrogeno (detti pur protoni) o di elio (elioni, particelle alfa, come li volete) sono responsabili della formazione di una biforcazione. Quelli negativi, praticamente elettroni!, ne fanno un'altra. Le polveri, neutre per lo più, fan la terza. Ma ripeto, ce ne possono essere anche di più, in base alla natura delle varie particelle.
Se si guarda bene la foto dell'altro giorno, la cometa ISON al momento dello scatto ne mostrava già due, vedremo se ne  compariranno altre.

Per il momento, si segue il suo cammino dal sito della NASA

http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a010000/a011200/a011222/index.html

e si prova a rispondere a queste domande:
1) si può individuare tra le due code della ISON, qual è quella fatta da ioni e quale quella fatta da polveri?
2) cos'è responsabile della formazione di queste particelle, che una cometa lascia al suo passaggio, come una bava di  lumaca cosmica?

AL POST DEI POSTERI, L'ARDUA SENTENZA...

... ci godiamo Lovejoy (si spera)

Mentre si aspetta ISON, stanotte sveglia alle 00:300 - 01:00.
Dovrebbe esserci Lovejoy, nel bel mezzo del Grande Carro, proprio come tanti anni fa accadde per Hale-Bopp proprio davanti alla terrazza della camera, imponente nella notte scura senza luna, che ci feci una delle prime foto digitali. Strisciate ovviamente... perchè non ho il motorino da inseguimento.  Pochi secondi di otturatore aperto ti bastano per capire quanto veloce ruoti il cielo. Anzi, la Terra, ma con Tolomeo ci si intende lo stesso. Ma la soddisfazione fu grande. Una cometa!
E stanotte la levataccia, al freddo e al buio della notte fiorentina, spero che mi faccia fare il bis.
Sento già la vocina che aggiunge in fondo a bis.... CHERA!