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Fisica

Un modello globale per le precipitazioni estreme

Piogge estreme in regioni del globo molto distanti tra loro possono avere un’origine comune. La scoperta di questo fenomeno e di un meccanismo che spiega il collegamento regolare di questi eventi di precipitazioni piovose permetterà di migliorare i modelli sia meteorologici sia climatici globali

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La Senna fuori dagli argini in seguito a piogge estreme. (© agefotostock / AGF)

Precipitazioni estreme che si verificano in regioni molto distanti del globo sono collegate fra loro secondo schemi specifici. Per esempio, precipitazioni estreme in Europa possono precedere di circa cinque giorni lo stesso fenomeno in India, senza che si verifichino fenomeni analoghi nelle regioni intermedie.

Questo non significa, osservano gli autori dello studio, che le piogge in Europa causino la pioggia in Pakistan e India, ma che fanno parte di uno stesso schema di circolazione atmosferica in cui le piogge europee sono innescate per prime.

La scoperta dell’esistenza di modelli globali su larga scala per eventi di precipitazioni estreme, pubblicata su “Nature”, permetterà di testare e migliorare i modelli meteorologici e climatici globali, portando a previsioni più accurate.

Niklas Boers, del Potsdam Institute for Climate Impact Research, e colleghi hanno scomposto il globo in un numero elevato di”spicchi”, e su questa griglia hanno riportato le informazioni relative alle precipitazioni estreme, basandosi sui dati satellitari ad alta risoluzione dal 1998 in poi. Infine, i ricercatori hanno calcolato quanto ciascuno spicchio fosse in sincronia o sfalsato rispetto agli altri, rilevando per esempio che gli eventi estremi nei monsoni estivi dell’Asia meridionale sono in media legati a eventi nelle regioni dell’Asia orientale, dell’Africa, dell’Europa e del Nord America.

precipitazioni estreme

Le linee rosse che partono dal nord dell’India mostrano modelli meteo locali, mentre le linee blu mostrano modelli globali che collegano eventi di precipitazioni estreme. In particolare, le strutture blu sopra l’Europa indicano che le precipitazioni estreme nell’India settentrionale possono essere previste da eventi precedenti in Europa. (Cortesia Boers et al. 2019)

Successivamente, combinando questi dati con le conoscenze sui movimenti dell’atmosfera, gli scienziati hanno individuato un possibile meccanismo in grado di spiegare le associazioni regolari rilevate. Queste regolarità sembrano essere prodotte dalle cosiddette onde di Rossby, movimenti impetuosi di grandi masse d’aria grandi che si spostano come correnti a getto sotto  forma di onde di enorme lunghezza d’onda (anche di 1500 chilometri), indotte dal movimento di rotazione terrestre.

La mia speranza – ha detto Boers – è che i nostri risultati aiutino a prevedere le precipitazioni estreme e le relative inondazioni e frane soprattutto nelle aree tropicali, come il nord-est del Pakistan, il nord dell’India e in Nepal. Negli ultimi anni ci sono stati diversi eventi di questo tipo, con conseguenze devastanti, come l’alluvione del 2010 in Pakistan”.





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Detective presso Computer Crime Research Center. Investigazioni Roma. Ingegneria Elettronica e delle Telecomunicazioni Seminario Analisi del Crimine Violento Università di Roma

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Fisica

I satelliti capricciosi che confermano la teoria di Einstein

Il parziale fallimento del lancio di due satelliti della costellazione Galileo, il sistema spaziale europeo di navigazione, è servito a confermare la validità della relatività generale. Collocati per errore in orbite inutili per la navigazione, i due satelliti sono stati usati per effettuare un nuovo esperimento fisico destinato a mettere nuovamente alla prova la teoria di Einstein

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Nell’agosto 2014 un razzo ha lanciato il quinto e sesto satellite del sistema di navigazione globale Galileo, la risposta da 11 miliardi di dollari dell’Unione Europea al GPS degli Stati Uniti. Ma i festeggiamenti si sono trasformati in delusione quando è apparso chiaro che i satelliti erano stati lasciati alle “fermate” cosmiche sbagliate. Invece di essere collocati in orbite circolari ad altitudini stabili, erano rimasti bloccati in orbite ellittiche, inutili per la navigazione.

L’incidente, tuttavia, ha offerto una rara opportunità per un esperimento fisico fondamentale. Due gruppi di ricerca indipendenti – uno guidato da Pacôme Delva dell’Osservatorio di Parigi, in Francia, l’altro da Sven Herrmann dell’Università di Brema, in Germania – hanno monitorato i satelliti alla ricerca di “buchi” nella teoria generale della relatività di Einstein.

“La relatività generale continua a essere la descrizione più accurata della gravità, e finora ha resistito a un gran numero di test sperimentali e osservazionali”, dice Eric Poisson, fisico all’Università di Guelph, in Ontario, che non è stato coinvolto nelle nuove ricerche. Tuttavia, i fisici non sono stati in grado di fondere la relatività generale con le leggi della meccanica quantistica, che spiegano il comportamento dell’energia e della materia a scala molto piccola. “Questa è una ragione per sospettare che la gravità non sia ciò che ha descritto Einstein”, dice Poisson. “Probabilmente è una buona approssimazione, ma c’è dell’altro.”

La teoria di Einstein prevede che il tempo passi più lentamente vicino a un oggetto massiccio, e quindi un orologio sulla superficie terrestre dovrebbe ticchettare più lentamente rispetto a uno su un satellite in orbita. Questa

dilatazione temporale è nota come redshift gravitazionale. Qualsiasi sottile deviazione da questo modello potrebbe fornire ai fisici indizi per una nuova teoria che unifichi gravità e fisica quantistica.

I due satelliti Galileo, malgrado fossero poi stati spinti su orbite più vicine a quelle circolari, stavano ancora “salendo e scendendo” di circa 8500 chilometri due volte al giorno. I team di Delva e Herrmann hanno osservato per tre anni in che modo le variazioni di gravità che derivavano da questi spostamenti alteravano la frequenza degli orologi atomici superprecisi a bordo dei satelliti.

In un precedente test sul redshift gravitazionale – condotto nel 1976, quando il razzo suborbitale Gravity Probe-A fu lanciato nello spazio con un orologio atomico a bordo – i ricercatori avevano osservato che la relatività generale prediceva lo spostamento di frequenza dell’orologio con un’incertezza di 1,4 × 10 alla -4.

I nuovi studi, pubblicati lo scorso dicembre sulle “Physical Review Letters” (1, 2), hanno nuovamente verificato la previsione di Einstein e aumentato la precisione di un fattore 5,6. Così, per ora, la teoria centenaria continua a regnare.

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(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” l’8 febbraio 2019





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Un piccolo testimone della formazione del sistema solare

Nella remota fascia di Kuiper, oltre i confini dell’orbita di Nettuno, è stato individuato per la prima volta un asteroide con un diametro di appena 1,3 chilometri. La presenza in quella regione del sistema solare di corpi celesti così piccoli, che risalgono alle prime fasi di formazione dei pianeti, era stata prevista 70 anni fa, ma finora la loro ricerca era andata a vuoto

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Raffigurazione artistica del corpo celeste appena scoperto. (Cortesia Ko Arimatsu)

Un asteroide di appena 1,3 chilometri di diametro è stato scoperto per la prima volta nella fascia di Kuiper, agli estremi margini del sistema solare. La scoperta, illustrata su “Nature Astronomy”, suggerisce che oggetti di dimensioni analoghe o poco superiori – risalenti all’inizio dell’epoca di formazione dei pianeti – siano molti di più di quanto si credesse.

La fascia di Kuiper è un insieme di piccoli corpi celesti situati oltre l’orbita di Nettuno, fra i quali si annovera anche Plutone, dopo il suo declassamento, nel 2006, da pianeta a pianeta nano.

Come gli asteroidi che si trovano fra Marte e Giove, si ritiene che anche quei corpi siano residui della fase di formazione del sistema solare, quando, aggregandosi in gran numero, diedero origine ai pianeti.

Tuttavia, a differenza degli oggetti della fascia interna, che sono stati alterati dal costante bombardamento di radiazioni provenienti dal Sole e dalle frequenti collisioni, quelli della fascia di Kuiper – sparsi in un volume di spazio immenso e lontani dal Sole  – devono essere rimasti sostanzialmente nelle condizioni originarie.

I modelli di formazione dei pianeti prevedono da oltre  70 anni l’esistenza di oggetti di diametro compreso fra uno e pochi chilometri oltre l’orbita di Nettuno, oggetti però troppo piccoli e poco visibili per essere osservati direttamente anche dai telescopi più potenti.

Ko Arimatsu dell’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone, e colleghi sono ora riusciti a scoprirne uno ricorrendo a un metodo indiretto, detto delle occultazioni, che misura la variazione della luce proveniente da una stella quando un oggetto passa davanti a essa. Usando solo due piccoli telescopi e monitorando 2000 stelle per 60 ore, i ricercatori sono riusciti a individuare un evento di  occultazione coerente con il passaggio davanti a una stella di un oggetto di 1300 metri di diametro.

Considerato il numero ridotto di stelle prese in esame e di ore di osservazione, osservano gli autori, le probabilità di registrare un evento simile sembravano molto basse. Il successo dell’impresa suggerisce quindi che il numero di corpi celesti di quelle dimensioni sia molto superiore a quello finora stimato.

Inoltre, commenta Arimatsu, “questa è una vera vittoria per piccoli progetti. Il nostro team aveva meno dello 0,3 per cento del budget dei grandi progetti internazionali, eppure siamo riusciti a fare una scoperta che non era riuscita a progetti ben più grandi. Ora che sappiamo che il nostro sistema funziona, studieremo più in dettaglio la fascia di Kuiper, ma abbiamo gli occhi puntati anche sulla Nube di Oort”.





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Tracce di vita nello spazio: trovati alcuni precursori del dna

Il telescopio Alma ha permesso di scoprire, intorno a una protostella simile al Sole, molecole di gliconitrile, un composto chiave nei processi che portano alla formazione del dna e dell’rna. Ed ora gli scienziati studieranno se ci sono molecole di rna e dna nello Spazio

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Nel mezzo interstellare non tutto è polvere. Un gruppo internazionale di astronomi ha scoperto, intorno a una stella nella Via Lattea, la presenza di alcune molecole prebiotiche, di glicolonitrile (HOCH2CN), che sono precursori dell’rna e del dna. Queste molecole, in pratica, giocano un ruolo importante nella formazione dell’rna e del dna. Il composto di gliconitrile è stato rintracciato intorno a una stella in formazione (nome Iras16293-2422 B). Queste tracce possono essere utili per studiare la presenza di molecole di dna e rna nello Spazio. Lo studio è pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Secondo una teoria scientifica accreditata, chiamata “ipotesi del mondo a rna”, all’origine della vita sulla Terra, subito dopo la sua formazione, c’erano proto-forme di vita – genomi primordiali – basati solo sull’rna, prima che comparissero organismi viventi dotati del dna (le cui tracce risalgono probabilmente a circa 3,7 miliardi di anni fa).

Sia il dna che l’rna sono composti da basi azotate che a loro volta sono formate da altre molecole, che sono precursori del dna e dell’rna. Oggi, gli scienziati cercano di capire come si sono generate queste macromolecole biologiche, studiandone le tracce anche nello Spazio.

La scoperta di oggi, che riguarda la presenza di molecole di gliconitrile nello Spazio, è stata possibile attraverso le osservazioni del telescopio Alma (Atacama Large Millimeter/submillimetre Array), in Cile.

Le molecole sono state individuate in prossimità di una protostella, cioè di una stella ancora in formazione, in cui nubi di gas e polveri si stanno contraendo, un processo che è avvenuto anche quando si è formato il Sistema solare. La protostella si trova a 450 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione di Ofiuco. Questa costellazione è posizionata all’interno di una regione chiamata Rho Ophiuchi, ricca di giovani stelle nelle prime fasi della loro evoluzione.

dna

(foto: Crediti: ESO/Digitized Sky Survey 2; Davide De Martin; Inaf. Rho Ophiuchi)

“Il glicolonitrile – commenta Victor M. Rivilla dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), che ha preso parte allo studio – è una molecola molto interessante dal punto di vista astrobiologico perché è considerata un ingrediente chiave per formare alcuni mattoni fondamentali della vita, come i nucleotidi dell’rna e dna, e anche aminoacidi come la glicina, presente in molte proteine”. In tempi recenti, un gruppo di ricerca guidato da Rivilla ha scoperto, sempre col telescopio Alma, anche un altro precursore dell’rna, la cianometanimina, all’interno di una nube molecolare sempre nella nostra galassia.

Nel 2017, inoltre, nella stessa zona di formazione stellare, un gruppo di ricerca che include anche Rivilla, aveva scoperto, intorno a stelle nella fase precoce della loro formazione e sempre simili al Sole, tracce di isocianato di metile, un composto che ha la stessa formula chimica del glicolonitrile scoperto oggi, anche se ha proprietà fisiche e un comportamento diverso (è infatti un suo isomero). Anche questa molecola è un precursore dell’rna e del dna. Insomma, nello Spazio ci sono composti che sono gli stessi che hanno dato luogo alle macromolecole biologiche che contengono tutte le informazioni genetiche per lo sviluppo della vita. Un tassello in più nel puzzle dell’astrobiologia.





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Wired

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5 star review  Difficile spiegare per me.Ho conosciuto i Bambini di Satana tramite mio figlio e ho trovato tanti argomenti interessanti,a volte scomodi,che i perbenisti non affrontano.Grazie ragazzi

thumb Susy Barini
12/30/2017

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