E’ risaputo che fotografare una sorgente luminosa, ad esempio una lampadina, in movimento genera una fotografia con una scia luminosa. Succede quando fotografiamo un lampione da un’auto in corsa o i fari di un treno in corsa dalla banchina di una stazione. Ma cosa è fisicamente questa scia? In pratica la sorgente luminosa viene ripresa in istanti successivi da differenti pixel della CCD della macchina fotografica, che corrispondono a diversi pixel della fotografia risultante.
L’aspetto fisicamente rilevante è “in istanti successivi”. Se infatti la sorgente ha intensità non costante nel tempo (al contrario della luce solare, ad esempio) anche la scia non sarà uniforme e se ne possono trarre delle informazioni interessanti. In pratica si può creare un grafico (in un senso che chiarirò di seguito) della luminosità nel tempo della sorgente. Nel caso in cui si tratti di una lampadina alimentata dalla corrente elettrica della rete domestica, questo grafico definisce anche l’andamento nel tempo della corrente alternata che proviene dalle nostre centrali elettriche.
Ecco l’immagine ottenuta fotografando in movimento (movimento non particolarmente sbrusco, da destra verso sinistra, sostenuto da un treppiede, con tempo di posa 1/5 di secondo) una lampadina accesa la cui luce è stata fatta passare attraverso un foro praticato in una scatola che copriva la lampadina (per evitare il più possibile la luce diffusa):
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Si può notare come sia visibile che hai bordi della scia la luminosità descresce rapidamente ma in modo visibile, effetto dovuto all’apertura e chiusura del diaframma dell’obiettivo.
A questo punto ho usato un software utilizzato in fotometria e spettroscopia per l’analisi di immagini astronomiche, ma che fa al caso nostro anche in questo esperimento. Si tratta di DS9, dal nome della serie di Star Trek Deep Space Nine, sviluppato dall’Università di Harvard, nato per Linux ma disponibile anche per Windows Xp. Questo software può creare un grafico della luminosità dei pixel. Ecco cosa ho ottenuto:
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Come potete notare, in 1/5 di secondo (ovvero 0,2 s), ci sono 20 picchi dell’intensità luminosa della lampadina. Questo significa ovviamente che ce ne sono 100 in un secondo. La corrente elettrica della rete domestica fornisce energia alla lampadina con un’andamento di tipo sinuosidale come rappresentato in figura:
Questo significa che in pratica la corrente viene fatta passare alternativamente in un cavo della presa elettrica e nell’altro. Una lampadina ad incandescenza come quella che ho usato, rimane accesa, con intensità variabile, per tutto il tempo in cui riceve corrente (indipendentemente da quale cavo gliela fornisce) tranne che in tutti gli istanti in cui la differenza di potenziale è zero (nel grafico precendente sono i due punti segnati in blu). Il massimo della luminosità si ha sia per il picco positivo che per quello negativo (i punti in verde nel grafico). Per questo motivo l’intensità luminosa ha un numero doppio di picchi positivi rispetto alla corrente alternata. Infatti, matematicamente la funzione che meglio definisce l’andamento dell’intensità è il modulo del coseno:
In pratica abbiamo usato una macchina fotografica per assolvere un compito tipico di un oscilloscopio, strumento che visualizza il grafico nel tempo di una differenza di potenziale elettrico. Dal momento che la fotografia originale da me scattata raffigurava una scia luminosa della lunghezza di 1612 pixel e della durara di 0,2 secondi, ne deriva che la risoluzione massima di questa foto è di 0,00012 secondi (ovvero la risoluzione con cui si può costruire il grafico). In realtà, alla distanza a cui ho scattato la fotografia, la sorgente luminosa appariva un cerchio di 8 pixel di diametro, per cui la risoluzione effettiva si riduce a 0,00099 secondi, cioè circa un millesimo di secondo (corrispondente a 1 kHz). Gli oscilloscopi più costosi riescono a “vedere” frequenze fino a qualche GHz.
In conclusione si può affermare che lo strumento può essere migliorato adottando i seguenti accorgimenti:
aumentando la velocità di spostamento della fotocamera
diminuendo il tempo di posa (per evitare che la scia esca dal fotogramma)
allontanandosi dalla sorgente (in modo che occupi meno pixel possibile)
stabilizzare il movimento della fotocamera (sia come velocità lineare da rendere costante, sia per le vibrazioni del treppiede)
Al limite la mia macchina fotografica digitale può scattare foto con un’esposizione di 1/2000 s e una lunghezza diagonale di 3240 pixel, corrispondenti ad una risoluzione di ben 6,5 MHz, molto vicino alle prestazioni degli oscilloscopi adatti per lavorare con segnali audio e televisivi.
Infine un dovuto ringraziamento al Prof. De Bernardis per un’illuminante lezione sulle sorgenti luminose variabili e il Dott. Albino Carbognani per una foto pubblicata sulla sua pagina dedicata ai fulmini globulari che mi ha fatto ricordare la lezione di De Bernardis.
Questa sera, alle 22.20 circa, la mia ragazza ha assistito all’esplosione di un fulmine globulare delle dimensioni di 5-10 cm entrato in casa verso la fine di un temporale. E’ stato visibile per pochi secondi vicino all’ingresso di casa ed è esploso con un suono simile ad petardo rilasciando nell’aria odore di polvere da sparo. Ma, al contrario di un vero petardo, ha provocato il cortocircuito della base del suo telefono cordless ed è saltata la corrente elettrica, per l’intervento del salvavita. E’ infatti comune l’odore di zolfo e ozono dopo l’esplosione di un fulmine globulare. Non esiste ancora una teoria scientifica che spieghi completamente i fulmini globulari, anche perché sono solo 10 anni che vengono studiatati approfonditamente a causa della loro rarit e dell’errata convinzione degli scienziati che fossero solo credenze popolari. Ma le credenze popolari non fanno saltare la corrente.
I fulmini globulari, o ball lightning in inglese, sono una manifestazione dell’elettricit atmosferica, si presentano all’osservatore come “sfere” luminose di vario diametro (da un minimo di 2 cm ad un massimo di 10 m) in rapido movimento e sono osservabili preferenzialmente durante i temporali. Di solito non producono danni a cose o persone e liberano un’energia media di 160 kJ e possiedono una densit media di energia pari a 25 J per cm3.
In Italia è stato pubblicato un libro di divulgazione sull’argomento scritto dal dott. Albino Carbognani, del Dipartimento di Fisica all’Universit di Parma. Egli raccoglie testimonianze sui fulmini globulari e, dopo aver intervistato la mia ragazza, gli ho mandato queste informazioni
# Data/Ora/Luogo: 28/7/2006 – 22.20 – provincia di Pordenone
# Condizioni meteo (cielo sereno, nuvoloso, temporale ecc): verso la fine di un temporale
# Modalit di comparsa del BL (non osservata, materializzato, disceso dal cielo, entrato nella stanza, ecc): non osservata
# Il BL è comparso in seguito alla caduta di un fulmine? (sì, no): si
# Distanza minima (stimata) del BL (in metri): 1,5 metri (1,5-1,8m dal pavimento)
# Forma del BL (sfera, ellissoide, filamento, ecc): sferica
# Diametro (stimato) del BL (in centimetri): 5-10 cm
# Luminosit del BL (come una lampada da 50, 100, 200 Watt o superiore?): 100 watt
# Moto del BL (stazionario, moto rettilineo, moto vario, ecc): stazionario
# Colore/i presentato/i dal BL: bianco
# Aspetto della superficie del BL (uniforme, con fiammelle, con scintille, ecc): con raggi luminosi rettilinei
# Modalit di scomparsa (esploso, svanito, frammentato): esploso
# Durata dell’evento in secondi: istantaneo
# Variazione di luminosit prima della scomparsa (sì, no): no.
# Eventuali rumori uditi sia durante l’apparizione che nella fase di scomparsa: nella fase di scomparsa rumore simile a petardo
# Eventuali odori percepiti (ozono, zolfo, altro): zolfo
# Numero di altri testimoni: oculari, nessuno; odore e suono, 1;
# Eventuali effetti su animali domestici come cani e gatti (se presenti): paura del cane, ma durante tutto il temporale.
# Effetti su apparecchi elettronici: cortocircuito della base di un telefono cordless, il fulmine si trovava più o meno a met fra la cornetta e la base, acceso ma non durante una telefonata. La linea telefonica è rimasta funzionante e il telefono fisso, vicino al cordless e colleggato anch’esso alla linea telefonica, non ha subito danni.
AGGIORNAMENTO: La disposizione degli apparecchi telefonici collegati a partire dalla presa era: telefono fisso, filtro adsl, base del telefono cordless. Risultano bruciati il filtro adsl e la base del telefono cordless. Un fulmine “classico”, arrivando dall’esterno, avrebbe bruciato prima il telefono fisso e poi il filtro adsl che avrebbe, fondendosi, bloccato la corrente elettrica e salvato il cordless. E’ avvenuto il contrario, salvandosi il fisso, per cui l’ipotesi che il fenomeno sia proprio un fulmine globulare presente all’interno della casa è ulteriormente avvalorata.
AGGIORNAMENTO 2: Pochi secondi (max 5) prima dell’avvistamento del fulmine globulare è caduto nelle vicinanze un fulmine classico, provocando il black-out ad alcuni vicini di casa, ma non tutti.
E’ risultato, inoltre, che anche la presa elettrica a cui era collegata la base del cordless ha subito un cortocircuito (la presa appare annerita).
Ecco pronto il primo episodio della gloriosa scientifica semiseria serie di filmati “Physics at Home” (La fisica in casa). Il nome del primo episodio è “The proud glass” (Il bicchiere orgoglioso) che mostra la gloria del campo gravitazionale in azione nell’aiutare ad un bicchiere di rimanere sempre a testa alta. Come recita la descrizione inserita su YouTube
Now you can see the power of physics works out of laboratories!
iColorFolder è un bellissimo software open-source che permette di personalizzare facilmente il colore delle cartelle di Windows XP (qui gli screeshot). E’ inoltre possibile scaricare lo skinpack che contiene uno Skin Selector e un pacchetto di icone Apple-like. L’applicazione è molto semplice e leggera, a dispetto del risultato graficamente molto accattivante, perché usa la funzione nativa in XP di personalizzazione delle icone delle cartelle. Questa funzione di XP è raggiungibile dal menù contenstuale>Propriet >Personalizza>Cambia icona mentre installando iColorFolder è possibile cambiare il colore della certella direttamente dal menù contestuale>Color label.
Dopo 11 ore dall’Upload su YouTube i miei 4 video sui festeggiamenti al Circo Massimo, pubblicati nel precedente post, sono gi stati visti da 7.204 persone!
Dopo di che ho saputo con piacere che il mio post è stato scelto da Liberoblog, l’aggregatore blog di libero.it, per l’articolo “Il ritorno dei gladiatori: Video e foto di chi era al Circo Massimo a Roma per la festa degli Azzurri. Voi c’eravate? Raccontate le vostre emozioni”… un po’ di lettori in più non fanno mai male
AGGIORNAMENTO: Le mie foto scattate al Circo Massimo sono disponibili su Flickr qui nel nuovo account associato al mio photoniKBlog.
Ecco i 4 (numero non casuale) video migliori che ho realizzato con la mia digicamera dei feesteggiamenti a Roma, al Circo Massimo. In fondo è visibile il palco azzurro con tutti i giocatori della nazionale. Come per chi è stato a Woodstock, posso dire “Io c’ero”.
Circo Massimo 10 luglio 2006 – Gianluca Pessotto
Circo Massimo 10 luglio 2006 – Inno Nazionale
Circo Massimo 10 luglio 2006 – We are the champions
Circo Massimo 10 luglio 2006 – Siamo i campioni del mondo
Dopo il 1982, io avevo solo un anno e non mi ricordo un bel niente, ecco un’altra Coppa del Mondo. Questa invece sì che me la ricordo!
foto reuters
Fra le varie candidature, Fabio Cannavaro prossimo Presidente della Repubblica (come suggerito dalla Gialappa’s Band) e Gianluigi Buffon Santo Subito.
Per la cronaca ricordo solo la sequenza dei rigoristi senza macchia: Andrea Pirlo, Marco Materazzi, Daniele De Rossi, Alessandro Del Piero, Fabio Grosso.
Un parasole stellare per osservare i pianeti extrasolari Andrebbe collocato in orbita, a 25.000 chilometri di distanza da un telescopio spaziale
Un enorme parasole di plastica da lanciare nello spazio per schermare dalla luce abbagliante di una stella le ottiche di un telescopio spaziale che viaggia in tandem con esso a 25.000 chilometri di distanza: a questa idea dell’astrofisico Webster Cash dell’Universit del Colorado a Boulder la rivista Nature dedica la sua copertina odierna. Sagomato con una forma a stella, il parasole consentirebbe al telescopio spaziale di osservare con notevole dettaglio i pianeti extra-solari, oggi resi praticamente invisibili dalla prepotente luce delle loro stelle. Secondo i calcoli di Cash in questo modo si potrebbe diminuire di un miliardo di volte il fattore di disturbo rappresentato dalla luce della stella madre e, con le tecnologie correnti, si potrebbe riuscire a identificare sui quei remotissimi pianeti caratteristiche planetarie come oceani, continenti, calotte polari, ammassi nuvolosi e perfino identificare spettroscopicamente l’eventuale presenza di metano, ossigeno e acqua. Giunto a un milione e mezzo di chilometri dalla Terra, il “parasole” – di un diametro di quasi 50 metri – dovrebbe aprirsi e un piccolo propulsore dovrebbe permettere di ruotarlo in modo che le sue dentellature permettano il transito della luce riflessa dal pianeta in osservazione, ma non di quella proveniente direttamente dalla stella madre.
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Tratto da 
Pianeta Apple