Effetto di Coriolis

E' una deviazione dei venti dovuta alla rotazione terrestre. L'aria si sposta da una zona di alta pressione verso una zona di bassa pressione: la direzione dei venti e' quindi molto indicativa per individuare la zona perturbata e quella piu' serena. Inoltre i venti in quota sono correnti con bassa pressione atmosferica; i venti di terra sono correnti di alta pressione. Se non esistesse la rotazione terrestre, lo spostamento delle masse di aria calda su quelle di aria fredda sarebbe lineare. La rotazione della terra fa si che nell'emisfero nord le masse d'aria si spostino da ovest verso est, quindi le perturbazioni o cicloni, provengono, nel caso dell'Europa, dall'oceano Atlantico e si dirigano verso l'oriente. I grossi spostamenti di aria costituiscono i fronti atmosferici: sia che siano prodotti da aria calda (fronte caldo), sia che siano prodotti da aria fredda (fronte freddo), sono sempre portatori di precipitazioni, seppure con conseguenze e riscontri diversi fra loro. Notare la differenza di rotazione dei venti tra alta pressione (senso orario) e bassa pressione (senso antiorario).

Tipologia di nubi

Fulmini

Un fulmine è originato da due differenze di potenziale elettrico prodotte tra la nube e il terreno sottostante. Ogni nube si carica di molta elettricità (forse a causa dello sfregamento tra loro delle gocce d'acqua, mosse dal vento e formanti la nube). Questa elettricità si scarica sul terreno durante il temporale.

Esistono due tipologie di fulmini: la prima consiste in una scarica elettrica da nube a terra; la seconda da terra a nube. Sono molto più frequenti le seconde, come si può notare dai rilevamenti fatti dal sistema di controllo dell'attività eletttrica, presente nella pagina principale. Queste due tipologie sono dovute proprio al tipo di carica elettrica formatasi.

La grandine

La risalita dell'aria calda fino a 10 km di quota, ove le temperature sono sotto zero °C, produce la condensazione dell'umidità. Entro un'ora dall'inizio del processo la pioggia è forte. Il vento esistente permette ai chicchi di grandine di risalire e scendere più volte nella nube e di caricarsi di maggior acqua di volta in volta, che andrà ad ingrandire il chicco di ghiaccio. Raggiunto un peso oltre al limite consentito dai venti, si produce la grandinata ed il dissolvimento della nube con pioggia leggera.

Le carte del tempo

Tutte le informazioni che servono a produrre una previsione o piu' semplicemente a fare il punto sulla situazione meteo del momento, sono raccolte su piu' carte, ricche di simboli particolari e indicanti dei precisi dati. Ecco un esempio di cartina meteorologica al suolo:

Le zone cicloniche (di bassa pressione) appaiono indicate con la lettera 'B' (in alcune carte di lingua inglese con la lettera 'L' -low-); le zone di bel tempo o alta pressione sono indicate con la lettera 'A' (in lingua inglese 'H' -high-); i fronti di perturbazione sono le vere cause di precipitazioni e si estendono da nord a sud. Uno di questi fronti parte dall'Islanda per arrivare fino alle coste atlantiche del Portogallo, dove si trova una vasta area anticiclonica. Le zone di bassa pressione sull'Europa, hanno il loro epicentro sulla Polonia e sull'Egeo. Le frecce nere indicano aria fredda proveniente da nord, che produce vaste precipitazioni anche nevose. Queste correnti di aria fredda si scontrano con le Alpi svizzere, e scendendo verso la pianura padana creano su questa tempo terso e innalzamento delle temperature. Questo vento e' detto fohn: si verifica quando tra nord e sud delle Alpi vi e' una grossa differenza di pressione: a nord alta pressione e a sud (in pianura) una bassa pressione diretta verso l'Adriatico. Il vento e' di per se freddo: nel risalire le Alpi fino alla cima si raffredda in media di 1 grado ogni 100 metri, il vapor acqueo si condensa, producendo nuvole e precipitazioni nevose; scendendo oltre le cime delle Alpi verso sud, avviene l'effetto opposto: le nuvole scompaiono e il vento si surriscalda creando un tepore che innalza le temperature. Le linee che circondano e delimitano le zone cicloniche e anticlicloniche sono dette isobare e rappresentano i punti ove la pressione atmosferica e' uguale. La pressione in questo caso è espressa in millibar o hPa (ettoPascal): 1mb o hPa = 0,750 mm Hg (millimetri di Mercurio). Circa le previsioni, si puo' immaginare, in un'analisi semplicistica e superficiale, che tutta questa situazione sia in movimento verso est e dunque i due fronti sull'Atlantico siano in movimento verso l'Europa, cosi come la vasta area di alta pressione sul Portogallo, si estenda sul Mediterraneo. Esistono, infine, carte al suolo, prodotte con informazioni provenienti da punti di rilevamento terrestri; carte in quota, normalmente prodotte con dati provenienti dalle sonde lanciate nell'atmosfera. Quest'ultime sono meno dettagliate, ma importantissime perche' indicano i grandi movimenti delle masse d'aria che creano le vaste zone cicloniche e anticicloniche.

Il meteosat

Con il lancio dei satelliti e' stato dato un valido aiuto ai meteorologi e alla diffusione di massa della meteorologia. Le fotografie provenienti dal Meteosat, il principale satellite meteo europeo, rispecchiano piu' fedelmente e sono decisamente piu' chiare di qualunque cartina disegnata. Il Meteosat e' un satellite geostazionario, quindi posto in un punto fisso e con la stessa velocita' di rotazione della terra. Si trova sul meridiano 0, di Greenwich, a 36000 km da terra, pesa circa 700 Kg e misura 2 X 3 metri circa. Girando su se stesso, fotografa la superficie terrestre inviando ogni 30 minuti sulla terra un'immagine formata da 25 milioni di punti. Quest'immagine e' composta da informazioni assunte negli spettri del visibile e dell'infrarosso e la sua struttura e' paragonabile ad una immagine televisiva a righe. Queste informazioni raggiungono il centro di Darmstadt, in Germania, dove vengono elaborate, ricostruite e rese comprensibili. Quindi sono inviate nuovamente verso il satellite, che le riflettera' verso la terra affinche' tutti i centri meteo possano riceverle.

Ecco un esempio di fotografia all'infrarosso dell'Europa prodotta dal satellite Meteosat. Le zone rappresentate dal bianco sono aree fredde, e indicano fronti di aria fredda, nello specifico nubi molto spesse e alte, comunque indice di perturbazione; le zone scure sono aree calde: notare sul deserto africano l'area calda, sulla Russia una vasta zona fredda, sull'estremo settore Atlantico una vasta zona ciclonica e sull'Italia un'area di alta pressione. Purtroppo da queste immagini non si possono rilevare le nubi basse causa di temporali.

NOAA

Esistono altri satelliti altrettanto importanti e detti polari, i quali ruotano attorno alla terra passando sui poli e attraversando l'equatore. I piu' famosi fanno parte della famiglia NOAA, e sono quelli che interessano maggiormente l'Europa. Essi compiono circa 12/16 giri ogni 24 ore intorno alla terra ad una altezza che varia da 800 a 1600 km: quindi la stessa zona viene sorvolata due volte, una di notte ed una di giorno. Trasmettono immagini riprese continuamente, quasi sempre deformate nell'aspetto, a causa della grande velocita' di crociera. Le informazioni sono pero' dettagliatissime, grazie alla quota bassa: vengono rilevati addirittura i temporali, le citta', i fiumi.

Ecco una strisciata prodotta da un NOAA:

Quest'immagine al visibile rappresenta lo stato delle nubi cosi' come sarebbero viste, se scattassimo una fotografia normale, come quelle che riproducono i nostri panorami terrestri. Le nubi sono dunque rappresentate dalle parti bianche della fotografia. Un satellite polare impiega circa 15 minuti ad attraversare da orizzonte ad orizzonte la zona di osservazione; durante questi minuti invia a terra righe che compongono l'immagine del terreno che sta sorvolando. Questo e' il motivo della distorsione delle mappe che formano il risultato dell'immagine. Queste immagini sono utilissime (se al visibile) per evidenziare nubi di tipo temporalesco, quindi localizzate.

La foto a sinistra e' un'altra immagine ripresa da un satellite NOAA. La freccia color arancio indica Londra, quella verde, Milano. Si puo' notare anche la catena delle Alpi, i Pirenei, il Po con i suoi principali affluenti. In basso, lungo tutta la fotografia e' inserita una scala di tonalita' di grigio: ogni sfumatura corrisponde ad una precisa temperatura. Dalle varie tonalita di grigio si deduce immediatamente la temperatura al suolo, riportata dal satellite.

Una splendida immagine colorata di un uragano presente sul confine messicano, il cui nome e' Aletta.

Fare previsioni

Poter prevedere il futuro e' stato da sempre uno degli scopi principali dell'uomo. Cosi' lo e' anche per le previsioni del tempo: basterebbe indagare un po' sui detti popolari e sui proverbi contadini, per scoprire quanti tentativi ci sono stati, e ci sono tuttora, per scoprire se piovera' o sara' sereno. Molti di questi detti sono senz'altro non corretti, ma altri hanno delle basi scientifiche. Per esempio: cielo a pecorelle, pioggia a catinelle e' sicuramente poggiato su una verita' scientifica (vedi descrizioni delle nubi, alto-cumuli). Ma per fare delle previsioni serie e affidabili, per i professionisti che hanno necessita' di avere delle informazioni attendibili, esistono strutture che fanno dell'osservazione meteo una professione. Nel settore aeronautico e' fondamentale per gli aerei avere delle informazioni meteo affidabili e sempre aggiornate. Sono state create delle trasmissioni radio dette Volmet, sulle frequenze dedicate al controllo del traffico aereo, che funzionano 24h al giorno per 365 giorni all'anno. Queste emissioni vengono aggiornate ogni 20 minuti e sono presenti nei maggiori aeroporti. Forniscono la temperatura, il punto di rugiada (importantissimo per valutare la possibilita' di formazione di nebbia: se la temperatura dell'aria e' prossima al punto di rugiada, la nebbia ha grosse probabilita' di formarsi), la pressione barometrica, lo stato del cielo, la presenza di nubi, di quale tipo e a quale altezza, la visibilita' in metri. Queste trasmissioni dedicate agli aerei in avvicinamento, sono estremamente utili anche al meteorologo hobbista, che magari abita nel raggio di qualche chilometro dall'aeroporto. Gli aerei che compiono rotte molto lunghe, quindi ad altezze considerevoli, trasmettono continuamente informazioni sulle condizioni dell'aria e della zona che stanno percorrendo. Questi dati, sotto forma di numeri, secondo uno standard preciso, permettono ai meteorologi di avere una mappa della situazione in alta quota, e soprattutto, agli altri aerei che seguono, di evitare le zone turbolente o con presenza dei cosiddetti 'vuoti d'aria'. Queste trasmissioni vengono riprese da stazioni terrestri e ridiffuse in onde corte, quindi via radio, in tutto il mondo. E' cosi' possibile sapere quali condizioni atmosferiche sta incontrando un aereo, in un punto preciso della terra. Nel settore navale esistono dei bollettini meteo diffusi ogni ora, attraverso i canali marittimi, che sono ovviamente rivolti alle condizioni del mare. Alcune grandi stazioni terrestri diffondono in onde corte delle carte meteo, di settori specifici e riguardanti la zona in cui sono presenti le stazioni stesse. Queste trasmissioni, diffuse come fax, vanno via via scomparendo, surclassate dai satelliti e dalle reti di informazione come internet.
Come abbiamo visto, non mancano i canali per poter avere dati ed informazioni sulla situazione e poter azzardare delle previsioni. Le stesse trasmissioni di cui abbiamo parlato, in molti casi, diffondono anche previsioni sulle 24 o 48 ore. Con un po' di nozioni di base, un po' di esperienza, dettata anche solo dall' osservazione costante dell'evoluzione del tempo, e' possibile ottenere delle buone capacita' di previsione. Ad esempio, chiunque abiti in pianura padana, a ridosso delle Alpi, sa che le perturbazioni provenienti da nord/nord-ovest, raramente producono pioggia in Piemonte, perche' le Alpi proteggono la regione. Al contrario le perturbazioni che arrivano dal Mediterraneo, sono estremamente cariche di umidita', e, se si scontrano con il vento freddo, proveniente da nord, presente in molti casi, possono provocare grandi nevicate, anche in pianura, a bassa quota. Tutte queste nozioni, anche se non sono la regola assoluta, molte volte sono valide per stimare un'evoluzione del tempo, nell'arco di qualche ora. Certo e' che i meteorologi professionisti, si basano su statistiche che poggiano su milioni di informazioni reperite anno dopo anno, sui satelliti, sulle miriadi di stazioncine, che sparse su migliaia di chilometri, propongono continuamente dati. Nonostante questo, a volte, le previsioni non sono corrette, a dimostrazione che sono tanti i fattori e le cause che possono interagire tra loro, da far si' che si verifichi una svolta imprevista, mandando in fumo ore di lavoro. Fare previsioni a lungo termine e' ancora estremamente difficile, soprattutto a livello capillare. Sono al contrario migliorate le previsioni ad ampio raggio ed a breve termine, grazie al supporto delle immagini satellitari, che sono la vera 'fotografia' della situazione, e non una costruzione in laboratorio.

Consiglio pratico

Ecco un consiglio pratico per fare una previsione semplice (vedi effetto coriolis). E' un semplice modo per valutare dove si trova il nucleo di bassa pressione, rispetto alla nostra posizione.

Il Dobson e l'ozono

E' provato che le radiazioni ultraviolette possono provocare tumori della pelle o alterare il corredo genetico delle cellule. E' sempre più importante dunque conoscere l'intensità delle radiazioni ed il loro grado di pericolosità, prima di esporsi al sole! Durante l'arco della giornata le ore di maggiore irraggiamento del sole corrispondono alle ore di maggior radiazione UV, e partono verso le ore 11 per terminare intorno alle ore 16.

Che cos'è un'Unità Dobson? Un'unità dobson è la misura fondamentale usata nella ricerca sull'ozono. Dobson, uno dei primi scienziati che ha condotto ricerche (1920 - 1960), ha disegnato 'lo Spettrometro', lo strumento standard usato per misurare l'ozono dal suolo. Lo spettrometro di Dobson misura l'intensità di radiazione UV solare su quattro lunghezze d'onda, due delle quali sono assorbite dall'ozono e due non lo sono. L'illustrazione mostra una colonna d'aria, 10 gradi x 5 gradi, sopra il Labrador, Canada. L'ammontare di ozono in questa colonna è misurato nelle Unità di Dobson.

Se tutto l'ozono in questa colonna fosse compresso (0°C e 1 atmosfera), formerebbe una fetta approssimativamente spessa 3 millimetri.

1 Unità di Dobson (DU) è per definizione 0,01 millimetri; in questo esempio lo strato di ozono sopra il Labrador è dunque 300 DU.

Valori dell'indice UV

L'indice UV è l'unità di misura universale, indicante il grado di intensità delle radiazioni ultraviolette; maggiore è l'indice e minore è il tempo trascorso per variare la condizione (per es: arrossamento) di un tipo di pelle 1 (pelle bianca, delicata). A sinistra tabella dei valori, con rispettive precauzioni per la protezione della pelle (clicca sopra per ingrandire)

Tabella dei danni alla pelle per esposizione ai raggi UV

Utilizzo della tabella: verificare l'indice UV corrente e confrontare i danni prodotti alla pelle in corrispondenza dei minuti di esposizione al sole. (clicca sull'immagine per ingrandirla)

Evoluzione dell'indice UV nel corso degli anni, a San Diego, California: evidente l'aumento durante i mesi estivi e nel corso degli ultimi anni.(clicca sull'immagine per ingrandirla)

Radiazione Solare

La radiazione solare è un parametro meteorologico peculiare, per cui merita una particolare introduzione teorica.

La radiazione solare ha il massimo d'intensità intorno a 0.474 mm (visibile), mentre la sua energia è praticamente quella corrispondente alle onde fra vicino ultravioletto e vicino infrarosso: oltre il 95% tra 0.3 e 2.5 mm e per la maggior parte nel visibile, tra 0.4 e 0.7 mm.

L'intensità della radiazione solare a 150 milioni di chilometri dal Sole (pari alla distanza media della terra dallo stesso) è di circa 1370 W/m²; tale valore viene indicato come "costante solare" e rappresenta l'intensità della radiazione solare che raggiunge il pianeta Terra al di fuori dell'atmosfera (che invece attenua l'intensità della radiazione che giunge al suolo).

L'asse terrestre è inclinato di 23° ½ rispetto al piano dell'orbita; questo fatto determina le stagioni e una variazione notevole dell'intensità della radiazione che colpisce nei diversi periodi dell'anno una data località, specie se lontano dall'Equatore. Ad esempio, in Friuli Venezia Giulia, utilizzando una latitudine media di 46° N, la radiazione solare incide a mezzogiorno del solstizio d'inverno con un angolo di circa 20°, mentre a mezzogiorno nel solstizio d'estate con un angolo di 67°. In inverno, inoltre, si hanno solo 7/8 ore di luce contro le 15/16 dell'estate; ciò fa sì che l'energia totale che ci raggiunge al solstizio d'estate possa essere circa 5 volte superiore a quella dell'inizio inverno (ovviamente con cielo sereno).

L'atmosfera attenua la radiazione solare a causa delle molecole che la compongono, che riflettono, assorbono e diffondono la radiazione; anche piccole particelle di polveri in sospensione e gli aerosol limitano la radiazione (ad esempio le polveri emesse dai vulcani). In particolar modo il vapore acqueo e le goccioline sospese possono attenuare fortemente la radiazione solare, quindi le nubi sono un ostacolo notevole per la radiazione solare. La parte più densa e ricca di polveri e vapore acqueo dell'atmosfera è costituita dai 15 km più vicini alla superficie terrestre (grossomodo la Troposfera). Va ricordato, tuttavia, che in passato varie eruzioni vulcaniche hanno portato consistenti quantità di polveri, gas e aerosol nella Stratosfera, fino ad un'altezza di quasi 50 km dal suolo (famosa a proposito l'eruzione del vulcano Krakatoa in Indonesia del 1883 e ancor di più quella di Tambora del 1815 che determinò il noto "anno senza estate" del 1816, con vari riferimenti storici alla sconfitta di Napoleone a Waterloo del 1815). Quest'ultima eruzione è ricordata come la peggiore degli ultimi 1.000 anni ed ha provocato gravi carestie, anche in Europa, per la marcata diminuzione della temperatura.

In realtà, come sopra ricordato, la presenza dello strato atmosferico determina una sostanziale diminuzione della radiazione che raggiunge il suolo (al livello del mare), anche in assenza di nubi e di vapore acqueo. Tale diminuzione è tanto più marcata quanto più inclinato è il raggio incidente rispetto alla superficie terrestre, dovendo, il raggio stesso, percorrere un percorso più lungo nell'atmosfera che ne attenua l'intensità.

Radiazione Solare Massima (Livello Mare, 46°N):

Evapotraspirazione

L'evapotraspirazione consiste nella quantità d'acqua (riferita all'unità di tempo) che dal terreno passa nell'aria allo stato di vapore per effetto congiunto della traspirazione, attraverso le piante, e dell'evaporazione, direttamente dal terreno. E' spesso indicata nei manuali con la sigla ET.

L'unità di misura è il mm (millimetro), inteso come altezza della massa d'acqua evaporata e traspirata, oppure il m3/ha (metro cubo ad ettaro). Essendo un fenomeno climatico inverso a quello delle precipitazioni, per convenzione si usa il millimetro in modo da rendere la grandezza direttamente comparabile con le precipitazioni. In ogni modo, tenuto conto che una massa liquida di 1 mm d'altezza che si estende su una superficie di 1 ha occupa il volume di 10 m3, 1 mm di evapotraspirazione equivale ad un consumo di 10 m3/ha.

I fattori che determinano l'ET sono:

• La temperatura
• L'umidità atmosferica
• Il vento
• La pressione atmosferica

Dati registrati oggi a Pecetto Torinese

Mappa mondiale delle placche tettoniche

I confini delle placche sono i punti di maggior densità di eventi sismici, a causa del movimento delle stesse. La placca dell'Oceano Pacifico è in movimento verso nord-ovest. Da qui tutti i terremoti che si sviluppano nelle isole Kuril, in Russia, e nelle isole ad est dell'Australia. (Clicca sull'immagine per ingrandirla).

Definizione delle suolo della pianura padana

Le Alpi si sono formate in seguito al raccorciamento e sovrascorrimento verso W e NW della placca Adriatica sulla placca Europea; gli Appennini si sono generati in seguito alla subduzione della zolla Adriatica che si muove verso W (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Forze sull'Italia

La spinta verso gli Appennini da ovest innalza la catena montuosa ma produce una compressione della placca adriatica provocando una subduzione della stessa e una spinta verso le Alpi.

La spinta verso gli Appennini da ovest innalza la catena montuosa ma produce una compressione della placca adriatica provocando una subduzione della stessa e una spinta verso le Alpi.(clicca sull'immagine per ingrandirla)

Spostamento della costa ovest americana lungo la falda di S. Andrea

Disegno significativo dei movimenti e della velocità di spostamento del terreno. (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Sviluppo di un terremoto

Durante il verificarsi di un terremoto, dall'ipocentro (epicentro se riportato in superficie) si sviluppa una grande quantità di energia. Questa energia produce un vero e proprio spostamento di materia sotto forma di onde. Queste onde si propagano in tutte le direzioni (così come un sasso lanciato in uno stagno) e sono di vari tipi.

Il nucleo della terra blocca il diffondersi solo di alcuni tipi di onda, creando una zona 'buia', non invasa da energia, dalla parte opposta del evento nell'emisfero terrestre.

La zona azzurra nel disegno è la zona non raggiunta dalle onde secondarie, la zona rossa la parte non raggiunta dalle onde primarie.

Possono poi registrarsi anche molte riflessioni delle onde principali (da parte del nucleo o della crosta terrestre) e che sono avvertite in momenti differenti.

Le onde P o primarie

Sono onde molto veloci e create dalla compressione della materia. Sono le prime a raggiungere un rilevatore (sismografo) e attraversano corpi solidi o fluidi. (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Le onde S o secondarie

Sono onde più lente e create dalle rocce colpite di taglio; producono un'ondulazione e non attraversano i fluidi. (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Le onde Love

Sono onde di superficie, più lente anche delle secondarie, scuotono il suolo in senso orizzontale e sono estremamente dannose per i fabbricati. (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Le onde Rayleigh

Onde di superficie anch'esse, sono paragonabili alle onde del mare. L'oscillazione prodotta è un movimento rotatorio. (clicca sull'immagine per ingrandirla).

Animazioni sugli effetti delle onde sugli edifici

Rilevazione dell'epicentro

Ogni sismografo registra un sismogramma che evidenzia una differenza di arrivo tra la onda primaria e la secondaria, diversa, a seconda della lontananza del sismografo dall'epicentro del sisma. Ogni stazione quindi sa a quale distanza si verificato il sisma, ma non ne conosce la direzione di provenienza. Sono necessarie almeno tre stazioni di rilevamento, che formano tre cerchi che combaceranno in un solo punto, al fine di conoscere il luogo esatto dell'evento e quindi la direzione di provenienza delle onde.

La figura rappresenta la rilevazione di un terremoto da parte di tre simografi dislocati in posti distanti tra loro.

Rappresentazione delle onde in un sismogramma

Esempio di sismogramma di un evento registrato dalla stazione MeSis: sono evidenziati i vari tipi di onde. L'epicentro del sisma si trovava a circa 1500 km dal sismografo, in Grecia. (clicca sull'immagine per ingrandirla)

Altro esempio il sismogramma del terremoto del 26 dicembre 2004 (Sumatra).

Scala Richter e scala Mercalli

Le due scale vengono sovente confuse e mal interpretate. La Richter misura l'energia sviluppata nell'ipocentro di un sisma. La scala Mercalli rileva i danni causati dall'evento. E' chiaro che i danni prodotti non dipendono solo dall'intensità del terremoto, ma dalla conformazione del terreno, dalla profondità dell'ipocentro, dalla struttura degli edifici, dalla popolosità della zona ecc. Per questo motivo gli studiosi utilizzano pressochè solo la scala Richter definendo così la 'Magnitudo' di un evento.

Si calcola che un grammo di Trinitrotoluene - TNT che esplode nel sottosuolo, sviluppi un'energia dell'onda sismica pari a 22 milioni di erg. La bomba del 1945 di Hiroshima può essere paragonata alla potenza corrispondente a Magnitudo 5: una M 7 si può indicare grossolanamente come 1000 volte la quantità di tonnellate di tnt della bomba di Hiroshima.

Ecco di seguito le scale Richter e la scala Mercalli confrontate secondo parametri standard

La radioattività

GLI ATOMI

La radioattività è un fenomeno naturale esistente da sempre.

Consiste nella trasformazione (decadenza) di nuclei di atomi instabili che, durante la loro trasformazione, emettono particelle (fotoni).

Gli atomi sono composti da un nucleo (contenente protoni e neutroni, nell'immagine rossi e blu) e dagli elettroni che ruotano attorno al nucleo. Il numero di protoni di ogni elemento (numero atomico, uguale al numero di elettroni) varia e caratterizza l'elemento.
Il numero di neutroni per ogni elemento invece, può variare, creando gli isotopi di quell'elemento.

Gli isotopi in natura sono quasi tutti stabili, tranne qualcuno che presenta un gran numero di protoni e/o neutroni. Quelli artificiali, creati dall'uomo, sono i maggioranza instabili.

Questa continua trasformazione spontanea in altri isotopi con emissione di particelle si definisce radioattività.

In natura esistono 90 elementi e circa 270 isotopi, mentre tra quelli artificiali ci sono il cobalto-60 (usato in radioterapia), il plutonio-264 (utilizzato nelle centrali atomiche).

La radioattività

IL DECADIMENTO RADIOATTIVO

Il processo di trasformazione di un isotopo radioattivo in altro isotopo, si definisce disintegrazione o decadimento radioattivo.
Il decadimento radioattivo può durare pochissimo tempo oppure, al contrario, tantissimi anni. La vita media del radioisotopo del Potassio-40, ad esempio, ha una vita media di 1,8 miliardi di anni.

Il tempo di dimezzamento di un radioisotopo, è il tempo necessario perchè la metà degli atomi radioattivi subisca una trasformazione spontanea.

Esistono tre tipi di decadimento radioattivo:

Esempio di decadimento dell'Uranio-238 in Torio-234. Le radiazioni alfa sono poco penetranti, addirittura un semplice foglio di carta è sufficiente a bloccarle.

Il nucleo emette un elettrone e un antineutrino di tipo elettronico e si trasforma in un nucleo con numero atomico, ma stesso numero di massa. Un esempio è il decadimento del Cobalto-60 in Nichel-60. Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle alfa, ma possono essere completamente bloccate da piccoli spessori di materiali metallici (ad esempio, pochi millimetri di alluminio).

Il nucleo non si trasforma, ma entra in uno stato di energia inferiore, emettendo un fotone. Avviene solitamente con un decadimento alfa o beta: l'atomo risulta ancora instabile dopo una emissione alfa o beta e si libera dell'energia in più emettendo una radiazione gamma.

Quest'ultima è molto penetrante e può essere bloccata da strati di sostanze molto dense e stabili come il piombo.

UNITA' DI MISURA

Le radiazioni prodotte dai radioisotopi interagiscono con la materia con cui vengono a contatto, trasferendovi energia. Tale apporto di energia, negli organismi viventi, produce una ionizzazione delle molecole. La dose di energia assorbita dalla materia caratterizza questo trasferimento di energia. Gli effetti possono essere irrilevanti o più o meno dannosi, a seconda della dose di radiazioni ricevuta e della loro tipologia.(clicca sull'immagine per ingrandire)

L'unità di misura della radioattività è il becquerel (Bq). Un Bq corrisponde a una disintegrazione al secondo. Poichè questa unità di misura è assai piccola, la radioattività si esprime molto spesso in multipli di Bq.

L'unità di misura della dose assorbita dalla materia a seguito dell'esposizione alle radiazioni ionizzanti è il Gray (Gy). Un Gy corrisponde a una quantità di energia di un Joule (J) assorbita da un kilogrammo di materia. Per la misura delle dosi di radiazioni assorbite dall'uomo, o più precisamente per una misura degli effetti biologici dovuti alla dose di radiazioni assorbita, è stato introdotto il concetto di dose equivalente, che tiene conto della dannosità più o meno grande, a parità di dose, dei vari tipi di radiazioni ionizzanti. In questo caso, l'unità di misura è il Sievert (Sv). Di uso più comune è il sottomultiplo millisievert (mSv), pari a un millesimo di Sv. Ad esempio, una radiografia al torace comporta l'assorbimento di una dose di circa 0,14 mSv. La dose annualmente assorbita da ogni individuo per effetto della radioattività naturale è in media di 2,4 mSv per anno.

Il limite massimo di dose stabilito dalla legge italiana per le persone è 1 mSv per anno al di sopra della dose naturale di radiazioni (20 mSv per lavoratori impegnati in attività che prevedono l'uso o la manipolazione di radioisotopi).

EFFETTI SULL'UOMO

I danni sull'uomo possono essere diversi: dipende dalla quantità di isotopi e dal tempo di esposizione agli stessi.

Ognuno di noi è esposto mediamente ogni anno a 2,4 MilliSievert, equivalenti a 100 radiografie del torace. Le parti più sensibili agli effetti radioattivi sono il midollo osseo e la tiroide. Tutti gli organi esposti possono produre tumori di vari tipi, a seconda del tempo di esposizione. Tempo non misurabile esattamente al fine di scongiurare ogni eventualità di malattia.

Il principale effetto della radioattività è la rottura delle catene del DNA o la loro modifica. L'effetto è la morte cellulare e/o la creazione di cellule anomali (effetto della mutazione) come appunto quelle tumorali.

Dosi ed Effetti clinici

Livelli di rischio

L'importanza del monitoraggio radioattivo

Oltre al monitoraggio ambientale è importante valutare eventuali aumenti improvvisi di radioattivià che potrebbero, oltre ad allarmare coloro che vivono in quell'area, essere un dato importante per conoscere, insieme ad altre stazioni di monitoraggio, la direzione della nuvola interessata da radioattività.

Radioattività ambientale indicativa nelle principali città italiane:

radioattività naturale e artificiale

Nella radioattività naturale si distinguono due componenti, una di origine terrestre e l'altra extra-terrestre. La prima è dovuta ai radionuclidi primordiali contenuti in varia quantità nei materiali inorganici della crosta terrestre (minerali, rocce) fin dalla sua formazione.

La seconda è costituita dai raggi cosmici, anche conosciuti come "Radiazione di fondo". I principali radionuclidi primordiali sono, il Potassio (K-40), il Rubidio (Rb-87) e gli elementi delle due serie radioattive dell'Uranio (U-238), e del Torio (Th-232).

La radioatività artificiale se non controllata potrebbe avere conseguenze devastanti come si vede dall'immagine a sinistra (clicca sull'immagine per ingrandire).

Il RADON

Un discorso a parte merita il Radon. Elemento n. 86 della tavola periodica, è un gas inodore, invisibile e incolore, non pericoloso di per se ma instabile e quindi radioattivo. Si è conosciuto solo nel momento in cui si sono sviluppati strumenti in grado di riconoscerlo.
Gli isotopi del Radon si formano nelle rocce contenenti Uranio, Radio e Torio e attraversano facilmente molte sostanze porose come il terreno, le rocce, e anche la plastica. Si diffondono facilmente nell'aria e nell'acqua e vengono da esse trasportati.

La concentrazione di radon nell'aria esterna è circa un millesimo della sua concentrazione nel terreno.

Una casa con fondamenta, pareti, pavimenti e tetto può essere considerata simile a un secchio rovesciato e intrappola il radon, soprattutto se tutte le finestre della casa sono chiuse. In queste condizioni, il radon potrebbe essere da 10 a 100 volte più concentrato che all'esterno.

Dato che nei paesi sviluppati si vive gran parte del tempo al chiuso, al lavoro, a scuola, o in casa, si viene facilmente esposti a concentrazioni di radon abbastanza alte da mettere in pericolo la salute.

Il gas radon costituisce oggi in Italia la seconda causa di cancro al polmone dopo il fumo di tabacco.

La minaccia alla salute del radon è indiretta. Quando gli esseri umani respirano aria contaminata, le particelle alfa prodotte dalla disintegrazione del radon e dei suoi figli, possono causare un danno cromosomico ai sottili strati di tessuto polmonare. Tale danno è una potenziale causa di cancro ai polmoni, soprattutto se combinata con gli effetti del fumo di sigaretta.

Recentemente il Radon è diventato anche soggetto di studio dei sismologi. Si è notato che grande quantità di questo gas viene sprigionato poco tempo prima dello sviluppo di una attività sismica. Il monitoraggio del Radon potrebbe essere un prezioso indicatore di possibili eventi tellurici che si starebbero sviluppando, e quindi un segnale significativo di previsione sismica.