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................Ci chiediamo: cosa è la radiazione cosmica?
................L'atomo è formato da un nucleo nel quale vi sono protoni e neutroni ed è circondato da elettroni in movimento. Se si riscalda un gas, gli elettroni assorbono energia e si allontanano dal nucleo, però tendono a ritornare verso il nucleo rilasciando l'energia sotto forma di "fotone". La radiazione cosmica sarebbe costituita da fotoni molto energetici, vale a dire "raggi g" e questi raggi cosmici avrebbero una lunghezza d'onda 10.000 volte più piccola della luce e sarebbero 10.000 volte più energetici.
................Gamma Ray Observatory della N.A.S.A., messo in orbita nel 1991 è il più attrezzato satellite per astronomia "g". Anche la sonda Ulisses dell'E.S.A. (Ente Spaziale Europeo) e della N.A.S.A., studierà il campo magnetico del Sole e le caratteristiche del "vento solare" e dei raggi cosmici che sono sciami di particelle che invadono il sistema solare e i raggi cosmici, anche l'universo. Studierà anche la composizione chimica della polvere e del gas interstellare e cercherà di chiarire il fenomeno dei lampi "g" che inondano il cielo di raggi g e poi si attenuano. Altri satelliti studieranno le particelle provenienti dal Sole, il "vento solare" cioè elettroni, protoni e ioni che vengono emessi dal Sole e che si scontrano con la magnetosfera prodotta dai campi magnetici dei pianeti. Come sappiamo, la magnetosfera e l'atmosfera sono il nostro schermo per radiazioni di alta energia come raggi "g", raggi "X" e radiazioni ultraviolette.
................Ci chiediamo: quali molecole e quali elementi ci sono nello spazio conosciuto?
................Nello spazio esplorato vi sono moltissime molecole composte anche da più atomi. La molecola più abbondante è quella dell'idrogeno (H2), la seconda è quella del monossido di carbonio (CO) che però sarebbe diecimila volte meno abbondante dell'idrogeno e poi vi sarebbero altri elementi chimici come azoto (N), zolfo (S), silicio (SI), ammoniaca (NH3), acqua (H2O), ecc. E' interessante notare che le molecole elencate sono uguali a quelle che compongono gli esseri viventi della Terra e che, queste molecole, tenderebbero ad unirsi tra di loro.
................E la nostra piccola Terra?
................L'atmosfera primitiva della Terra sarebbe stata una miscela di idrogeno, vapore acqueo, ammoniaca e metano. Organismi viventi, con la fotosintesi, avrebbero immesso ossigeno che con l'idrogeno avrebbe formato l'acqua, con l'ammoniaca, l'azoto e con il metano, l'anidride carbonica. Nel pianeta Terra prevale ferro, nichel, silicio, manganese, alluminio, ossigeno e azoto, negli organismi viventi, carbonio, ossigeno, azoto e idrogeno ma sono stati identificati complessivamente una novantina di elementi.
................Anche la quantità più piccola di materia, contiene un numero enorme di atomi. Il nucleo dell'atomo, come detto, risulta costituito da protoni (carica positiva) e da neutroni (senza carica), dalle relative particelle di antimateria, vale a dire antiprotoni e antineutroni e da altre piccolissime particelle. L'antiprotone fu scoperto nell'Ottobre 1955 in California con una colossale macchina acceleratrice.
................La produzione di energia da antimateria è già stata sperimentata al C.E.R.N. di Ginevra, Infatti le particelle di materia e quelle di antimateria, come le coppie elettrone-positrone, quando si incontrano si distruggono reciprocamente ("annichilazione") lasciando energia e fotoni. Il positrone può essere emesso da nuclei radioattivi ma mentre l'elettrone è stabile, il positrone è instabile.
................Oltre al nucleo, nell'atomo ci sono gli elettroni con carica negativa che orbitano in numero vario attorno al nucleo in modo da compensare la sua carica positiva.
................In aggiunta ai protoni, ai neutroni, agli elettroni e altro, vi sono partricelle ancora più piccole chiamate "Quark" ed altre particelle anomale come i mesoni, i neutrini, ecc. I neutrini sarebbero corpuscoli privi di carica elettrica, la massa del neutrino non dovrebbe essere maggiore di 1/25.000 di quella dell'elettrone e gli studi sui neutrini sono di grande attualità. I neutrini non emettono luce, raggi X o altro ma con la loro piccolissima massa attraverserebbero la materia come se non esistesse. Studiando i neutrini potremmo forse comprendere qualche cosa riguardo la materia oscura e la sua densità che altera la dinamica delle galassie e degli ammassi, condizionando le teorie sul cosmo.
................Con enormi macchine, grazie all'accelerazione delle particelle subatomiche si creano urti e si può ottenere anche l'immagine grafica dell'annichilazione di un protone e di un antiprotone.
................Si è anche dimostrato il legame tra energia e massa. Occorre una grande quantità di energia per produrre una piccola quantità di materia e un'enorme quantità di energia può essere prodotta da una piccola quantità di materia. Einstain espresse questo con l'equazione E = m c2 secondo la quale l'energia (E) può essere convertita in massa (m) dove (c) indica la velocità della luce.
...............I nuclei più stabili, di regola, hanno più neutroni che protoni ma non sempre è così. Perché un nucleo atomico sia radioattivo esso deve essere instabile e in questo caso emette particelle o fotoni. Vi sono vari tipi di radioattiviyà: radioattività alfa (particelle alfa che scappano dal nucleo), raggi beta (produzione di un elettrone e di un antineutrino), raggi gamma (nucleo che si trova in uno stato eccitato e si stabilizza emettendo radiazioni).
................Perché cessi la radioattività, il nucleo deve decadere in una forma stabile. Vi sono nuclei che hanno una radioattività molto elevata all'inizio che però diminuisce molto rapidamente, mentre altri mantengono la radioattività a lungo. Quando si verificò l'incidente di Chernobyl, il radionuclide più pericoloso fu un isotopo (più atomi con proprietà fisiche e chimiche uguali) dello iodio che diminuì rapidamente mentre l'isotopo del cesio rimane pericoloso per circa trenta anni. I nuclei che non possiedono un numero giusto di protoni e neutroni, sono instabili e cercheranno la stabilità emettendo particelle alfa o raggi beta o gamma. Nuclei stabili si possono rendere instabili bombardandoli con neutroni (modificando così il numero di protoni o neutroni presenti in essi).
................La molecola è la più piccola parte di una sostanza e solo raramente è composta da un solo atomo (come in certi metalli), di solito è formata da più atomi uguali o diversi e questi atomi possono essere anche qualche migliaia come in taluni composti organici. Nelle molecole gli atomi si legano tra loro per mezzo degli elettroni più lontani dal nucleo. Per creare nuove molecole, occorre che le molecole si urtino in modo da spezzare gli atomi che le compongono e che questi atomi si riordinino in altro modo, è necessario comunque che venga fornita energia per attivare il tutto. Le stelle emettono una grande quantità di radiazioni e queste forniscono l'energia perché le reazioni abbiano luogo.
................La rivista "Le Scienze" (Edizione italiana di "Scientific American"), numero 373 - Settembre 1999, pubblica l'articolo: "Dallo spazio le molecole della vita" di Max P. Bernstein, Scott A. Sandford e Louis J. Allamandola e si legge: "Molecole organiche complesse - come quelle che costituiscono gli esseri viventi - abbondano nelle regioni oscure delle nubi interstellari." E oltre: "Fin dagli anni sessanta, alcuni scienziati hanno ipotizzato che le comete e gli altri residui della formazione del sistema solare abbiano arricchito la Terra di molecole d'acqua e di vari gas, permettendo la formazione dell'atmosfera e degli oceani che rendono abitabile il nostro pianeta". La missione cometaria "Stardust" (Sonda lanciata il 7.2.1999 dalla N.A.S.A.) permetterà di portare sulla Terra nel 2006, un campione di materiale cometario, polvere proveniente dallo spazio profondo.

................Si pensa che la nostra vita sulla Terra sarebbe dovuta alla diffusione sul nostro pianeta di molecole che si sono formate nello spazio e che sono state portate da comete. Molecole che si sono formate nello spazio, ma come? Dobbiamo ricorrere all'intuizione, alla Religione, al Seminatore che sparge il seme, seme che si espande (galassie, stelle, individui, piante) e che si concentra (buchi neri, stelle di neutroni, semi) per poi espandersi ancora (forse migliorando, come le stelle giovani più ricche di minerali e i nostri figli indubbiamente più intelligenti e dotati delle vecchie generazioni). E' l'istinto che ci induce a favorire questa evoluzione combattendo contro ogni ostacolo? Non saremo forse come una piccola cellula sana del nostro sangue che combatte contro chi ostacola un processo naturale? Non sarà questa la nostra collocazione e il nostro compito nell'universo? Polvere eravamo e polvere saremo ma faremo sempre parte dell'universo dove sembra accertato che nulla si crea e nulla si distrugge ma tutto si trasforma evolvendosi. E' certo che gli scienziati, ad oggi, non hanno saputo fabbricare nemmeno un moscerino.
................Le stelle hanno varie temperature e si suppone che si vada da poche migliaia di gradi a centinaia di migliaia per le stelle più calde e se poniamo un oggetto metallico su una fiamma, man mano che la temperatura cresce, il colore passa dal rosso al giallo (il nostro Sole) al bianco fino all'azzurro e così, vediamo i colori dei vari corpi celesti che brillano di luce propria. Con i nostri occhi che hanno cellule sensibili (i "coni" per i colori ed i "bastoncini" per gli oggetti poco luminosi) vediamo anche i colori dei pianeti e delle nebulose che non brillano di luce propria e l'idrogeno riflette colore rosso, l'ossigeno colore verde, gli ossidi ferrosi di Marte colore rosso, l'atmosfera della Terra colore azzurro, Giove e Saturno che hanno prodotti azotati riflettono un colore marroncino. Le nebulose ricevono raggi ultravioletti che strappano gli elettroni (carica negativa) dagli stessi lasciando ioni (atomi instabili) con carica positiva, elettroni e ioni si ricombinano emettendo fotoni che a certe energie ben precise sono luminosi.
................Per scoprire gli elementi chimici contenuti nelle stelle e nelle galassie lontane, gli astronomi esaminano la luce emessa da questi oggetti che attraversando un prisma o altri dispositivi produce un arcobaleno chiamato tecnicamente "spettro". Ci sono spettri diversi con righe più o meno numerose disposte in posizioni caratteristiche per ogni elemento chimico. Una particolarità di queste righe è che se sono spostate verso il blu l'oggetto dovrebbe avvicinarsi, se sono spostate verso il rosso si dovrebbe allontanare così come i suoni che sono più gravi se l'oggetto si avvicina (effetto Dopler).
................Come abbiamo detto, l'atomo è formato da un nucleo con carica positiva attorno a cui si muovono elettroni con carica negativa, questi elettroni si muoverebbero su orbite fisse ma potrebbero saltare da un'orbita all'altra emettendo energia sotto forma di "fotoni". In elementi diversi i livelli energetici degli elettroni sono posizionati su valori diversi e questo spiega perché ogni elemento abbia uno spettro caratteristico. Senza spettroscopio possiamo identificare il sodio dalla fiamma gialla che produce l'acqua salata e il rame dalla fiamma verde prodotta dai sali posti sul fuoco.
................Einstein nel 1916 eliminò la gravità come forza e la sostituì con la nozione di spazio-tempo curvo, nello spazio-tempo curvo tutti i corpi sono costretti a non muoversi in linea retta, cadendo al suolo in traiettorie paraboliche o compiendo orbite ellittiche attorno a una stella, la luce sarebbe perciò piegata dallo spazio-tempo della relatività einsteniana e viaggerebbe più lentamente quando è sottoposta a campo gravitazionale. Si pensa che una parte della luce (la forza gravitazionale del buco nero dovrebbe attrarne una gran quantità), sia rimandata indietro da un "Buco nero" dopo avervi girato intorno e noi non vediamo il buco nero ma due punti luminosi a destra e a sinistra.
................E se si potesse superare la velocità della luce? La scienza (Gari Bennet, Robert Forword, Howard Frisbee ed altri) non esclude la possibilità teorica di viaggi nel passato e potrebbe verificarsi un fenomeno simile nel nostro cervello supponendo che il pensiero viaggiasse ad una velocità superiore a quella della luce, annullando il tempo quando raggiunge il presente e tuffandosi nel passato quando va oltre. Se filmassimo la caduta e la rottura di un bicchiere di vetro e proiettassimo il filmino a ritroso, vedremmo i frammenti di vetro che si riuniscono a formare il bicchiere e allora, se si potesse superare la velocità della luce? Rivedremmo il passato?

................Le sonde adottano una tecnica di volo "gravity assist" per mezzo della quale sfruttano l'azione gravitazionale di un pianeta per cambiare direzione e acquistare energia per dirigersi altrove.

................A poco più di vent'anni dal suo lancio (5 Settembre 1977), la sonda Voyager 1, nel 1999 è l'oggetto, costruito dall'uomo, più distante dalla Terra (in competizione con Voyager 2 e Pioneer 10), dovrebbe diventare il primo esploratore dello spazio interstellare viaggiando alla velocità di 17 chilometri al secondo e si spera, trasmettendo dati per molti anni. Gli strumenti raccolgono informazioni riguardo l'intensità e l'orientamento del campo magnetico solare, la direzione e l'energia del vento solare e dei raggi cosmici interstellari, la distribuzione dell'idrogeno nelle regioni più esterne ed altri dati ancora. Il Voyager 1 dovrà attraversare la "fascia di Kniper" (anello di corpi ghiacciati, oltre l'orbita di Plutone) e dovrà attraversare la "nube di Oort" distante miliardi di chilometri e composta da circa 100 miliardi di comete, per poi raggiungere la stella Sirio nella costellazione del Cane Maggiore che dista dalla Terra 8,6 anni luce, tra circa 150 mila anni.
................I rivelatori a CCD hanno sostituito le lastre fotografiche e le immagini sono lette da un elaboratore elettronico. Un rivelatore CCD può essere considerato un mosaico composto da tasselli chiamati "pixel". Un CCD ha la capacità di intercettare fotoni provenienti da una sorgente celeste (generando cariche elettriche). Il satellite Asca, ancora in orbita, è capace di distinguere fotoni X di diversa energia utilizzando rivelatori a CCD.
................L'astronomia e l'astrofisica cercano di scoprire come nascono e si evolvono le galassie, le stelle, i pianeti e per questo enorme programma vi è il progetto "Origini" della N.A.S.A. Nel primo decennio del 2000 dovrebbe essere messo in orbita un enorme telescopio che possa effettuare anche osservazioni in infrarosso e dovrebbe anche realizzarsi un'interferometro spaziale che raccogliendo immagini con strumenti diversi e combinandole, consentirebbe di vederne i dettagli e forse si potrebbero vedere anche i pianeti simili alla Terra, in orbita attorno a stelle vicine.

................La radioastronomia si avvale di grandi antenne collocate anche in continenti diversi e collegate (interferometria). Esse registrano emissioni radio che sono radiazione di sincrotrone, che si genera quando particelle cariche elettricamente (ad esempio: elettroni), vengono accelerati da campi magnetici in modo elicoidale. Quando la velocità raggiunta dalle particelle si avvicina a quella della luce, esse emettono onde che vanno dalle ultraviolette alle onde radio. Sincrotrone è il nome della macchina acceleratrice che produce, a terra, questo tipo di emissione elettromagnetica.
................Lo spazio interstellare non è vuoto, ma è occupato da materia estremamente rarefatta in grado di oscurare le zone retrostanti. Nel 1951 fu intercettata la prima riga interstellare nello spettro radio dell'idrogeno neutro, con lunghezza d'onda duecentomila volte maggiore di quelle ottiche e infrarosse. L'idrogeno neutro è il maggior componente del mezzo interstellare. Il gas interstellare o plasma dell'universo è composto in parte da particelle cariche (ionizzate) che a causa del loro moto turbolento generano campi magnetici. Oltre all'idrogeno e all'elio, nello spazio interstellare sono stati trovati ossigeno, calcio, potassio, sodio, ferro, ossido di carbonio, cianogeno ed altro, nonché numerose molecole organiche pluriatomiche. Le particelle solide mescolate al gas (le cosiddette "polveri"), rappresentano solo l'un per cento della materia interstellare. Il gas interstellare è estremamente rarefatto ed è un vuoto molto più spinto di quello ottenibile in laboratorio però, nelle zone in cui la materia è più densa, la luce delle stelle retrostanti è bloccata quasi completamente.
................La luce delle stelle viene diffusa dalla materia interstellare e questa diffusione è tanto più forte quanto minore è la lunghezza d'onda, per cui la luce violetta e blu viene dispersa in maggior percentuale della luce rossa e questo è il fenomeno dell'arrossamento per cui il cielo è blu ed il sole al tramonto è rosso, perché le radiazioni gialle e rosse proseguono quasi indisturbate fino all'osservatore . Quando la radiazione luminosa che proviene da una stella, attraversa l'atmosfera, ne viene deviata per il fenomeno della rifrazione della luce.
................Dopo i raggi X e i raggi gamma, la terza regione "extraterrestre" dello spettro elettromagnetico ad essere esplorata è quella dell'estremo violetto. Come le loro sorelle molto energetiche (i raggi X e i raggi g), anche le radiazioni ultraviolette vengono assorbite dallo strato di ozono presente nell'atmosfera terrestre e possono essere rivelate soltanto da strumenti montati su satelliti. L'Extreme Ultraviolet Explorer (E.U.V.E.) è stato lanciato nel Giugno del 1992 dalla base di Cape Canaveral in Florida.
................Le radiazioni, più sono energetiche e più la lunghezza d'onda è corta e un corpo emette delle radiazioni tanto più energetiche quanto più la sua temperatura è elevata.
................Le "onde gravitazionali" sono onde che trasportano energia nello spazio sottraendola ad una sorgente, ad esempio, si è constatato una perdita di energia in una "pulsar" (oggetti densissimi costituiti da neutroni che compiono velocissimi giri e con il loro campo magnetico inviano segnali regolari come un orologio), perdita di energia rilevata con i radiotelescopi ma queste onde non sono ancora state ben intercettate.
................La "neutronizzazione" è un processo che avviene ad elevate temperature dell'interno stellare dove la materia è ionizzata, cioè, gli elettroni (carichi) sono separati dai nuclei atomici e vi è un'interazione tra elettroni e protoni liberi che reagiscono tra di loro formando un neutrone ed un neutrino (che si disperde nello spazio). Questi neutroni formerebbero le pulsar dopo che la stella originaria ha esaurito il suo combustibile (le pulsar, come detto, sarebbero costituite da neutroni e sono resti agonizzanti di stelle massicce).
Improvvisi lampi di "raggi gamma" (Ray Burst - G.R.B.) rovesciano un'enorme quantità di energia sotto forma di radiazione elettromagnetica e a seguito delle reazioni producono neutroni. La loro origine dovrebbe essere extra solare.
................I "nuclei galattici attivi" sono al centro di particolari galassie, ad esempio, le radiogalassie ed emettono una enorme quantità di energia.
................Le "quasar" o sorgente radio quasi stellare, si troverebbero a distanze enormi (10 o15 miliardi di anni luce) e sarebbero gli oggetti più luminosi che si conoscano.
................Si ipotizza l'esistenza dei "Buchi Neri" e non sappiamo ancora con certezza come siano. Si suppone che si creino dall'esplosione di stelle con massa molto superiore a quella del Sole (anche trenta volte). La densità e il campo gravitazionale sarebbero enormi e anche la luce sarebbe catturata. Si ritiene anche che tutti i fenomeni fortemente energetici che riguardano i nuclei delle galassie siano ascrivibili alla presenza in essi di un buco nero supermassiccio che cattura e inghiotte la materia circostante, producendo radiazione fortemente energetica.
................Durante le esplosioni di supernovae si creano elementi più pesanti dell'uranio e molti dei nuclei prodotti sono radioattivi.
................Gli "ammassi globulari" sono sistemi stellari o insieme di stelle nate dalla stessa nube di gas e polvere interstellare che si è contratta gravitazionalmente.
................Le "nane bianche" derivano da stelle che avevano massa più o meno uguale al Sole e sono di dimensioni simili alla Terra. Le "stelle di neuroni" derivano dall'esplosione di stelle pari a 8 o 10 masse solari ed hanno un'enorme densità
................La "Via Lattea" è la nostra galassia a spirale, del diametro di circa 100 anni luce e contiene miliardi di stelle. La galassia U.G.C. 12591 nella costellazione di Pegaso, possiede circa 2.000 miliardi di stelle e sembra che le galassie, nel periodo di miliardi di anni, incorporino quelle vicine aumentando ancora di più il loro volume.
................Il Sagittario è la costellazione zodiacale in cui si trova il centro della nostra galassia. La sua localizzazione ci permette di capire quale è il punto attorno a cui il sistema solare orbita muovendosi nella Via Lattea.
I russi, già nel 1969, quando gli americani andarono sulla luna, si dedicarono alla costruzione di un laboratorio spaziale, adesso, costruire una stazione permanente attorno alla Terra per esplorare il nostro sistema solare e oltre, è il motivo per il quale collaborano l'Europa, gli Stati Uniti, il Canada, la Russia e il Giappone.
................Dal 1991, il SIR - C/X - SAR studia l'ecosistema terrestre, il clima e la geologia dell'ambiente in cui viviamo, con onde radar che penetrano la vegetazione e le sabbie.
................Per conoscere la temperatura, l'umidità, la copertura della vegetazione ed altro, l'ultimo satellite della serie è il NOAA 14 nello spazio dal 1995.
................I satelliti per telecomunicazioni sono geostazionari su un'orbita a circa 36.000 chilometri sull'equatore, con velocità pari a quella terrestre. Tre soli satelliti sono sufficienti per coprire l'intera superficie terrestre esclusi i poli e possiamo intercettarli con un'antenna parabolica orientata su di essi.
................Stupendi sono i nuovi veicoli spaziali che decollano in verticale e atterrano orizzontalmente come un aereo. Costruiti con materiale sempre più leggero, per sfuggire all'attrazione terrestre devono raggiungere una velocità enorme, la cosiddetta "velocità di fuga" e lo Space Shuttle decolla con l'aiuto di grossi razzi ausiliari.
................Nel telescopio spaziale Hubble

avviene una sostituzione progressiva degli strumenti scientifici di bordo con delle versioni sempre più evolute. Nel frattempo un nuovo telescopio spaziale (Next Generation Space Telescope) N.G.S.T. dovrebbe iniziare ad operare tra il 2005 e il 2010 e sarà più grande di Hubble. L'inizio della costruzione è programmata per il 2003.
................Il Mars Surveyor Program (esplorazione marziana), prevede la partenza del razzo Delta 7326 (a bordo del quale ci sarà il Deep-Space 1). Il motore che alimenterà D.S. 1 userà il gas xeron come propellente, che sarà ionizzato da una corrente di oltre 2.000 watt prodotta da grandi pannelli solari. Gli atomi caricati positivamente (perché viene strappato uno dei 54 elettroni che circondano il nucleo), vengono sparati a 31 chilometri al secondo e spingeranno la sonda tra gli spazi interplanetari.
................Potremo oltre il 2.000 compiere viaggi interstellari?
................Come detto sopra, verrà sperimentato il primo motore che come propulsore emetterà ioni e procureranno una velocità di oltre 30 chilometri al secondo. Il progetto Dedalus, successivamente, adotterebbe motori nucleari che potrebbero far raggiungere una velocità pari al 10% di quella della luce (circa 30.000 chilometri al secondo). Con motori ad antimateria forse si potrebbe raggiungere il 50% della velocità della luce (150.000 chilometri al secondo).
................L'universo è enorme e sempre più enigmatico ma anche il nostro piccolo cervello non scherza.