Astratto
Non scrivo questo articolo con scetticismo perché il prossimo vertice COP si terrà a Dubai dal 30 novembre al 12 dicembre 2023, e perché il presidente della conferenza è un magnate del petrolio (il dottor Sultan Al Jaber). Non ho nulla contro il petrolio come risorsa del pianeta, e non avrei nulla contro l’uso dei combustibili per produrre energia, se il livello scientifico e tecnologico attuale sulla Terra fosse in grado di neutralizzare tutti gli effetti collaterali che tale utilizzo produce sull’ambiente circostante (termici, chimici, biologici, acustici). Anzi, ho anche proposto un utilizzo alternativo della risorsa petrolifera. Una delle mie invenzioni più importanti, che nessuno ha finanziato, si chiama “Pozzo Artificiale”. Questa invenzione potrebbe almeno triplicare l’attuale produzione alimentare mondiale a costi molto bassi. Questa importante invenzione non sarebbe mai possibile senza i derivati del petrolio. Attualmente, la produzione ittica naturale avviene tramite il ripopolamento naturale, che si verifica solo nel 5% della superficie oceanica, corrispondente alle zone costiere, dove le onde marine creano correnti che permettono ai carbonati depositati sul fondale di risalire in superficie, dando origine al fitoplancton che a sua volta favorisce lo sviluppo dello zooplancton. Per creare un ripopolamento artificiale, sarebbe necessario realizzare isole artificiali dedicate alla pesca e al turismo al largo delle coste oceaniche, lontane da terremoti e tsunami. Probabilmente, con questa soluzione potremmo anche risolvere il problema dei migranti, offrendo loro l’opportunità di trovare lavoro e una casa. Le mie soluzioni in merito sono descritte nei seguenti articoli e depositi di brevetto:
10.06.2016 https://www.spawhe.eu/floating-system-with-extruded-polyethylene-pipes-ribbed-reinforced-and-filled-with-polystyrene/ , 10.06.2016 https://www.spawhe.eu/floating-system-hydroelectric-desalter-extractor-of-calcium-and-carbon-from-marine-deep-water/ . Tuttavia, in questo articolo non voglio parlare di pozzi artificiali, ma di argomenti più pratici e concreti che riguardano la nostra vita quotidiana.
Nel 2023, tutti i cittadini del mondo, dotati di un minimo di cultura scientifica e tecnologica, dovrebbero chiedersi: perché, ad esempio, un condizionatore a pompa di calore o un’auto di piccole o medie dimensioni costano così poco da essere accessibili a quasi tutte le famiglie dei paesi più avanzati? La risposta è apparentemente semplice, ma anche ingannevole: costano poco perché vengono prodotti in serie in grandi quantità grazie all’automazione del lavoro industriale. Il punto cruciale è che i condizionatori a pompa di calore scambiano il calore interno delle case con il calore esterno dell’ambiente, contribuendo al riscaldamento globale. Ciò avviene perché gli scambiatori di calore aria/aria producono una maggiore quantità di vapore acqueo e CO2 nell’atmosfera terrestre. Se i legislatori mondiali avessero imposto ai produttori di condizionatori di utilizzare scambiatori di calore aria/acqua, i condizionatori costerebbero ancora meno perché lo scambio termico sarebbe più efficiente, ma gli utenti sarebbero costretti a costruire altri sistemi antropici per scambiare il calore con l’acqua, che lo disperderebbe nel sottosuolo. Pertanto, i governi e, di conseguenza, i legislatori, avrebbero dovuto obbligare costruttori e proprietari di case a realizzare pozzi geotermici se desideravano godere dell’aria condizionata senza contribuire al riscaldamento globale. Purtroppo, i consulenti scientifici di governi e legislatori non hanno spiegato questo aspetto ai politici e ai legislatori di tutto il mondo, che quindi non lo hanno imposto ai cittadini. Questa è una delle cause, per quanto banali, che contribuiscono al riscaldamento globale. Per quanto riguarda le automobili con motore a combustione interna, la situazione è ben diversa, poiché i cicli termici non possono essere chiusi sottoterra, essendo i sistemi mobili. Pertanto, i consulenti scientifici di governi e legislatori avrebbero dovuto spiegare che le automobili con motore a combustione interna non sono compatibili con l’ambiente terrestre. Come potrebbe la scienza pubblica consigliare ai governi di cambiare la soluzione energetica per i sistemi mobili se non lo fa nemmeno per i sistemi fissi che producono calore e freddo? Chi governa, chi legifera e chi amministra la giustizia non può fare a meno del supporto scientifico e tecnologico della scienza pubblica, che deve essere critica nei confronti dei produttori di condizionatori, automobili, camion, trattori agricoli, navi, aerei e costruttori di opere civili e residenziali. Purtroppo, sembra che non esistano supervisori scientifici pubblici e la società dei consumi è costretta ad assorbire tutte le invenzioni commerciali prodotte dalle multinazionali. Perché è così difficile obbligare i produttori di automobili e altri mezzi di trasporto e di lavoro a utilizzare un sistema energetico diverso, visto che automobili e altri mezzi di trasporto non producono solo CO2 e vapore. Producono anche altre emissioni tossiche, come CO, NOx, SOx, ossidi di piombo, particolato fine. Pertanto, sarebbe stato necessario cambiare completamente la tecnologia utilizzata.
In questo articolo mi sono preso la libertà di includere ampi riassunti di due articoli scritti da studiosi accademici che illustrano molto meglio di me i problemi e il normale funzionamento dell’ambiente terrestre, mentre io, in quanto semplice progettista e installatore di sistemi antropici industriali e ambientali, mi limito a proporre soluzioni fidandomi delle loro informazioni, proprio come mi sono fidato delle informazioni fornite separatamente da famosi scienziati del passato. Credo di aver semplicemente fatto il mio lavoro rispettando le loro informazioni, ma poiché nessuna delle mie quaranta invenzioni che ho proposto per risolvere il problema del riscaldamento globale è stata presa in considerazione, mi sono chiesto se avessi interpretato correttamente le loro informazioni. Newton affermava che ciò che conosciamo è una goccia, mentre ciò che non conosciamo è un oceano. Credo che, dopo quattro secoli dalla sua epoca, non sia necessario conoscere l’intero oceano, ma solo imparare dagli errori commessi. Questi errori sono sotto gli occhi di tutti, ma nessuno li vede, specialmente la scienza, che continua a cercare di migliorare sistemi che non possono essere migliorati perché i principi energetici utilizzati non sono compatibili con l’ambiente terrestre. Non è un caso che io scriva questo articolo in occasione della COP 2023, esattamente cinquantatré anni dopo il mio ingresso nel mondo reale, non accademico, del lavoro, prima industriale e poi ambientale. Non è un caso che io abbia trascorso gli ultimi diciotto anni a inventare soluzioni che risultano scomode per tutti. La mia attività di inventore si è basata soprattutto sulla modifica dei sistemi antropici che ritengo errati e sulle poche macchine strategiche in grado di cambiarli. Le macchine inventate sono poche, ma con funzioni universali, mentre i sistemi da modificare sono quasi tutti quelli esistenti. In conclusione, la produzione di energia deve essere concepita come una forza motrice interna al singolo sistema antropico, che deve servire a trasmettere all’esterno solo la forza fisica, senza quelle termiche, chimiche, nucleari, elettriche o elettrostatiche, indesiderate dall’ambiente terrestre. Tuttavia, in casi particolari, possiamo sfruttare i principi elettromagnetici necessari per comunicare informazioni e per permetterci di sommare la spinta di Lorentz, che negli impianti mobili deve integrare quella di Newton per permetterci di viaggiare anche nell’atmosfera, in impianti sottomarini e spaziali, ma utilizzando come fonte di energia primaria solo l’aria atmosferica terrestre accumulata in autoclavi pressurizzate e l’acqua incomprimibile, sempre mantenuta allo stato liquido dell’ambiente terrestre. Sia l’acqua che l’aria possono essere infinitamente rinnovate anche nello spazio con luce artificiale, fotosintesi della clorofilla e il sistema di cattura della polvere interstellare incorporato in motori lineari globali, descritti negli articoli e nei depositi di brevetto della filastrocca di https://www,spawhe.eu, ancora fraintesi dalla scienza e ovviamente,dalla classe dominante mondiale che ha creato guerre, riscaldamento globale e la distribuzione ineguale della ricchezza mondiale.
1. Quale strategia scientificamente giustificabile stanno adottando i governi mondiali per combattere il riscaldamento globale, dal Protocollo di Kyoto ad oggi?
In questo grave contesto globale di crisi ambientale, energetica e di guerre in corso, soprattutto in Ucraina e nella Striscia di Gaza, la COP, gestita dalle Nazioni Unite e dai paesi partecipanti, assiste impotente ai gravi disagi causati alla popolazione civile dalla mancanza di energia per fuggire in altri paesi e proteggersi dal freddo, mentre io, da inventore indesiderato, mi chiedo se le mie invenzioni intellettuali sui mezzi di trasporto e di comfort domestico, che non richiederebbero carburante, descritte di seguito, siano state utili:
1 4.01.2017 https://www.spawhe.eu/hydroelectric-power-auto-with-peripheral-torque-to-the-wheels/ , 10.02.2017 https://www.spawhe.eu/the-fossil-energy-that-pollute-costs-more-of-clean-energy/ ,31.07.2017 https://www.spawhe.eu/aerospatial-pressurized-hydroelectric-transport-system-with-turbofan-and-compressed-air-injection/ , 30.09.2017 https://www.spawhe.eu/the-world-revolution-of-transportation-unwanted-by-manufacturers-by-science-by-the-governments-and-others/ , 29.12.2017 Italiano: https://www.spawhe.eu/compressed-air-is-much-more-powerful-practice-and-economic-of-hydrogen/ , 31.01.2020 https://www.spawhe.eu/flying-and-floating-cars-with-interactive-global-linear-motors-and-thrust-of-newton-and-lorentz/ , 31.01.2020 https://www.spawhe.eu/aerospace-and-submarine-transport-system-with-interactive-primary-and-inductive-linear-motors/ ,
29.07.2021 https://www.spawhe.eu/interstellar-dust-capture-system-and-space-environmental-plants/ , 14.09.2021 https://www.spawhe.eu/the-worldwide-misunderstanding-of-perpetual-motion-that-has-affected-terrestrial-development-and-space-research/ ,
13.11.2021 https://www.spawhe.eu/the-g20s-and-cop2627-cannot-understand-what-science-has-not-yet-understood/ , 12.05.2023 https://www.spawhe.eu/flying-containers-for-rescuing-migrants-and-extinguishing-fires-without-using-fuel/ .
Le autorità mondiali stanno unanimemente approvando le auto con batterie ricaricabili, che raddoppiano i costi di produzione, e obbligano i comuni a dotarsi di una rete specifica per la ricarica, aumentando ulteriormente le emissioni di CO2, dato che l’efficienza di una batteria può raggiungere al massimo l’80%. Ciò comporta un consumo di energia fossile superiore del 20% e maggiori emissioni di CO2 nell’ambiente a livello globale, con l’illusoria sensazione di aver reso le città meno inquinate. Come mai una persona intelligente come Helon Musk, che oltre ad essere l’uomo più ricco del mondo è anche uno dei maggiori produttori di auto elettriche, non comprende un ragionamento così semplice? Perché ha finto di voler offrire un premio di 100 milioni di dollari a chiunque fosse riuscito a catturare la CO2 dall’atmosfera?
01.02.2021 https://www.spawhe.eu/open-letter-to-mr-elon-musk-who-promised-100-million-dollars-to-those-who-manage-to-capture-co2-from-the-atmosphere/ , Non si sa a chi sia stato conferito questo premio, certamente non al sottoscritto che ha reso pubblica la suddetta lettera aperta, alla quale, logicamente, Elon Musck non ha risposto. Tuttavia, se volessimo fingere che le auto elettriche siano utili a qualcosa, i veicoli di grandi dimensioni che trasportano lunghe distanze, i trattori agricoli, quelli che lavorano nei cantieri edili, il trasporto marittimo e aeronautico sarebbero esclusi da questo sistema. Persino quelli ferroviari, che, pur essendo alimentati dall’elettricità, senza accumulatori di energia, questa viene prodotta da centrali termoelettriche. Ma il problema è generale e riguarda tutte le attività umane, civili e industriali. Chi sono i consulenti scientifici dei governi mondiali? Perché chi governa il mondo non pensa con la propria testa come i normali capifamiglia? Il profitto migliore è il risparmio e non ha nulla a che vedere con la società dei consumi. Prima di fare qualsiasi investimento è necessario studiare attentamente, anche sulla carta, i cicli di produzione e depurazione. Ogni operazione deve essere eseguita nel posto giusto, al momento giusto e con una tecnologia aggiornata allo stato dell’arte. Se la tecnologia non viene aggiornata per svolgere le operazioni nel posto giusto al momento giusto, è necessario apportare degli aggiornamenti. Se la società dei consumi in cui viviamo non comprende, o finge di non comprendere, l’importanza degli aggiornamenti scientifici e tecnologici e dell’organizzazione del lavoro, agli inventori non resta altro che sviluppare brevetti intellettuali, anche se nessuno li finanzia, li sperimenta e li realizza. Chi può permettersi di essere un inventore in condizioni di lavoro così assurde? Credo di essere la risposta vivente a questa domanda, perché nessuna delle mie quaranta invenzioni si è concretizzata. Ma con un po’ di immaginazione le ho ipotizzate per funzionare in vari contesti industriali e ambientali, notando i difetti e migliorandoli sempre virtualmente, fino al punto di superare di gran lunga lo stato dell’arte attuale con alcune invenzioni strategiche nei settori più importanti della prevenzione ambientale, della produzione di energia pulita, della produzione alimentare e della sanità pubblica, sfruttando i principi interattivi che sono sempre esistiti in natura, ovviamente potenziati localmente con invenzioni tecnologiche virtuali che devono essere testate e sviluppate con finanziamenti adeguati, soprattutto pubblici e imparziali. È chiaro che queste invenzioni non sono apprezzate dagli attuali centri di potere che si arricchiscono producendo disastri ambientali e si arricchiscono anche effettuando ricostruzioni senza cambiare nulla di sostanziale a livello scientifico, tecnologico e di progettazione globale degli impianti antropici fissi e mobili. Pertanto, la COP 28 eredita i problemi irrisolti della COP 27 e che a sua volta ha ereditato dalla COP 26 e così via, lasciati in attesa di soluzioni dal Protocollo di Kyoto del 1997, firmato dai principali paesi del mondo, durante la COP 3,quando la concentrazione di CO2 nell’ambiente era ancora di 370 ppm, come si può leggere dalla curva di Keeling pubblicata su Wikipedia. Oggi, la concentrazione di CO2 supera le 420 ppm, mentre la scienza pubblica globale non ha ancora risolto il problema dei condizionatori d’aria che, almeno per gli impianti civili fissi, si sarebbe potuto risolvere con agevolazioni fiscali, dato che non c’era bisogno di alcuna nuova tecnologia. In questo contesto di ipocrisia globale, nessuno si è accorto, specialmente i consulenti scientifici delle Nazioni Unite e dei governi, che la tecnologia in grado di cambiare l’intero sviluppo mondiale è a portata di mano: non solo i condizionatori d’aria e i trasporti sono sotto accusa, ma tutte le piante antropiche, che da produttrici di energia sporca e costosa, avrebbero potuto essere trasformate in produttrici di energia pulita e gratuita, che tutelerebbe persino l’ambiente, semplicemente sfruttando i principi fisici, chimici, biologici e fluidodinamici interattivi che sono sempre esistiti nella natura terrestre. Questi principi furono identificati separatamente da Torricelli, Newton, Venturi, Pascal, Henry e Dalton, prima dell’invenzione dell’energia elettrica. Con l’invenzione dell’energia elettrica, e in particolare dei motori elettrici e dei generatori di corrente, il potenziale di questi principi può essere localmente potenziato aumentando sia la capacità di purificazione che la produzione di energia elettrica stessa, senza generare alcun tipo di inquinamento. Infatti, l’energia elettrica utilizzata dai motori elettrici e dai generatori di corrente, impiegati su mezzi di trasporto e di lavoro mobili, può e deve essere prodotta a freddo sugli stessi mezzi di trasporto o di lavoro. In caso contrario, i circuiti che producono le coppie motrici o le spinte lineari elettromagnetiche, basati su sottili fili di rame protetti da vernici isolanti e avvolti in bobine che devono essere ben distanti da fonti di calore, si surriscalderebbero. Ovviamente, producendo elettricità a freddo, che verrebbe estratta direttamente dall’ambiente, oltre a eliminare l’inquinamento, si otterrebbero ingenti risparmi economici. Pertanto, la fonte di energia primaria dei sistemi mobili che fanno muovere i magneti permanenti in un campo elettrico non può essere nessuna delle attuali energie termiche, nucleari, solari, eoliche o elettrolitiche per ragioni molto semplici di dimensioni e peso dei sistemi necessari per muovere i magneti permanenti in un tempo più o meno infinito, senza pesanti serbatoi di carburante, reattori nucleari, pannelli solari, turbine eoliche, serbatoi idrolitici. Pertanto, la transizione ecologica di cui si parla in tutto il mondo è una grande bufala che sta portando l’intera popolazione mondiale a sprecare immense risorse economiche per non ammettere che l’energia primaria terrestre è offerta gratuitamente dalla natura stessa. Sono gli attuali governi e le attuali multinazionali che vogliono continuare a far pagare tutta la gente del mondo, solo perché nessun inventore del presente o del passato si è accorto della truffa. Non so cosa succeda negli altri paesi del mondo,Ma ciò che accade in Italia è semplicemente assurdo. Non parlo da inventore, ma da utente della fornitura di elettricità e gas. Con il libero mercato dell’energia, i fornitori di elettricità e gas si sono moltiplicati. Persino le poste italiane vendono elettricità e gas. Tutti questi fornitori di energia offrono prezzi bassi per accaparrarsi i clienti e poi improvvisamente li aumentano, costringendo i clienti a cambiare fornitore ogni anno per trovare chi offre il prezzo migliore. Al costo del gas dobbiamo aggiungere anche i costi annuali o biennali per la revisione delle caldaie. Tutto ciò è ridicolo perché se ricavassimo energia dall’ambiente con le invenzioni proposte dal sottoscritto, il gas non sarebbe necessario e tutti gli utenti diventerebbero produttori della propria energia, perfettamente compatibile con l’ambiente, senza dover pagare alcuna revisione della caldaia. Ovviamente, lo stesso varrebbe anche per la revisione dei mezzi di trasporto pubblici e privati se utilizzassero lo stesso tipo di energia, almeno per quanto riguarda l’inquinamento ambientale.
2. Quali sono i motivi per cui i governi, anziché incoraggiare le invenzioni di pubblica utilità sociale e ambientale, le nascondono?
Non è stato facile scoprire dove si nascondesse l’enorme truffa globale di depurazione inefficiente ed energia costosa e inquinante. Ancor più difficile è comprendere il silenzio che mi circonda, come se fossi un pazzo da ricoverare. Se non mi fossi addentrato nei dettagli dell’organizzazione scientifica del lavoro ambientale, equiparandolo a quello industriale, nemmeno il sottoscritto si sarebbe accorto delle attuali incongruenze scientifiche e tecnologiche. Di fatto, oggi ci troviamo in una situazione paradossale. Gli impianti industriali sono adeguati in termini di capacità produttiva per le esigenze globali, ma non lo sono in termini di tutela ambientale, mentre gli impianti ambientali ed energetici non sono adeguati né in termini di qualità della tutela ambientale né in termini di capacità di produzione energetica.
Solo entrando nel dettaglio dell’organizzazione scientifica del lavoro a livello globale, sia dal punto di vista industriale che ambientale, è possibile individuare gli errori. Non è un caso che il sottoscritto abbia iniziato a lavorare come inventore in pensione. Prima ho trascorso diciassette anni nella progettazione e organizzazione del lavoro industriale e successivamente ho vissuto per vent’anni come installatore di impianti ambientali ed energetici progettati e appaltati da enti pubblici, in Italia e Tunisia. Per il sottoscritto, non è possibile progettare gli impianti antropici ambientali ed energetici terrestri senza seguire i cicli di lavoro ideali, passo dopo passo, scegliendo sempre la soluzione migliore, più semplice ed economica nota allo stato dell’arte. In industry this happens regularly. We carefully study the order in which the components must be assembled on the assembly lines and even the movements that the workers and robots, which in some cases, replace humans, must make. While in the environmental and energy sectors is seems to the everything is left to chance. I fumi si disperdono dai camini, le acque e i fanghi si mescolano e si acidificano a vicenda in lunghissimi e tortuosi percorsi fognari, senza che la scienza pubblica e i gestori degli impianti accolgano le critiche e i suggerimenti di persone come me, che propongono innovazioni con altruismo. Quando ho proposto soluzioni per il risparmio idrico, per modificare camini, fognature e depuratori in modo da seguire passo passo i cicli di trasformazione di tutti gli elementi coinvolti nei processi di depurazione, per prevenire l’acidificazione di acqua e fanghi, nessuno ha preso in considerazione le mie invenzioni, non solo in Italia, ma anche all’estero, quando ho tradotto le pubblicazioni in inglese e creato un sito web dedicato https://WWW.SPAWHE.eu. In pratica, per l’attuale scienza pubblica globale non è possibile progettare impianti antropici a livello globale, creando cicli di depurazione comuni tra acqua e aria.
Eppure, la mia scelta di creare cicli comuni tra acqua e aria in fognature e depuratori verticali con bacini biologici sovrapposti, mai realizzati sulla Terra, si è rivelata vincente negli anni successivi, perché mi ha permesso di innalzare il livello dell’acqua dei bacini sovrapposti estraendo energia dall’ambiente e quindi anche di ridurre i costi di depurazione. Ovviamente, le acque purificate e innalzate avrebbero potuto produrre gratuitamente la pioggia artificiale che avevo proposto nelle serre di calcare per produrre carbonati nelle stesse acque purificate e contrastare l’acidificazione di fiumi, laghi e mari, consumando la CO2 che era stata precedentemente catturata insieme ai fumi da speciali camini modificati, dotati all’estremità superiore di una camera di espansione contenente filtri elettrostatici che avrebbero eliminato tutte le polveri sottili. Sia i camini modificati che gli edifici verticali con bacini biologici sovrapposti sono brevetti internazionali che non possono essere finanziati da alcun ente pubblico al mondo.
Gli enti pubblici italiani e mondiali che parlano di transizione ecologica, basata sull’energia nucleare di nuova generazione e sull’idrogeno trasformato in combustibile, dimostrano di non aver ancora compreso che la vera transizione ecologica è quella che nasce dallo studio del rafforzamento dei principi interattivi terrestri alla temperatura dell’ambiente terrestre. Se questi enti pubblici, invece di studiare energie che non appartengono alla natura terrestre, avessero studiato i metodi più semplici ed economici per depurare l’energia fossile inquinata dall’uso di combustibili, come ha fatto il sottoscritto, prima o poi, come è successo a me, si sarebbero resi conto che è più semplice ed economico estrarre energia pulita direttamente dall’ambiente, perché la natura ha già predisposto tutto affinché potessimo estrarla senza costi in ogni angolo della terra, proprio sfruttando i principi interattivi della terra. Ovviamente, il sottoscritto può dirlo a posteriori, perché prima ho provato a risparmiare acqua domestica dosando automaticamente ossido di calcio e cloruro ferrico negli scarichi del WC per prevenire la formazione di acido solfidrico nelle fognature e anticipare la depurazione dei fosfati prodotti dai detersivi. Ho anche provato a modificare i camini per catturare i fumi con filtri elettrostatici prima che si disperdano nell’atmosfera, a modificare le fognature inserendo vasche di sedimentazione dotate di ossidazione superficiale e pioggia calcarea, poi ho provato a progettare edifici verticali sinergici (VSB), con produzione sovrapposta di ortaggi, cereali, ecc., affiancati da stagni organici sovrapposti. Questi edifici sarebbero stati utilizzati per usare la CO2 come fertilizzante carbonioso e gli stagni biologici come depuratori che, salendo verso l’alto, avrebbero prodotto acqua sempre più pulita, la quale, scendendo verso il basso attraverso serre calcaree, avrebbe consumato più CO2, producendo acqua alcalina. Le pompe, i motori, i ventilatori, i compressori e i diffusori d’aria che avrei utilizzato nei miei sistemi, mai costruiti sul pianeta Terra, sarebbero stati ugualmente soggetti all’usura dei materiali, ma in misura minore rispetto a quanto accade nei sistemi attuali, poiché avrebbero sempre funzionato alle normali temperature dell’ambiente terrestre, senza gli shock termici dovuti all’energia termica e ancor meno all’energia nucleare.
Tuttavia, per affrontare seriamente i problemi ambientali, oltre a riparare i danni causati, è necessario adottare soluzioni ambientali ed energetiche e vietare immediatamente le energie che producono CO2 ma anche vapore. Pertanto, dobbiamo escludere sia l’energia fossile che quella nucleare dal pianeta Terra. Riporto il seguente paragrafo da un mio recente articolo ( https://www.spawhe.eu/lets-talk-about-the-responsibilities-of-floods-and-other-even-more-serious-responsibilities/ ) , non con parole mie, ma da un articolo tratto dalla seguente pagina internet: https://skepticalscience.com/translation.php?a=19&l=17
Il vapore acqueo è il principale gas serra. Il flusso radiante del vapore acqueo, dovuto alla sua caratteristica di gas serra, è di circa 75 W/m², mentre la CO₂ contribuisce con 32 W/m² (Kiehl 1997). Questa proporzione è confermata dalle misurazioni della radiazione infrarossa riflessa verso la superficie terrestre (Evans 2006). Il vapore acqueo è anche il principale fattore che contribuisce positivamente al sistema climatico terrestre ed è la causa principale per cui la temperatura è così influenzata dalle variazioni di concentrazione di CO₂. A differenza di altri fattori esterni, come la CO₂, che possono essere immessi nell’atmosfera, il livello di vapore acqueo è funzione della temperatura dell’aria. Il vapore acqueo viene trasportato nell’atmosfera attraverso il processo di evaporazione, la cui entità dipende dalla temperatura degli oceani e dell’aria, ed è regolata dalla formula di Clausius-Clapeyron. Se viene immesso vapore acqueo in eccesso nell’atmosfera, questo condensa e ritorna sotto forma di pioggia o neve entro una o due settimane. Analogamente, se una certa quantità di umidità viene sottratta all’atmosfera, l’evaporazione ripristinerà il “livello normale” in breve tempo. Il vapore acqueo, essendo direttamente correlato alla temperatura, è anche un fattore di feedback positivo e, in pratica, il principale fattore di feedback positivo del sistema climatico (Soden 2005). All’aumentare della temperatura, aumenta l’evaporazione e si accumula più vapore acqueo nell’atmosfera. Essendo un gas serra, il vapore acqueo assorbe calore e riscalda l’aria, il che a sua volta favorisce un’ulteriore evaporazione. Quando la CO2 viene aggiunta all’atmosfera, essendo anch’essa un gas serra, ha un effetto riscaldante e quindi provoca una maggiore evaporazione dell’acqua e il riscaldamento dell’aria, raggiungendo una soglia di stabilità più elevata. Il riscaldamento dovuto alla CO2 ha quindi un effetto amplificatore. Qual è l’entità di questa amplificazione? Senza altri feedback, un raddoppio della concentrazione di CO2 causerebbe un aumento della temperatura del pianeta di circa 1 °C. Il feedback del vapore acqueo, a sua volta, fa sì che il riscaldamento dovuto alla CO2 raddoppi approssimativamente. Quando si includono altri feedback (ad esempio la riduzione dell’albedo dovuta allo scioglimento dei ghiacci), il riscaldamento complessivo derivante da un raddoppio della CO2 è di circa 3 °C (Held 2000). L’effetto amplificatore del vapore acqueo è stato osservato sotto forma di raffreddamento globale in seguito all’eruzione del Monte Pinatubo (Soden 2001). Il raffreddamento ha causato un’atmosfera più secca, che a sua volta ha amplificato la diminuzione della temperatura. La risposta climatica citata di circa 3 °C è confermata anche da numerosi studi sperimentali che hanno esaminato come il clima ha risposto a diverse forzanti verificatesi in passato (Knutti & Hegerl 2008).
Dal 1988, i satelliti hanno rilevato un aumento del vapore acqueo atmosferico di circa 0,41 kg/m² per decennio. Questa evidenza e attribuzione, nota come “impronta digitale”, è stata utilizzata per identificare la causa dell’aumento dei livelli di vapore acqueo nell’atmosfera (Santer 2007). Il termine “impronta digitale” presuppone l’adozione di rigorosi test statistici per ricercare possibili spiegazioni del cambiamento in determinate proprietà del sistema climatico. I risultati di 22 diversi modelli climatici (praticamente i più grandi modelli climatici al mondo) sono stati combinati e hanno dimostrato che il recente aumento del vapore acqueo nell’intero ambiente oceanico del pianeta non è dovuto alla forzante solare o a un graduale recupero successivo all’eruzione del Monte Pinatubo del 1991. La causa principale dell'”umidificazione dell’atmosfera” è stata identificata nell’aumento della CO2 prodotta dai combustibili fossili. Sia la teoria che le osservazioni sperimentali e i modelli climatici, considerati congiuntamente, mostrano che l’aumento del vapore acqueo è di circa il 6-7,5% per grado Celsius di riscaldamento nella bassa atmosfera. Le variazioni osservate di temperatura, umidità e circolazione atmosferica si combinano in modo fisicamente coerente. Quando gli scettici citano il vapore acqueo come il gas serra prevalente, in realtà si riferiscono allo stesso feedback positivo che rende il clima terrestre così sensibile anche alla CO2, confermando così l’evidenza che il riscaldamento globale è causato dall’uomo.
L’articolo sopra citato, sebbene non aggiornato con dati recenti, dimostra che il vapore acqueo e la quantità di CO2 nell’atmosfera si influenzano reciprocamente e che il loro aumento nell’atmosfera è causato dagli impianti terrestri di origine antropica. Se consideriamo che la percentuale di CO2 nell’atmosfera prima dell’era industriale era di 278 ppm e oggi è di 420 ppm, possiamo dedurre che il volume di vapore acqueo nell’atmosfera è aumentato in proporzioni ancora maggiori, perché, oltre alle centrali termoelettriche fisse e mobili, esistono anche le centrali nucleari, che non emettono CO2, ma enormi quantità di vapore acqueo. La CO2, essendo 1,5 volte più pesante dell’aria, nonostante la bassa percentuale, ha un impatto molto maggiore in quanto stratifica le acque di oceani e laghi, contribuendo quindi alla produzione di acido carbonico (H2CO3) che si dissolve nell’acqua, acidificandola a livello globale e facilitando ulteriormente l’evaporazione e lo scioglimento dei ghiacciai.
3. La compatibilità tra l’idroelettromagnetismo compresso, il circuito elettrico globale della Terra e dell’universo
Vorrei includere nel mio articolo un ampio riassunto del seguente interessante lavoro dell’Università di Bologna, a sostegno delle ragioni per cui ho dedicato la mia vita da pensionato al tentativo di estrarre energia dall’ambiente senza interferire con i processi naturali terrestri, come fanno le attuali energie fossili e nucleari, che producono CO2, ossidi di combustione e immense quantità di vapore acqueo. Sono anche contrario all’attuale trasporto di elettricità ad alta tensione, poiché non può non interferire con la struttura elettrica delle nubi temporalesche, insieme a CO2, ossidi di combustione, vapore acqueo e agli attuali sistemi di depurazione inadeguati che non chiudono tutti i cicli che si aprono negli impianti antropici. Pertanto, sono anche contrario alle attuali energie rinnovabili che necessitano di trasportare energia a distanza, poiché anche il solo trasporto di energia comporta costi economici significativi e interferisce con il circuito elettrico globale sulla Terra. Circuito che, a mio avviso, avrebbe dovuto essere preservato nelle condizioni dell’era preindustriale, poiché, come si evince da questo articolo, tutte le alterazioni del circuito elettrico globale hanno prodotto gli attuali cambiamenti climatici. Le soluzioni proposte dal sottoscritto in ordine cronologico in quaranta depositi di brevetto, di cui sei depositati a livello internazionale, e in circa 110 articoli pubblicati sul mio sito web (https://www.spawhe.eu) avrebbero gradualmente consentito la depurazione dell’energia fossile e successivamente l’estrazione di energia primaria pulita direttamente dall’ambiente, in sistemi fissi e mobili, che avrebbero trasmesso all’esterno solo la forza fisica ed elettromagnetica necessaria per operare e muoversi nello spazio, senza produrre CO2, ossidi di combustione, vapore acqueo o radioattività. Spero che gli autori dell’articolo che segue condividano il mio lavoro come investitore, così come io condivido il lavoro di ricerca che hanno svolto.
Alma Mater StudiorumUniversità di Bologna
Corso di laurea in Fisica dell’atmosfera e Meteorologia
struttura elettrica delle nubi temporalesche
Relatore: Prof. Vincenzo Levizzani
Correlatore: Dott. Stefano Dietrich
Presentato da: Francesco Barbano Anno Accademico 2012/2013
Capitolo 1. Premesse storiche: l’elettricità nell’atmosfera
Lo studio e la comprensione dei fenomeni elettrici è oggetto abbastanza recente della storia dell’umanità, seppure manifestazioni elettriche naturali siano osservabili sulla Terra da prima della nascita dell’homo sapiens. Infatti, secondo la letteratura, fu William Gilbert (1540-1603), sico, prestante servizio presso la regina Elisabetta I, il primo ad osservare fenomeni elettrici in maniera scientifica [1]. Gilbert capì che solo classi di materiali potevano efficacemente interagire con i campi elettrici, segnando così certa la distinzione tra materiali isolanti e conduttori. Lo studio di ciò che oggi viene chiamata elettrostatica ha avuto un notevole sviluppo a cavallo tra diciassettesimo e diciottesimo secolo, grazie allo sviluppo di nuove tecnologie e strumentazioni, quali ad esempio la bottiglia di Leyden, e alla nascita delle prime accademie scientiche: la Royal Society a Londra e l’Académie des Sciences a Parigi. Una delle pietre miliari nella comprensione dei fenomeni elettrici atmosferici la pose Benjamin Franklin (1706-1790) il quale ipotizzo che i fulmini fossero scariche elettriche che trasportano cariche presenti in nube (la qual teoria fu poi vericata sperimentalmente da Thomas-Francois d’Alibard (1703-1799) nel 1752). In questo stesso periodo iniziarono le prime osservazioni riguardanti i temporali e la loro struttura elettrica. Nel 1753, JohnCanton (1718-1772) scoprì che in atmosfera l’elettricità è presente anche in condizioni di bel tempo. Verso la fine del ‘700 una serie di misurazioni da parte di John Read (1726-1814) permisero le prime tempi di quantificazione dell’elettricità atmosferica. Fu in questo periodo che esperimenti di laboratorio iniziarono a mostrare la possibilità di avere cariche in movimento. Charles-Augustin Coulomb (1736-1806) notò che la carica di un oggetto viene dissipata a contatto con l’aria tanto più rapidamente quanto più è umida l’aria stessa: Così, seppur come corollario alla legge di repulsione elettrostatica alla quale stava lavorando, Coulomb scoprì la conduttività elettrica dell’aria, anche se la spiegazione relativa a questa proprietà arrivò solo un secolo più tardi con la scoperta dell’elettrone. Si dovette perciò attendere la fine del diciannovesimo secolo perché lo studio dell’elettricità atmosferica divenisse più sistematico, grazie alle scoperte e alle intuizioni in campo elettromagnetico da parte di Faraday e Maxwell, e all’avvento di nuovi apparati sperimentali. Risalgono al questo periodo infatti le misurazioni del campo elettrico atmosferico (anche conosciuto come Potential Gradient, PG) e le prime teorizzazioni del campo elettrico di nube. Grazie a queste nuove scoperte Lord Kelvin (1824-1907) fu in grado di concludere che l’elettricazione è una proprietà dell’atmosfera in condizioni di bel tempo, confermando così i primi approcci all’argomento avanzati da Coulomb. Il successivo avvento dei palloni sonda,Accompagnato dalle scoperte di Thomson e Rutherford circa elettroni e ionizzazione, diede un nuovo input alla ricerca. Fu in questo periodo che venne formulato il concetto di mobilità ionica, denita come la velocità di uno ione posto all’interno di un campo elettrico. Parallelamente agli studi dei due fisici, un gruppo di quattro scienziati, Ebert, Gerdien, Elser e Geitel, sviluppò strumentazioni per la misura in situ; equipaggiando i palloni sonda con questi nuovi strumenti fu possibile misurare la conduttività lungo la verticale dell’atmosfera, raccogliendo dati direttamente in loco. Così facendo vennero misurati, con risultati molto più precisi che in passato, PG e conduttività dell’aria fino ad altezze di 9 km; ciò permette di determinare grandezze come la corrente di conduzione totale, che nella troposfera è praticamente indipendente dalla quota. Analogamente furono condotte misurazioni in situ del campo elettrico di nube che permisero di avere i primi dati sperimentali sulla struttura elettrica della nube stessa. Con l’avvento della fisica moderna, lo studio dell’elettricità atmosferica entrò in una nuova fase. Nei primi anni del ventesimo secolo fu formulata la teoria del circuito elettrico globale che servì da collante a tutte le precedenti misurazioni atmosferiche. In questo modo si è potuto dare un background sul quale andare a riportare le misurazioni fatte con tecniche che ancora oggi sono in fase di sosticazione. Alle già citate misurazioni in situ e tramite i palloni sonda infatti va aggiunta tutta la branchia relativa al remote sensing, ottimizzata con l’avvento dei satelliti. Sfruttando le nuove tecnologia si è così potuto avere un quadro generale molto accurato per quanto riguarda l’elettricità in cielo sereno e in nube. Ad oggi la teoria del circuito globale è alla base dello studio dell’elettricità atmosferica.lo studio dell’elettricità atmosferica entrò in una nuova fase. Nei primi anni del ventesimo secolo fu formulata la teoria del circuito elettrico globale che servì da collante a tutte le precedenti misurazioni atmosferiche. In questo modo si è potuto dare un background sul quale andare a riportare le misurazioni fatte con tecniche che ancora oggi sono in fase di sosticazione. Alle già citate misurazioni in situ e tramite i palloni sonda infatti va aggiunta tutta la branchia relativa al remote sensing, ottimizzata con l’avvento dei satelliti. Sfruttando le nuove tecnologia si è così potuto avere un quadro generale molto accurato per quanto riguarda l’elettricità in cielo sereno e in nube. Ad oggi la teoria del circuito globale è alla base dello studio dell’elettricità atmosferica.lo studio dell’elettricità atmosferica entrò in una nuova fase. Nei primi anni del ventesimo secolo fu formulata la teoria del circuito elettrico globale che servì da collante a tutte le precedenti misurazioni atmosferiche. In questo modo si è potuto dare un background sul quale andare a riportare le misurazioni fatte con tecniche che ancora oggi sono in fase di sosticazione. Alle già citate misurazioni in situ e tramite i palloni sonda infatti va aggiunta tutta la branchia relativa al telerilevamento, ottimizzata con l’avvento dei satelliti. Sfruttando le nuove tecnologia si è così potuto avere un quadro generale molto accurato per quanto riguarda l’elettricità in cielo sereno e in nube. Ad oggi la teoria del circuito globale è alla base dello studio dell’elettricità atmosferica.
Capitolo 2. Circuito elettrico globale
2.2 Fonti di cariche elettriche e ioni atmosferici
Le prove sperimentali hanno dimostrato la presenza di cariche di entrambi nell’atmosfera
segni. In generale ci sono due meccanismi considerati predominanti nella produzione di
queste cariche, ed entrambe riguardano l’ionizzazione di molecole neutre.
2.2.1 Radiazioni emesse dalla superficie terrestre
La crosta terrestre contiene una grande quantità di isotopi radiativi che emettono particelle subatomiche cariche ad alta energia (principalmente particelle alfa e beta) e radiazioni ionizzanti (raggi gamma). Le energie tipiche di queste particelle sono dell’ordine dei MeV. Sia le particelle alfa che le particelle beta hanno un camino libero medio molto limitato nella bassa troposfera e quindi contribuiscono in modo piuttosto limitato al carico atmosferico. Infatti, sono soprattutto i raggi gamma che ionizzano le molecole troposferiche neutre trasformandole in ioni positivi ed elettroni liberi. Mentre i primi sono grandi e hanno una scarsa mobilità, gli elettroni liberi hanno una mobilità considerevole, quindi si legano rapidamente alle particelle con cui interagiscono, solitamente aerosol, poiché sono elettrochimicamente reattivi, caricandole. Questo processo porta, in generale, alla formazione di aggregati di particelle di aerosol, che a loro volta avranno un vantaggio nella formazione di goccioline di nube, rispetto al particolato ultrafine presente anche nell’atmosfera. Grazie alla presenza di una carica non neutra sulle particelle, si formeranno molti più nuclei di condensazione rispetto a quanto accadrebbe in assenza di processi di ionizzazione. Inoltre, il vapore presente nell’atmosfera avrà maggiori probabilità di aderire a cluster di particelle di aerosol, che a loro volta avranno un vantaggio nella formazione di goccioline di nube, rispetto alle particelle ultrafini anch’esse presenti nell’atmosfera. Grazie alla presenza di una carica non neutra sulle particelle, si formeranno molti più nuclei di condensazione rispetto a quanto accadrebbe in assenza di processi di ionizzazione. Inoltre, il vapore presente nell’atmosfera avrà maggiori probabilità di aderire a un substrato di aerosol carico piuttosto che a uno neutro, causando un abbassamento della soglia minima di attivazione dei nuclei di condensazione stessi, come mostrato nella figura 2.1. Questo processo ha importantissime implicazioni climatiche che sono ancora oggi di grande interesse scientifico.
2.2.2 Raggi cosmici
Si tratta di particelle subatomiche cariche ad altissima energia che penetrano nell’atmosfera superiore terrestre. I raggi cosmici hanno una duplice origine: il Sole (e sono chiamati raggi cosmici solari, SCR) o altre stelle e galassie (e sono chiamati raggi cosmici galattici, GCR). Il loro ingresso nell’atmosfera superiore è modulato dall’attività solare e dal campo magnetico terrestre. Sono composti per il 90% da protoni⁴, per il 9% da nuclei di elio e per l’1% da altri nuclei. Quando i raggi cosmici entrano nell’atmosfera terrestre, ionizzano le molecole con cui entrano in contatto, formando coppie di ioni molto simili a quelle che si formano nella bassa troposfera. Inoltre, data l’elevata energia trasportata, a seguito dell’ionizzazione si produce un gran numero di particelle secondarie, come pioni, muoni, kaoni e mesoni.
2.3 Corrente di dispersione
A causa della presenza del campo elettrico atmosferico, gli ioni presenti nell’atmosfera subiscono un’accelerazione nella direzione determinata dal segno della loro carica. Gli ioni positivi, quindi, vengono accelerati verso il suolo, mentre quelli negativi verso gli strati superiori dell’atmosfera. Il flusso di cariche costituisce una corrente elettrica, detta corrente di conduzione.
Come appena accennato nel paragrafo precedente, gli ioni nell’alta atmosfera sono interamente prodotti dai raggi cosmici. Infatti, poiché la densità diminuisce con l’altitudine, il libero cammino medio delle particelle aumenta proporzionalmente alla vita media degli ioni. In questo modo, la frequenza delle interazioni ione-ione e ione-molecola di altra natura diminuisce, aumentando così le concentrazioni ioniche. Le misurazioni sperimentali mostrano che nell’alta atmosfera vi è, in media, una concentrazione uguale di ioni caricati positivamente e negativamente. Poiché la frequenza di interazione è molto bassa, gli ioni si comportano come un plasma, ovvero un fluido elettrico, ma con una carica totale neutra (poiché le cariche positive e negative sono in uguale concentrazione), che risponde agli stimoli elettromagnetici. Un’importante conseguenza dell’accumulo di ioni liberi in una regione atmosferica è l’aumento della conduttività elettrica della regione stessa. Pertanto, imponendo un campo elettrico esterno, che nell’atmosfera è il campo elettrico di bel tempo, al plasma, gli ioni in esso contenuti reagiranno producendo un campo elettrico indotto uguale e opposto a quello esterno. Questa situazione è completamente analoga a quella di un conduttore: il campo elettrico totale, somma di quello esterno e di quello indotto, è nullo sul conduttore, che quindi si comporta come un corpo equipotenziale. Poiché il comportamento del plasma nell’alta atmosfera è del tutto simile, si formerà uno strato conduttore equipotenziale. Si stima che questo strato inizi tra i 60 e gli 80 chilometri dal suolo, ed è chiamato elettrosfera, e spesso coincide con la ionosfera. Come già discusso, anche la superficie terrestre può essere considerata in media un conduttore equipotenziale, sebbene non perfetto. Tra i due conduttori si trova una grande porzione di atmosfera che, sia in condizioni di bel tempo che in presenza di copertura nuvolosa, è scarsamente conduttiva e, anzi, presenta una notevole resistenza elettrica, che varia con l’altitudine. Infatti, si passa da 10⁻¹⁴ Sm⁻¹ al suolo a 10⁻⁷ Sm⁻¹ in prossimità dell’elettrosfera. Tuttavia, la resistenza elettrica non rende l’atmosfera un isolante perfetto , quindi la corrente fluirà attraverso di essa, vedi paragrafo 2:3.
2.5 Il circuito globale. Il concetto di circuito elettrico globale fu proposto per la prima volta da Wilson nei primi vent’anni del XX secolo. Il modello è semplice: l’atmosfera è racchiusa tra due superfici conduttrici equipotenziali. Tra di esse esiste una differenza di potenziale di 200-300 kV. La porzione di atmosfera tra le due superfici è un isolante imperfetto, quindi permette il passaggio di corrente in entrambe le direzioni, mantenendo vivo il campo elettrico atmosferico, che opera attraverso processi di carica e scarica. I processi di scarica sono attribuibili alla corrente di dispersione, menzionata nel paragrafo 2.3. I processi di carica, invece, riguardano i temporali. I processi microfisici interni ai cumulonembi, menzionati nel capitolo 3, permettono la formazione di una struttura elettrica multipolare all’interno della nube stessa, con la conseguente formazione di un intenso campo elettrico interno. Questa configurazione consente alla nube di agire come una batteria che alimenta le due superfici equipotenziali con scariche positive, verso l’alto, e scariche negative, verso il suolo. La corrente di conduzione che si forma verso l’alto e raggiunge la ionosfera contribuisce, insieme all’apporto di cariche dai raggi cosmici, a mantenere il potenziale tra la ionosfera e la superficie terrestre. Questa corrente è alimentata dai cosiddetti eventi luminosi transitori, o TLE, in particolare sprite e getti blu, sui quali si sa ancora relativamente poco.
2.5.1 La risonanza di Schumann (SR) è un gruppo di picchi nella porzione a frequenza estremamente bassa (ELF) del campo elettromagnetico terrestre. Le risonanze di Schumann sono risonanze elettromagnetiche globali, eccitate dalle scariche elettriche dei fulmini nella cavità formata dalla superficie terrestre e dalla ionosfera. Tali basse frequenze non vengono attenuate dal campo terrestre, se non in minima parte. In questo modo riescono a compiere ripetutamente un giro completo attorno al globo prima di dissolversi. L’interferenza costruttiva produce onde risonanti a partire da 8 Hz che crescono a intervalli di circa 6 Hz. La risonanza a 8 Hz in particolare rappresenta un’onda la cui lunghezza d’onda è pari alla circonferenza terrestre (40.000 km). Le SR sono una valida prova della veridicità del sistema Terra-ionosfera, oltre al fatto che possono essere utilizzate per monitorare singole posizioni sulla superficie terrestre. Quest’ultima caratteristica ci permette di studiare la variabilità degli eventi di fulmini a livello globale. Ciò è possibile grazie all’elevata correlazione presente tra il segnale di fondo delle SR e la frequenza globale dei fulmini.
Inoltre, poiché il segnale transitorio delle risonanze di superficie (SR) è ben correlato con gli sprite atmosferici, le risonanze vengono utilizzate anche per monitorare gli sprite in tutto il mondo. Essendo dipendenti solo dai processi dei fulmini, e quindi da processi dominati da flussi di corrente alternata, le risonanze di superficie non sono utili per le misurazioni relative alla corrente di bel tempo, in quanto si tratta di un flusso di corrente continua.
2.5.2 Cambiamento climatico. Dal 1990, sono emersi importanti studi sulla correlazione tra i fenomeni che interagiscono per formare il circuito elettrico globale e il cambiamento climatico. Price e Rind (1990) furono i primi a proporre una possibile correlazione tra il cambiamento climatico e l’intensificazione dell’attività dei fulmini su scala globale. Successivamente, molti altri studiosi hanno condotto analisi simili. Nel 1992 Williams ha dimostrato una stretta relazione tra le temperature del suolo tropicali e le variazioni mensili di SR misurate nel Rhode Island, USA. Price nel 1993 ha dimostrato una buona correlazione tra le variazioni diurne di temperatura e la variabilità diurna del circuito elettrico globale. Price, ancora nel 1999, è riuscito a correlare la presenza del potenziale ionosferico con le temperature superficiali. Nello stesso anno, Reeve e Toumi, utilizzando misurazioni satellitari, hanno correlato le temperature globali e le scariche CTG. Nel 2000, Price ha collegato le concentrazioni di vapore acqueo nell’alta troposfera con l’attività globale dei fulmini utilizzando gli SR. Il campo di ricerca è più aperto e attuale che mai. Anche in questo caso emerge l’utilità della radiazione solare come strumento per il monitoraggio dei fulmini, che a loro volta influenzano o sono un indicatore di grandezze quali temperatura superficiale, umidità, quantità di pioggia, intensità della convezione e altri parametri direttamente implicati nei processi di cambiamento climatico.
3.1 Conduttività elettrica nelle nuvole. La conduttività elettrica è una grandezza importante anche quando il contesto di interesse non è un cielo sereno, bensì un ambiente nuvoloso. La velocità di formazione delle nuvole è controllata dall’equilibrio locale tra sorgenti e pozzi di ioni. Il processo di rimozione più efficiente è la precipitazione: gli ioni, infatti, si legano alle gocce di nuvola per conduzione e diffusione e poi abbandonano la nuvola stessa se le gocce diventano precipitanti. A seconda dell’intensità del campo elettrico, della concentrazione di ioni e della quantità di carica trasportata da questi ultimi, verrà favorita la crescita delle gocce per conduzione o per diffusione. Il processo di diffusione degli ioni sulla goccia segue le curve di Köhler, sebbene in media maggiore è il numero di ioni incorporati, maggiori saranno gli effetti delle cariche elettriche che trasportano. Ulteriori dettagli sono disponibili nell’articolo originale consultabile online.
3.1.1 Nuvole di bel tempo. Le nuvole di bel tempo sono definite come nuvole debolmente elettrificate, il cui campo elettrico è sostanzialmente quello di una nuvola di bel tempo2. Per questo tipo di nuvola, quindi, la crescita dispersiva è favorita rispetto alla crescita conduttiva, pertanto sarà molto piccola e tenderà ai suoi valori tipici in condizioni di cielo sereno3. Per calcolare il flusso di ioni sulle goccioline si può assumere, senza perdita di generalità, che tutte le goccioline siano sferiche, di uguali dimensioni e che trasportino la stessa quantità di carica, ovvero il valore medio della distribuzione di carica sulle goccioline stesse. La popolazione di goccioline con carica totale pe, cioè n(p), può essere determinata bilanciando il tasso di cattura di ioni positivi da parte di goccioline con carica pe, con quello di ioni negativi da parte di goccioline di carica (p + 1) And. Ulteriori dettagli possono essere letti dall’articolo originale disponibile online.
3.1.2 Nuvole temporalesche . In una nuvola formata da goccioline di carica media Q, una buona approssimazione della concentrazione di ioni positivi n+ in condizioni di equilibrio può essere stimata dalla seguente equazione:
I = an+n- + 4πaND+n+ + B+n+N /3Ea 2 (3Ea 2 – Q) 2
Un ragionamento simile può essere fatto con gli ioni negativi partendo dall’equazione riportata sopra e da quella analoga per gli ioni negativi, Phillis (1967) ha dimostrato che la conduttività nella nube si riduce significativamente all’aumentare dell’intensità del campo elettrico e della concentrazione di acqua liquida, e moderatamente al diminuire della dimensione delle goccioline. Queste considerazioni sono state successivamente confermate da esperimenti condotti da Griths e Latham (1974), grazie ai quali è stato possibile concludere che nelle nubi il cui campo elettrico è molto intenso la conduttività è generalmente molto debole. Ciò si adatta bene alla rappresentazione delle nubi temporalesche, i cui campi elettrici sono molto più intensi del campo elettrico in condizioni di bel tempo. Alcuni autori, tuttavia, riportano di aver osservato valori di conduttività all’interno dei temporali che sono fino a 20 volte superiori ai valori in condizioni di bel tempo. Questi risultati possono essere spiegati mediante la teoria di Phillis, Griths e Latham ipotizzando un aggiustamento della conduttività dell’ambiente adiacente alla nube che compensa la diminuzione che si è verificata all’interno della nube stessa. Le interazioni che si verificano ai bordi della nube formano uno “strato limite” rispetto al quale il campo elettrico è normale. Quindi, posizionandoci sullo strato limite in z = zB e considerando le condizioni di equilibrio tra le conduttività all’interno e all’esterno della nube (ma nelle immediate vicinanze del bordo) per le quali AcEc = A0E0 6.. Ulteriori dettagli possono essere letti dall’articolo originale disponibile online.
3.2 Distribuzione della carica elettrica nelle nubi. Come introdotto nella sezione 3.1, la carica elettrica nelle nubi risiede principalmente sugli idrometeore. Le strutture elettriche comunemente osservate nelle nubi sono una diretta conseguenza di questa proprietà delle cariche. In generale, la distribuzione della carica nelle nubi è funzione del tipo di nube, dell’intensità della corrente ascensionale8 e della distribuzione dimensionale delle gocce. Il tipo di nube è importante perché in generale si hanno diverse distribuzioni dimensionali a seconda che la nube abbia uno sviluppo prevalentemente orizzontale o verticale. Inoltre, per i sistemi convettivi si osserva anche una differenza quando varia l’intensità della corrente ascensionale; infatti, più intenso e duraturo è il flusso verticale, maggiore sarà la probabilità di produzione di gocce di nube e quindi di precipitanti. In questo modo, vengono favoriti i meccanismi di caricamento delle gocce di nube che saranno discussi nel paragrafo 3.3. La distribuzione numerica e dimensionale degli idrometeore e l’intensità del campo elettrico delle nubi contribuiscono insieme alla caratterizzazione della distribuzione della carica, come mostrato nella sezione 3.1. A seconda del grado di elettrificazione, si distinguono due categorie di nubi: quelle debolmente elettrificate e quelle fortemente elettrificate. A livello qualitativo, le prime possono essere definite nubi di bel tempo e le seconde nubi temporalesche. Infine, esistono casi in cui la struttura elettrica delle nubi temporalesche tende a diventare estrema, con un improvviso cambio di segno del campo elettrico, come nei temporali a supercella.
3.2.1 Nuvole di bel tempo. Nelle nuvole di bel tempo, il carico è dovuto principalmente alle interazioni ione-goccia descritte nella sezione 3.1.1. Poiché le nuvole sono scarsi conduttori, ci si può aspettare una deposizione di ioni negativi alla base della nuvola in crescita, a causa dell’effetto del campo elettrico di bel tempo. Successivamente, queste cariche saranno spinte verso altitudini più elevate a causa di una corrente ascensionale più o meno intensa. Nella loro prima fase di crescita, queste nuvole tenderanno quindi a formare un nucleo carico negativamente che verrà poi mantenuto durante le fasi successive. Allo stesso tempo, si verificherà un processo di deposizione di ioni positivi nella parte superiore della nuvola, a causa dell’attrazione esercitata dal polo negativo precedentemente formatosi e dal campo elettrico ambientale. Gli ioni saranno continuamente trasportati all’interno della nuvola a seguito del mescolamento turbolento che interessa la parte superiore. In questo modo, la parte superiore della nuvola presenterà un accumulo di carica positiva. Quanto appena descritto è la riproduzione di uno scenario in cui la nuvola è un sistema bipolare orientato come il campo elettrico ambientale. Una verifica di questa struttura proviene da dati sperimentali. Osservazioni effettuate su stratocumuli, altocumuli e cumuli convettivi non precipitanti, nonché in assenza della fase di ghiaccio, confermano la distribuzione bipolare. Tuttavia, si riscontrano incongruenze tra teoria e osservazione, e tra diverse osservazioni, che sono perlopiù legate alla distribuzione di carica sulle singole goccioline. Infatti, la carica totale trasportata da una singola gocciolina di nube è generalmente maggiore di quanto previsto dalle teorie diffusiva e conduttiva. Nonostante le numerose scoperte effettuate, non esiste ancora una spiegazione univoca in grado di giustificare questa anomalia. Pertanto, per ogni insieme di dati misurati viene costruita una distribuzione empirica, generalmente valida solo per il rilevamento stesso da cui trae origine. Gli unici fattori comuni a queste formule empiriche sono la stima di una quantità di carica, per singola gocciolina, maggiore di quella prevista dalla teoria e il fatto che tutte le interpolazioni siano in forma quadratica rispetto al raggio. Inoltre, nemmeno il segno della carica è determinato in modo univoco: analizzando tre misurazioni successive, effettuate rispettivamente da Twomey, Krasnogorskaya e Colgate e Romeo, si osservano tre risultati differenti. La prima ha rilevato una carica media per goccia fortemente positiva, la seconda debolmente negativa e la terza fortemente negativa. Le incertezze in questo ambito sono ancora molto elevate.
3.2.2 Nubi temporalesche. L’attività temporalesca globale è responsabile della presenza di una debole carica negativa sulla superficie terrestre. In generale, infatti, le scariche CTG trasportano cariche negative verso il suolo, mantenendo in funzione il circuito globale. Diversi studi condotti su nubi dotate di un campo elettrico sufficiente a generare scariche di qualsiasi tipo segnalano la necessità di un ulteriore meccanismo di carica delle nubi, oltre a quello che coinvolge gli ioni nei processi di diffusione e conduzione. Questo meccanismo è attribuibile ai diversi tipi di carico a cui sono sottoposte le goccioline durante la loro fase di crescita. Analogamente al caso delle nubi debolmente elettrificate, è difficile trovare una formula univoca per stabilire la quantità totale di carica trasportata dalle goccioline. Anche in questa situazione, le osservazioni sono molto discordanti tra loro, ma potrebbe esserci una giustificazione soddisfacente. Le maggiori difficoltà nella descrizione delle proprietà elettriche delle nubi temporalesche, infatti, risiedono nell’impossibilità di delineare una teoria di base comune a tutti i temporali a causa della grande diversità associata a questo tipo di sistemi. Infatti, i temporali che si originano in regioni diverse presentano caratteristiche microfisiche differenti a causa delle proprietà termodinamiche e radiative che influenzano la regione stessa. La carica massima fisicamente trasportabile da una goccia è data dal limite di Rayleigh ed è funzione di una certa potenza del fascio. Questo limite viene raggiunto in condizioni di instabilità meccanica, che si verifica quando la tensione elettrostatica sulla superficie della goccia è uguale alla tensione superficiale. Ulteriori dettagli sono disponibili nell’articolo originale consultabile online.
Le maggiori difficoltà nella descrizione delle proprietà elettriche dei cumulonembi risiedono, infatti, nell’impossibilità di delineare una teoria di base comune a tutti i temporali, a causa della grande diversità associata a questo tipo di sistemi. I temporali che si originano in regioni diverse presentano infatti caratteristiche microfisiche differenti, dovute alle proprietà termodinamiche e radiative che interessano la regione stessa. La carica massima fisicamente trasportabile da una goccia è data dal limite di Rayleigh ed è funzione di una certa potenza del fascio. Questo limite viene raggiunto in condizioni di instabilità meccanica, che si verifica quando la tensione elettrostatica sulla superficie della goccia eguaglia la tensione superficiale. Ulteriori dettagli sono disponibili nell’articolo originale consultabile online.
La struttura tripolare è la stratificazione più semplice possibile per le nubi in cui è presente un intenso campo elettrico. In questo senso, è stato osservato un nucleo temporalesco, situato intorno a 15°C, caricato negativamente, tra due strati caricati positivamente. La regione caricata negativamente e la regione superiore caricata positivamente, considerate insieme, formano quello che in letteratura viene chiamato il dipolo principale. Esistono vari meccanismi di carica, ma sembrerebbe ragionevole pensare che il nucleo negativo e la sommità positiva derivino dalla separazione di carica che si verifica a seguito dei processi di collisione e frammentazione a cui sono sottoposti i cristalli di ghiaccio durante la formazione delle precipitazioni. Si suppone che lo strato inferiore, generalmente coincidente con lo strato di fusione, sia caricato per induzione rispetto alla superficie terrestre caricata negativamente o per dissoluzione parziale o totale dei cristalli in caduta che rilasciano cariche. Sistemi più complessi sono stati osservati e misurati nella seconda metà degli anni ’90 e hanno portato a risultati interessanti. Da uno studio condotto da Stolzenburg et al. (concluso e pubblicato nel 1998) sulla base della misurazione, tramite palloni meteorologici, del campo elettrico di 20 temporali, emerge una struttura di carica quadripolare nella regione di corrente ascensionale. La nube è molto simile al caso tripolare, cioè ha una La struttura tripolare è la stratificazione più semplice possibile per le nubi in cui è presente un intenso campo elettrico. In questo senso, è stato osservato un nucleo temporalesco, situato intorno a 15C, caricato negativamente, tra due strati caricati positivamente. La regione caricata negativamente e la regione superiore caricata positivamente considerate insieme formano quello che in letteratura viene chiamato il dipolo principale. Esistono vari meccanismi di carica, ma sembrerebbe ragionevole pensare che il nucleo negativo e la sommità positiva derivino dalla separazione di carica che si verifica a seguito dei processi di collisione e rottura a cui sono sottoposti i cristalli di ghiaccio durante la formazione delle precipitazioni. Lo strato inferiore, generalmente coincidente con lo strato di fusione, si suppone sia caricato per induzione rispetto alla superficie terrestre caricata negativamente o per dissoluzione parziale o totale dei cristalli in caduta che rilasciano cariche.
Sistemi più complessi sono stati osservati e misurati nella seconda metà degli anni ’90, portando a risultati interessanti. Da uno studio condotto da Stolzenburg et al. (concluso e pubblicato nel 1998), basato sulla misurazione, tramite palloni meteorologici, del campo elettrico di 20 temporali, emerge una struttura di carica quadripolare nella regione di corrente ascensionale. La nube è molto simile al caso tripolare, ovvero presenta una sottile regione carica positivamente alla base, un nucleo negativo e un’area sovrastante positiva. Inoltre, nella parte superiore della nube è presente un ulteriore strato, molto sottile e caricato negativamente, presumibilmente formato dall’interazione delle molecole della nube con gli ioni atmosferici.
La Figura 3.3, mostrata di seguito, illustra un modello concettuale della struttura elettrica di un temporale isolato nella sua fase matura, basato sull’analisi di 49 sondaggi effettuati in diverse nubi nelle condizioni appena descritte. In media, nella regione di corrente ascensionale sono presenti quattro strati di carica e all’esterno di essa sei. L’intero sistema è schermato da cariche negative e l’incudine presenta una carica prevalentemente positiva.
Ulteriori dettagli possono essere consultati nell’articolo originale, disponibile online.
3.3 Processi di elettrificazione delle nubi. Cercheremo ora di comprendere quali siano i meccanismi più efficienti per caricare una nube. Il punto di partenza comunemente accettato è la causa della formazione del campo elettrico nella nube, ovvero la separazione di carica che si verifica durante i processi di formazione delle precipitazioni. Infatti, le gocce più grandi tenderanno a precipitare per effetto della forza di gravità, mentre quelle più piccole saranno spinte verso l’alto dalla corrente ascensionale. È sufficiente che le gocce abbiano una carica netta tale che, anche in assenza di collisioni, si formi una struttura dipolare all’interno della nube. Ovviamente quanto detto può essere esteso anche ai cristalli di ghiaccio. Ad oggi, si ritiene che molti meccanismi siano responsabili, in misura variabile, del campo elettrico della nube, ma non vi è ancora certezza su quali di questi meccanismi siano i principali. Le stime a questo riguardo si basano tutte su dati sperimentali e teorie empiriche che sono ancora troppo specifiche per i singoli sistemi temporaleschi per poter derivare una teoria generale. Date queste premesse, ciò che si fa comunemente è classificare i meccanismi di caricamento in induttivi e non induttivi. Un altro tipo di classificazione possibile riguarda la fase di caduta, anche se i processi considerati più efficienti si verificano in condizioni di fase mista. Cercheremo di seguire la prima suddivisione, prestando particolare attenzione, tuttavia, ai processi che coinvolgono collisioni ghiaccio/graupel. Verrà inoltre analizzato il meccanismo convettivo, l’unico a non collegare l’elettrificazione e la crescita degli idrometeore, ma anche l’unico a creare un legame tra la dinamica convettiva e la struttura del campo nuvoloso. Prima di tutto, però, è necessario stabilire i requisiti da soddisfare affinché venga rispettata la struttura elettrica di un temporale. Ulteriori dettagli sono disponibili nell’articolo originale online.
3.3.1 Caricamento convettivo. Il primo a proporre una teoria del caricamento convettivo alla base della formazione dei cumulonembi fu Wilson nella prima metà del Novecento. Egli suggerì che la cattura di ioni da parte delle particelle nuvolose portasse all’elettrificazione iniziale nei temporali. Questa teoria fu perfezionata da Grenet (1947) e completata da Vonnegut (1955). Lo scenario risulta essere di questo tipo: la corrente ascensionale trasporta cariche positive dagli strati inferiori della troposfera verso la nube durante la sua fase di accumulo. Il nucleo della nube diventa quindi un polo di carica positiva. Sulla nube così elettrificata, si forma un accumulo di carica negativa nella parte superiore e sulle bolle laterali a causa del mescolamento turbolento che innesca la cattura degli ioni atmosferici negativi da parte delle goccioline caricate positivamente. Successivamente, la corrente discendente, che si sviluppa principalmente lungo i lati esterni della nube, trasporta le cariche negative verso la base, in regioni sempre più interne della nube stessa, sempre a causa degli effetti di mescolamento che coinvolgono i confini. Quando la nube si avvicina alla fine della fase di accumulo del suo processo evolutivo, si forma un polo di carica negativa nella regione inferiore della nube stessa. Infine, la carica negativa si stabilizza nella regione inferiore della nube, favorendo lo stesso fenomeno di interazione con gli ioni atmosferici positivi che si verifica negli strati superiori con cariche invertite, e che produce uno schermaggio attorno al confine. Se il processo è molto intenso, si forma un sottilissimo strato di cariche positive, sempre tramite interazione ionica, alla base della nube, che completa la struttura tripolare. Questo meccanismo è ben illustrato nella figura 3.6. Il ciclo continua finché la corrente ascensionale è attiva e, di fatto, intensifica il campo elettrico della nube con il passare del tempo. Questo meccanismo presenta dei problemi in quanto non vi è alcun processo di separazione di carica all’interno della nube, come richiesto dalle condizioni di Mason, il che giustificherebbe il fatto che le scariche si verificano solo dopo un certo tempo dalla formazione del temporale.
Riguardo alla sua teoria, Vonnegut stesso ha affermato:
Se questa teoria è corretta, queste misurazioni dovrebbero rivelare grandi masse di aria elettricamente carica a una certa distanza dalla regione di precipitazione, una situazione improbabile se la precipitazione fosse responsabile dell’elettrificazione… In alcuni casi si potrebbe attendere che i campi si siano sviluppati prima che si formino le particelle di precipitazione.
Alla luce di scoperte più recenti, i limiti del modello proposto sono evidenti. Infatti, fin dal 1956, grazie a Reynolds e Brook, si era compreso che la rapida elettrificazione che porta alla formazione di scariche nei temporali è associata alla crescita dei cristalli di ghiaccio. Successive misurazioni, ad esempio quelle di Gaskell e Illingworth (1980), hanno confermato quest’ultima teoria. È quindi chiaro che, sebbene la carica convettiva sia plausibile, non è in grado di giustificare la produzione di scariche. Simulazioni numeriche che coinvolgevano solo il modello convettivo sono state effettuate all’inizio degli anni 2000 da Helsdon et al. I risultati hanno indicato un campo elettrico di intensità insufficiente rispetto a quanto osservato nella nube. Inoltre, il campo inizia a dissiparsi all’inizio della fase di maturazione, una fase in cui dovrebbe invece essere in crescita. Infine, durante la sua fase dissipativa, il campo della nube formerebbe, a causa dell’interazione con gli ioni ambientali, una barriera contro la corrente di conduzione esterna. In definitiva, si può affermare che la convezione da sola non può essere un meccanismo in grado di garantire la produzione dei campi elettrici effettivamente rilevati nei temporali.
3.3.2 Processi induttivi. A seguito del campo elettrico presente all’esterno della nube in qualsiasi condizione meteorologica, le goccioline e i cristalli presenti nella nube si polarizzano. Pertanto, la carica indotta sarà positiva nell’emisfero australe e negativa nell’emisfero boreale. La polarizzazione è alla base di alcuni meccanismi di carico attivo delle nubi.
Cattura selettiva di ioni. Wilson (1929) propose un meccanismo induttivo in cui le goccioline di nuvola polarizzate catturano gli ioni sospesi durante la fase di precipitazione. Ciò che accade è che gli ioni negativi presenti nell’area spazzata dalla goccia vengono catturati grazie all’interazione con la carica positiva sull’emisfero meridionale della goccia. Lo stesso processo, con segno inverso, si verifica anche nell’emisfero settentrionale, dove tuttavia l’efficienza di cattura è estremamente inferiore perché, affinché la collisione avvenga, gli ioni devono avere una velocità terminale maggiore di quella della goccia. Tuttavia, ciò significa che gli ioni devono essere aggregati piuttosto pesanti, il che rende la cattura meno efficiente poiché diminuisce la probabilità che si verifichi la coalescenza tra lo ione e l’idrometeora. Inoltre, gli ioni positivi hanno una mobilità inferiore rispetto a quelli negativi, quindi le loro interazioni sono sfavorevoli. Questo è il motivo per cui la carica netta delle gocce è negativa. Questo meccanismo produce un campo elettrico massimo di 50 kV m⁻¹, quasi un ordine di grandezza inferiore a quello che si registra solitamente nei temporali. Le ragioni principali sono due: la natura limitata del processo di carica e le velocità terminali. Nel primo caso, l’insufficiente carica negativa depositata sulla goccia inizierà ad attrarre ioni positivi, scaricandosi a sua volta. Nel secondo caso, il problema ha una natura dinamica. La cattura, come concepita in precedenza, è possibile solo finché la velocità terminale della goccia è maggiore di quella degli ioni (che si calcola moltiplicando l’intensità del campo elettrico per la mobilità degli ioni).
Se ciò non accade, l’interazione tra la goccia e gli ioni viene inibita dai processi di repulsione che si innescano poiché gli ioni negativi vengono respinti dall’emisfero settentrionale e quelli positivi hanno generalmente una mobilità più ridotta. Ulteriori dettagli possono essere letti nell’articolo originale disponibile online.
3.3.3 Processi non induttivi Numerosi esperimenti hanno dimostrato che la carica delle particelle delle nuvole può verificarsi anche in assenza di un campo elettrico esterno. Esistono diversi meccanismi che verranno descritti in questo paragrafo.
Effetto termoelettrico: Reynolds et al. (1957) ottennero prove sperimentali del fatto che i cristalli di nuvola si caricavano in seguito a collisioni con altri cristalli aventi una temperatura diversa. Brook (1958) comprese che la carica era dovuta alla diffusione di ioni idrogeno a causa del gradiente di temperatura che si crea sulla superficie di contatto. Poiché gli ioni H+ hanno una mobilità maggiore rispetto agli ioni OH, a causa dell’effetto della diffusione ionica il cristallo più freddo si caricherà positivamente e quello più caldo negativamente. Latham e Mason (1961) costruirono un modello unidimensionale per riprodurre questo fenomeno. Ipotizzando un gradiente di temperatura stazionario per tutte le specie di cristalli di ghiaccio, derivarono la differenza di potenziale tra i cristalli in collisione in condizioni stazionarie. Ottennero quindi un gradiente di potenziale rispetto alla temperatura pari a: dV/dT = 1,9 [mV/°C]. Ulteriori dettagli possono essere letti nell’articolo originale disponibile online.
Potenziale di contatto. Parallelamente agli esperimenti di Reynolds et al. (1957) riguardanti l’effetto termoelettrico, è stata condotta una serie di esperimenti volti a interpretare la separazione di carica non come conseguenza della temperatura dei cristalli, ma in termini di differenza di potenziale. In generale, infatti, la carica portata dai cristalli non è distribuita uniformemente, pertanto quando due cristalli entrano in contatto, a seguito di una collisione, le due superfici si troveranno a un potenziale differente. La differenza di potenziale che persiste per tutta la durata del contatto favorisce il passaggio di cariche tra i cristalli, caricandoli. Il carico varia a seconda della temperatura delle superfici in collisione, della natura e della modalità di crescita delle particelle. I cristalli di ghiaccio si caricano positivamente a seguito di processi che implicano la collisione e la successiva diffusione della particella più grande a scapito di quella più piccola.
Se con questo meccanismo il cristallo più grande evapora invece di diffondersi, acquisirà una carica negativa totale. I due processi sono efficaci finché ci si trova in un intervallo di temperatura al di fuori dell’intervallo tra θ3°C e 0°C. In quest’ultimo intervallo si trova lo strato di fusione, la cui influenza sul carico delle nuvole verrà discussa in seguito. Questa prima forma di interazione, tuttavia, non è molto efficace perché esclude tutte le particelle che diffondono o evaporano a causa di effetti di riscaldamento o raffreddamento, per le quali il potenziale di contatto è irrilevante.
Un caricamento di questo tipo è efficace solo quando si verifica una collisione tra cristalli di ghiaccio e una particella di ghiaccio in crescita diffusiva, in un ambiente ricco di acqua superfusa. La separazione di carica risultante varia tra 1 e 5 *10 -4 C per collisione e, indipendentemente dal segno della carica, non vi è alcuna correlazione diretta con la temperatura.
I cristalli ricoperti di brina, ovvero cresciuti per diffusione in un ambiente ricco di acqua superfusa, avranno una carica negativa a temperature comprese tra 15 e 20 °C e una carica positiva se comprese tra 5 e -10 °C. In questo modo, lo stesso meccanismo è in grado di spiegare la differenziazione dei poli di carica all’interno della nube, in particolare per quanto riguarda il nucleo e lo strato di fusione della nube stessa. Data la complessità del fenomeno, allo stato attuale delle conoscenze non esiste una teoria in grado di spiegare quantitativamente questo meccanismo. Le complessità derivano dalla natura molto variabile dei cristalli ricoperti di brina, per i quali il meccanismo sembra essere molto efficiente, oltre al fatto che è necessario conoscere parametri difficili da stimare nelle nubi temporalesche, come la velocità di impatto, l’angolo di impatto e la differenza di temperatura che fluisce tra le due particelle in collisione. In assenza di dati quantitativi, non è possibile sapere se e in che misura il potenziale di contatto influenzi l’effettiva carica di una nube. L’unica cosa di cui siamo certi è che questo meccanismo, grazie alle leggi che regolano l’elettrostatica, esiste.
Effetto Workman-Reynolds. Quando gocce di acqua superfusa vengono catturate da cristalli di ghiaccio in caduta, congelano sulla superficie del cristallo. La formazione di ghiaccio può essere istantanea o meno, a seconda della temperatura della regione nuvolosa in cui avviene la collisione e di quella delle particelle coinvolte. Durante il processo di congelamento, si crea una differenza di potenziale tra il cristallo e l’acqua che congela, chiamata potenziale di interfaccia ghiaccio/acqua, che è funzione del tipo e della quantità di ioni in soluzione e della velocità di congelamento. Il potenziale di interfaccia fu misurato per la prima volta da Workman e Reynolds (1950), da cui il meccanismo prende il nome. Effetto Workman-Reynolds. Essi ipotizzarono che potesse esserci una separazione di carica derivante dal distacco di gocce d’acqua liquida in seguito alla collisione tra cristallo e goccia. Questo potenziale fu poi misurato in laboratorio in funzione del tempo da Caranti e Illingworth (1983), con risultati deludenti. Il meccanismo, già in questi termini, implica una separazione di carica molto piccola. Inoltre, il potenziale di interfaccia è fortemente influenzato dagli ioni in soluzione, il che rende il meccanismo ancora meno efficiente. In conclusione, l’effetto Workman-Reynolds non è in grado di spiegare la separazione di carica registrata durante un temporale.
Rottura. Durante i meccanismi di crescita, i cristalli di ghiaccio possono assumere varie forme. I più fragili sono caratterizzati da punte che si sviluppano dal corpo centrale del cristallo verso l’esterno. I cristalli più comuni da questo punto di vista sono i dendriti. Le protuberanze sono molto fragili in quanto generalmente sottili e facilmente soggette a rottura, a seguito di collisioni con altre particelle o a causa delle forze idrodinamiche che mantengono il cristallo in sospensione. In ogni caso, in concomitanza con un processo di rottura, si verifica molto spesso una separazione di carica che di solito lascia il corpo centrale del cristallo caricato negativamente e le punte caricate positivamente. Questo meccanismo da solo non è sufficiente a spiegare le separazioni di carica osservate. Mason (1971) ha quindi proposto una combinazione tra la rottura e l’effetto termoelettrico. Infatti, ha ipotizzato che il cristallo di ghiaccio si trovasse a una temperatura fissa, mentre ciò che lo circondava fosse a temperatura ambiente. In questo modo aveva le condizioni adatte per sviluppare una differenza di temperatura superficiale ogni volta che il cristallo di ghiaccio collideva con un’altra particella di nuvola. Ulteriori dettagli possono essere letti nell’articolo originale disponibile online.
Frammentazione durante la prova Hallett-Mossop. La frammentazione dei cristalli di ghiaccio ha suscitato grande interesse negli ultimi tempi come possibile causa di separazione di carica. Latham e Mason (1961) notarono che i frammenti di ghiaccio creati durante il congelamento di gocce d’acqua superfuse su una grande superficie ghiacciata, quindi durante i processi di brina, sono carichi. Stimarono che per piccole gocce, da 20 a 90 μm di diametro, che impattano su sfere di ghiaccio di 5 mm di diametro, vengono espulsi frammenti di ghiaccio caricati positivamente, lasciando il cristallo caricato negativamente. Qualitativamente questo meccanismo rispetta la polarità delle nubi temporalesche, ma quantitativamente non è in grado di giustificare da solo la necessaria separazione di carica. Studi più approfonditi riguardanti questo processo hanno dimostrato che i frammenti di ghiaccio creati durante il congelamento di gocce d’acqua superfuse su una grande superficie ghiacciata, quindi durante i processi di brina, sono carichi. Hanno stimato che per piccole goccioline, di 20-90 µm di diametro, che impattano su sfere di ghiaccio di 5 mm di diametro, vengono emessi frammenti congelati caricati positivamente, lasciando il cristallo caricato negativamente. Qualitativamente, questo meccanismo rispetta la polarità delle nubi temporalesche, ma quantitativamente non è in grado di giustificare da solo la necessaria separazione di carica. Studi più approfonditi su questo processo sono stati condotti da Hallett e Saunders (1979) sfruttando il processo di Hallett-Mossop sviluppato 5 anni prima. Il processo di Hallett-Mossop è un’importante fonte di particelle nuvolose, soprattutto nelle regioni in cui la temperatura è compresa tra -3°C e -8°C. Il meccanismo prevede l’accrescimento di goccioline d’acqua superfuse da parte di idrometeore in cui la fase di ghiaccio è predominante, siano esse cristalli, nevischio o grandine. L’acqua superfusa congela istantaneamente sulla superficie ghiacciata. Se le condizioni sono favorevoli, l’aggregato può rompersi in più frammenti o può emettere goccioline in forma liquida che congelano istantaneamente nell’ambiente esterno. I frammenti cresceranno rapidamente per diffusione in un ambiente ricco di vapore fino alla formazione di nuovi cristalli che daranno inizio al ciclo. Nella rete si formeranno grandi quantità di cristalli di ghiaccio.
Hallett e Saunders, come già accennato, hanno sfruttato questo effetto per ricercare un meccanismo di caricamento delle nubi. Hanno scoperto che i frammenti di ghiaccio sono elettricamente carichi. Nella fase di crescita il cristallo di ghiaccio si carica positivamente, mentre nella fase di sublimazione si carica negativamente, in accordo con quanto osservato nel processo di elettrificazione che coinvolge il potenziale di contatto. Gli autori hanno concluso che il segno della carica è una diretta conseguenza dello stato fisico della superficie del cristallo e della pressione di vapore in relazione a quella del vapore contenuto nella regione nuvolosa in cui si trova il cristallo. Il meccanismo descritto è insufficiente a spiegare la separazione di carica di un temporale perché la carica sui frammenti è troppo piccola e la crescita per diffusione non crea un accumulo di carica sufficiente.
Strato di fusione. Sebbene i cristalli di ghiaccio abbiano, nella maggior parte dei casi, un corpo principale caricato negativamente, le misurazioni effettuate su gocce che precipitano all’esterno della nube rivelano una predominanza di cariche positive sulle gocce stesse. Dinger e Gunn (1946) proposero un sistema di caricamento che coinvolgeva lo strato di fusione. Dimostrarono che i cristalli di ghiaccio contenenti bolle d’aria, come la grandine o la graniglia, acquisiscono una carica positiva durante la fusione. Drake (1968) dimostrò che il caricamento è dovuto all’espulsione di cariche negative dal cristallo a causa dell’esplosione delle bolle d’aria che entrano in contatto con l’ambiente esterno durante i processi di fusione del ghiaccio che avvengono nello strato di fusione. Il caricamento è funzione del raggio delle bolle d’aria, del contenuto di ghiaccio delle bolle e del contenuto di ioni presenti nel fuso. Il meccanismo prevede che le bolle a contatto con l’aria della nube interagiscano con essa, lasciando il corpo del cristallo carico. La carica positiva sul cristallo può spiegare lo strato inferiore della nube, ma il meccanismo è completamente locale e non ha alcuna relazione con la struttura elettrica degli strati superiori.
3.3.4 Interazione cristallo/graupel. Un paragrafo separato è interamente dedicato al meccanismo non induttivo che coinvolge l’interazione tra una grande particella di graupel e piccoli cristalli di ghiaccio in un ambiente ricco di acqua superfusa, come mostrato nella figura 3.8. Un graupel non è altro che un cristallo di ghiaccio cresciuto attraverso l’interazione con acqua superfusa, che, entrando in contatto con il cristallo, congela nell’istante in cui si diffonde sulla sua superficie. Le condizioni mostrate nella figura 3.8 sono estremamente comuni nelle nubi temporalesche, anche a diverse altitudini. Infatti, i graupel sono particelle molto comuni nelle nubi di questo tipo, specialmente alle medie latitudini, quindi è logico aspettarsi che siano coinvolti in un processo piuttosto redditizio
Meccanismo di elettrificazione. I primi studi a riguardo risalgono al 1978 e alle ricerche relative all’esperimento di Hallett-Mossop. Era noto fin da allora che la carica presente sui frammenti di ghiaccio, risultato del processo sopra descritto, era insufficiente a garantire l’elettrificazione richiesta. Tuttavia, si osservò un trasporto di carica gradualmente crescente con l’aumentare del diametro del frammento di ghiaccio. Inoltre, si notò una prevalenza di cariche superficiali positive sul nuovo cristallo ricoperto di brina, contrariamente a quanto dimostrato da Reynolds et al. (1957) che utilizzarono la prevalenza di cariche negative su cristalli di questo tipo per spiegare parte della struttura elettrica della nube. Fu Jayaratne (1983) a dissipare ogni dubbio al riguardo, dimostrando che il segno della carica può essere positivo o negativo a seconda della temperatura e del contenuto di acqua liquida, come illustrato nella
Questa curva è il risultato di un esperimento che mostra come il segno della carica della grandine si inverta a una certa altitudine, considerando un contenuto di acqua liquida costante per tutti i casi analizzati. Il diverso segno assunto dalla grandine in funzione della temperatura può giustificare la struttura elettrica della nube. Infatti, la dissoluzione della grandine che avviene durante la fusione completa il tripolo. La carica negativa contenuta nelle bolle d’aria o nei frammenti che si staccano dalla grandine viene respinta verso il centro di carica negativa dalle forze idrodinamiche, rafforzando il tripolo. In questo modo si possono generare i campi elettrici necessari per la formazione di una scarica.
Negli ultimi anni sono state effettuate numerose osservazioni che hanno portato a risultati importanti. In particolare, una serie di misurazioni in situ condotte tramite l’utilizzo di aerei durante alcuni temporali nel Montana ha portato Dye et al. (1986) a interessanti conclusioni. Hanno infatti notato un aumento dell’intensità del campo elettrico nelle regioni in cui sono presenti particelle di ghiaccio e acqua superfusa. Nella stessa regione, sono state individuate grandi quantità di cristalli di ghiaccio e grandine mediante dispositivi di misurazione laser. Queste misurazioni hanno portato la comunità scientifica a convincersi sempre più che le collisioni tra cristalli di ghiaccio e grandine in presenza di acqua superfusa siano il meccanismo che, più di ogni altro, determina la formazione dei campi elettrici osservati e la produzione di fulmini.
Il meccanismo di caricamento. Ogni meccanismo basato sulla deposizione di vapore sulla superficie di un cristallo deve soddisfare una legge che Baker et al. (1987) hanno formulato e dimostrato. Questa legge suggerisce che quando due superfici ghiacciate, aventi una diversa velocità di crescita per diffusione, entrano in contatto, è necessario valutare la velocità di crescita relativa. Infatti, è stato dimostrato che per i processi di collisione cristallo/graupel, o più in generale cristallo/cristallo, la superficie della particella che ha la velocità di diffusione più elevata si carica positivamente in seguito alla collisione. Questo risultato è in accordo con numerosi esperimenti di laboratorio ed è tuttora considerato valido.
La teoria è stata sviluppata da Dash et al. (2001) e riguarda due cristalli di ghiaccio generici. La superficie del cristallo con la velocità di crescita più elevata presenta una maggiore quantità di carica superficiale negativa disponibile per essere separata e, pertanto, rimane carica positivamente. Secondo la teoria, un’elevata velocità di crescita porta a una crescita rapida, ma non omogenea, ad alte densità di carica. Il vapore che diffonde sulla superficie del cristallo è costituito da ioni H+ e OH- in quantità uguali. Tuttavia, mentre gli ioni OH- sono trattenuti sulla superficie del cristallo tramite legami a idrogeno, gli ioni H+ sono liberi di lasciare la superficie, muovendosi verso il centro del cristallo. In questo modo si crea un potenziale superficiale negativo, mentre la carica netta totale del cristallo rimane zero. Due particelle che collidono tendono a bilanciare la differenza di potenziale tra le loro superfici; in questo modo la particella con la velocità di crescita più elevata trasferirà cariche negative all’altra. In definitiva, la particella con la velocità di crescita più elevata rimane carica positivamente, mentre l’altra sarà carica negativamente. Il passaggio delle cariche diventa più efficiente quanto maggiore è la quantità di acqua superfusa presente sulle superfici al momento del contatto. Infatti, lo scambio di massa, e quindi della carica in essa contenuta, è molto più efficiente se la superficie di contatto è superfusa e non congelata. Durante la collisione tra due cristalli, le superfici di contatto subiscono un processo di fusione istantaneo che favorisce gli scambi. Tuttavia, la presenza di grandi quantità di acqua superfusa nell’ambiente della nube in cui avviene la collisione garantisce la permanenza sulla superficie dei due cristalli di un velo di acqua allo stato liquido che facilita il passaggio di carica e massa. Il trasferimento netto di massa avviene nella direzione opposta al trasferimento di carica (Mason e Dash, 2000). Ovviamente la massa in questione non è altro che acqua superfusa presente sulla superficie dei cristalli in cui sono disciolte le cariche. Il trasferimento di queste ultime è quindi enormemente facilitato. Per questo motivo il meccanismo descritto presenta una grande efficienza nella separazione della carica nella nube. Da un punto di vista puramente teorico il quadro è completo. Ora dobbiamo comprendere quale sia l’interazione più efficiente possibile a livello sperimentale. Numerosi studi di laboratorio e osservazioni sulle nuvole indicano che il processo di collisione tra cristallo di ghiaccio e grandine è il meccanismo più efficiente per la separazione di carica. Ripercorrendo i vari passaggi che definiscono la teoria, è possibile giustificare l’evidenza sperimentale. Infatti, la grandine, data la sua struttura microscopica, ha un tasso di crescita per diffusione inferiore rispetto al cristallo di ghiaccio. Al contrario, la grandine avrà una maggiore quantità di massa superficiale sotto forma di acqua sovrafusa rispetto al cristallo. Ipotizzando una grandine in caduta libera a velocità terminale e un cristallo in risalita per trasporto idrodinamico, abbiamo lo scenario rappresentato nella figura 3.10.Quindi, mentre il flusso di carica va dal cristallo di ghiaccio alla grandine, il flusso di massa segue la direzione opposta. La carica negativa fluisce dalla superficie del cristallo a quella della grandine, lasciando il cristallo di ghiaccio carico positivamente, secondo la teoria.
Il meccanismo appena descritto è, come già accennato, considerato il principale candidato per spiegare la struttura elettrica riscontrata nei cumulonembi. Tuttavia, sebbene si ottengano risultati qualitativamente soddisfacenti, è difficile ottenere conferme quantitative anche da strumentazione destinata a riprodurre il fenomeno in laboratorio. Infatti, l’elevato numero di variabili in gioco, unito alla natura caotica del sistema atmosferico stesso, rende difficile qualsiasi rappresentazione in laboratorio, sia essa sotto forma di modello numerico o di riproduzione in scala del fenomeno reale. Pertanto, i risultati saranno sempre di natura probabilistica e mai deterministica, lasciando sempre diverse incertezze riguardo alla definizione del processo che meglio descrive la struttura elettrica nella nube.
Capitolo 4
Processi di scarica . I processi di scarica si generano dalle nubi temporalesche i cui campi elettrici interni sono sufficientemente intensi. La dinamica che porta alle scariche elettriche non è ancora del tutto chiara, il che rende il problema in questione estremamente attuale. Infatti, esistono incongruenze tra teoria, osservazioni e quella che si ritiene essere la dinamica in gioco. La maggiore incongruenza riguarda l’intensità del campo elettrico. All’interno della nube, i campi sono dell’ordine di 10⁵ Vm⁻¹ fino a un istante prima della scarica. Il problema sorge quando si considerano le scariche che devono uscire dall’ambiente della nube. Infatti, per verificarsi , devono prima produrre un canale di ionizzazione. Perché ciò accada, è necessario un campo elettrico che superi il valore della rigidità dielettrica dell’aria, ovvero l’intensità di un campo necessario per innescare la ionizzazione tra due elettrodi in aria secca a temperatura e pressione standard, che è Es = 7 × 10⁷ Vm⁻¹ , due ordini di grandezza superiore al campo elettrico della nube. Nella sezione 3.3 abbiamo cercato di fornire una spiegazione, partendo dal presupposto che il campo elettrico nella nube possa crescere rapidamente grazie al raggio di curvatura degli idrometeore più grandi. In quella sezione sono stati analizzati tutti i possibili fattori che potrebbero contribuire al raggiungimento di tale valore di campo, ma non si è ancora giunti a una conclusione definitiva. Questo capitolo tratterà sia i fulmini che gli eventi luminosi transitori. Nei paragrafi successivi partiremo dal presupposto che entrambi questi fenomeni si verifichino all’interno di nubi temporalesche, la cui struttura elettrica è stata descritta nel capitolo precedente.
4.1 Fulmini. I forti campi elettrici delle nubi, causati dalla distribuzione spaziale della carica all’interno della nube stessa, sono responsabili della formazione dei processi di scarica. I più noti, nonostante l’aura di incertezza che ancora circonda questi fenomeni, sono i fulmini. Si tratta di flussi di carica tra due superfici conduttive (ad esempio nube e terreno) poste a una certa differenza di potenziale e che si propagano attraverso un mezzo, generalmente un dielettrico. Pertanto, è necessario un campo elettrico in grado di generare la scarica del dielettrico. Quando il dielettrico in questione è l’aria esterna alla nube, il valore del campo elettrico della nube non è sufficiente. Le misurazioni effettuate pochi istanti prima di una scarica rivelano campi elettrici la cui intensità è di due ordini di grandezza inferiore al valore della rigidità dielettrica dell’aria. Come già accennato nel capitolo 3, il verificarsi di scariche elettriche deve essere giustificato da qualche fenomeno all’interno o in prossimità della nube. Sembrano esserci due di questi fenomeni, anche se non esiste una solida base teorica a supporto: la curvatura degli idrometeore di grandi dimensioni o la riduzione della resistività dell’aria. Per quanto riguarda il primo dei due, sembrerebbe che, in presenza di grandi quantità di gocce di grandi dimensioni, un campo elettrico pari all’1% rispetto al valore della rigidità dielettrica dell’aria sia sufficiente ad avviare il processo di scarica. Questo valore sarebbe in perfetto accordo con i dati osservati nella nube. Se questa teoria fosse verificata da dati sperimentali raccolti durante diversi temporali, potrebbe effettivamente fornire certezze alla base dei fenomeni di scarica. La riduzione della resistività dell’aria, tuttavia, può essere dovuta a diversi fattori, non correlati a ciò che effettivamente accade nella nube, come la densità, la temperatura, l’umidità, la composizione chimica dell’aria e il contenuto di ioni liberi. In ogni caso, quando si verifica uno dei due eventi (più probabilmente il primo che il secondo) iniziano i processi di scarica. La maggior parte dei fulmini ha origine nella regione nuvolosa carica negativamente e trasporta una carica negativa. Tuttavia, esistono fulmini con carica positiva, sebbene molto meno frequenti dei fulmini negativi. Inoltre, le scariche che si verificano nella troposfera possono essere classificate in base alle superfici conduttive che collegano. Avremo quindi tre categorie: Fig.4.1
1. Fulmine nube-terra (CTG) : questo è probabilmente lo stereotipo del fulmine più diffuso nell’immaginario collettivo (un lampo che squarcia l’oscurità e cade a terra dopo essere partito dalla nuvola). La sequenza di formazione ed evoluzione del fenomeno, nonostante la sua brevità, è molto complessa (nonché l’unica nota con una certa precisione) e verrà descritta in una sezione a parte.
2. Scariche intra-nuvolose (IC) : si tratta di scariche che si verificano all’interno della stessa nube, generalmente tra i due principali centri di carica positiva e negativa, sebbene non sia raro che i fulmini coinvolgano anche altre regioni della nube. Poiché le maggiori differenze di potenziale si riscontrano tra i centri di carica situati all’interno del temporale stesso e poiché la costante dielettrica all’interno delle nubi è inferiore a quella dell’aria esterna, la maggior parte dei fulmini è di questo tipo. Questo fenomeno si intensifica nei temporali estivi e nelle zone aride dove la base delle nubi è bassa. A causa del volume della nube che circonda le scariche IC, non si sa molto sulla struttura di questi eventi. Spesso sono soggetti a propagazione nella regione colpita; la luce emessa viene attenuata dal corpo della nube ed emerge da essa sotto forma di bagliore. In questi casi particolari vengono anche chiamati fulmini a foglio.
3. Scariche internuvola o tra nuvole (CTC) : si tratta di scariche che si verificano tra due nuvole adiacenti ma non adiacenti. Si manifestano quando il campo elettrico nelle nuvole è sufficientemente forte da innescare una sequenza di scarica. Si ritiene che la sequenza di scarica sia del tutto simile a quella dei fulmini CTG. Sono molto più rare degli altri due tipi di scarica.
Oltre a queste tre categorie, esistono altri tipi di scariche, come quelle che si propagano dalla nube verso la ionosfera, che saranno discusse nella sezione 4:2. Tuttavia, esistono anche processi di fulmini legati ad altri fenomeni atmosferici come eruzioni vulcaniche e tempeste di sabbia. Infatti, i pennacchi vulcanici producono grandi perturbazioni nel gradiente di potenziale atmosferico in superficie. Inoltre, sono state misurate elevate densità di carica nelle ceneri vulcaniche, che possono alterare le concentrazioni di carica nell’atmosfera. La complessa composizione dei pennacchi, che tra i diversi componenti include anche gas, particelle solide e idrometeore, comprende alcuni meccanismi di carica elettrica. Per i pennacchi ricchi di silicati, sotto forma di particelle solide, il meccanismo predominante coinvolge l’emissione di ioni e particelle atomiche durante gli eventi di frattura del magma che fuoriesce in modo esplosivo dal cono vulcanico. Nei pennacchi che si formano a seguito del contatto tra lava e acqua di mare, il meccanismo di carica più attivo è legato ai processi di ebollizione dell’acqua stessa dovuti alle alte temperature della lava. A seconda del meccanismo di separazione delle cariche e dell’intensità con cui agisce, si verificano diversi processi di scarica, con frequenze anche molto elevate all’interno dello stesso complesso di pennacchi se l’eruzione vulcanica è particolarmente intensa. Fenomeni elettrici si verificano anche nelle tempeste di sabbia. Infatti, le cariche vengono separate durante i processi di collisione che avvengono tra le particelle di sabbia in sospensione o tra queste e il terreno. Se questo meccanismo, supportato da dati sperimentali, acquisisce un’efficienza tale da separare grandi quantità di carica, è possibile che si verifichino processi di scarica. Gli ultimi due processi descritti³ suscitano particolare interesse nella comunità scientifica. È infatti probabile che tali fenomeni, così come le scariche temporalesche, si verifichino non solo sul nostro pianeta ma anche su altri pianeti con atmosfera, con una frequenza maggiore rispetto ai fulmini stessi.
Frequenza e distribuzione. Prima di dedicarci alla descrizione delle varie fasi che identificano le scariche CTG, proponiamo una rapida panoramica della distribuzione e della frequenza dei fulmini sul globo, per rendere quantitativa la descrizione che seguirà. Nell’ultima sezione del primo capitolo abbiamo parlato della frequenza globale dei fulmini, considerando che in media si verificano 1500 temporali al secondo. Non è quindi riduttivo stimare una frequenza che varia tra 100 e 300 scariche al secondo. Analizzando i singoli temporali, emerge una grande variabilità locale nelle relazioni tra i tipi di scarica osservati in precedenza. Tuttavia, effettuando statistiche a lungo termine, si ottiene che il 70-80% dei fulmini sono di tipo IC (Boccippio et al. 2000, 2001). Il restante 20-30% è quasi interamente rappresentato da scariche CTG, di cui il 90% ha carica negativa mentre solo il 10% ha carica positiva (Poelman 2010). Poiché la maggior parte dei fulmini ha origine nei temporali convettivi, la distribuzione dei fulmini sul globo dipenderà dalla convezione. La maggior parte dei fulmini si verifica nella fascia latitudinale compresa tra i due tropici, principalmente sulle masse continentali e durante la stagione estiva.
4.1.1 Ceneri nube-terra. Per descrivere i processi che caratterizzano i fulmini nube-terra, si fa riferimento a una scarica negativa, che è molto più probabile di una positiva, come illustrato nella figura 4.2. L’intero processo può essere semplificato in termini di scarica a terra di una grande quantità di carica negativa accumulata nella regione negativa della nube intorno ai 15°C, una volta soddisfatte le condizioni necessarie per la scarica stessa. In realtà il meccanismo è molto più complesso e consiste in diverse fasi. Quando le condizioni ambientali diventano favorevoli, il processo di scarica entra nella sua prima fase governata dal leader a gradini. Questa fase è generalmente preceduta da un processo di scarica preliminare o iniziale che si verifica all’interno della nube. Di fatto, si verifica una scarica tra la regione negativa della nube e quella positiva sottostante. Il leader ha origine da questa scarica. Il leader a gradini è costituito da una rete di canali luminosi, sebbene non molto visibili, che si propagano a zig-zag (da cui il termine a gradini) creando una serie di biforcazioni dalla nube al suolo. All’apice di ciascuna biforcazione si verifica un accumulo di materiale plasmatico ionizzato, che ionizza la materia con cui entra in contatto durante il suo percorso. Questo processo è rappresentato nella prima immagine della figura 4.2. I rami dei canali si propagano nelle direzioni più favorevoli alla ionizzazione, in base alle proprietà del mezzo attraversato. Per questo motivo non è raro osservare alcuni rami che si propagano in direzione opposta rispetto al flusso generale delle ramificazioni, che è, come detto, dalla nube al suolo. Il ramo che incontra la minore resistenza alla ionizzazione riesce ad avvicinarsi alla superficie. Tutte le ramificazioni create dal leader presentano un accumulo di cariche negative, originate in seguito alla ionizzazione dell’aria. Wunder e Whiteson (1996) hanno stimato 10⁵ ms⁻¹ la velocità del leader a gradini, mentre Zemke (1992) ha ipotizzato un deposito di carica di 10⁵ – 30C lungo il percorso. Quando il leader a gradini si avvicina al suolo, è spesso possibile notare un leader a gradini che, partendo dalla superficie, si unisce al leader discendente a circa dieci metri dal suolo. Questo flusso è chiamato streamer e, nel caso di un leader negativo, è carico positivamente. Dalla congiunzione tra leader a gradini e streamer si forma il canale ionizzato attraverso il quale le cariche accumulate nella nube raggiungono il suolo (immagini 2 e 3 nella figura 4.2).
A volte è possibile osservare lo streamer anche in assenza del leader. In questo caso lo sviluppo è del tutto simile ai rami del leader che si propagano nell’atmosfera senza raggiungere il suolo. La formazione dello streamer è favorita quando il terreno presenta punte conduttive. Infatti, l’accumulo di cariche che si verifica su una punta favorisce l’attrazione reciproca tra queste e le cariche presenti nel leader a gradini. Quando l’attrazione elettrica diventa predominante rispetto alla rigidità dielettrica del mezzo, si forma lo streamer che si unisce al leader. Questo processo spiega perché i fulmini hanno maggiori probabilità di colpire le punte che il terreno pianeggiante. A volte è possibile osservare lo streamer anche in assenza del leader. In questo caso lo sviluppo è del tutto simile ai rami del leader che si propagano nell’atmosfera senza raggiungere il suolo. La formazione dello streamer è favorita quando il terreno presenta punte conduttive. Infatti, l’accumulo di cariche che si verifica su una punta favorisce l’attrazione reciproca tra queste e le cariche presenti nel leader a gradini. Quando l’attrazione elettrica diventa predominante rispetto alla rigidità dielettrica del mezzo, si forma lo streamer che si unisce al leader. Questo processo spiega perché i fulmini hanno maggiori probabilità di colpire picchi piuttosto che terreni pianeggianti. In realtà, l’elevata velocità con cui la scarica di ritorno attraversa il canale, almeno nei primi millisecondi, difficilmente permette l’interazione delle cariche positive contenute nel flusso con quelle negative ai bordi del canale. Questo perché la velocità con cui le cariche interagiscono elettricamente è inferiore alla velocità del flusso. In questo modo, parte del canale rimane carica negativamente. La carica positiva trasportata dal flusso si deposita quindi nella regione della nube da cui ha origine il leader. Allo stesso tempo, le cariche negative rimaste ai bordi del canale fluiranno verso terra. In questo modo viene rimossa la carica in eccesso sulla superficie. Per quanto riguarda un fulmine positivo, il processo è lo stesso anche se il segno delle cariche è invertito, partendo da quello della regione della nube da cui ha origine il leader (anch’esso di segno opposto). La velocità con cui si propaga la scarica di ritorno è maggiore di quella del leader a gradini. In media, si stima che la velocità della luce sia compresa tra c=3 e c=2, dove c è la velocità della luce (Rakov, 2007). La velocità è massima nei primi metri dell’atmosfera e diminuisce con l’altitudine. La corrente trasportata da una tipica scarica di ritorno ha un massimo di circa 30 kA nei primi microsecondi di vita, per poi decadere molto rapidamente a causa della propagazione della corrente in tutti i rami aperti dalla scarica leader (Rakov e Uman, 2003). La carica negativa che rimane nel canale viene trasportata a terra, sebbene in quantità molto variabili. Ciononostante, sono stati registrati valori anomali di corrente e carica rispettivamente di 100 kA e 350 C.Il passaggio della corrente riscalda improvvisamente il canale fino a temperature di 30.000 K e crea una pressione di 10 atm o più (Rakov e Uman, 2003). In questo modo il canale si espande e irradia una grande quantità di energia sotto forma di onde d’urto e radiazione luminosa. La prima verrà trattata nel paragrafo finale di questo capitolo.
La seconda spiegazione riguarda la forte luminosità tipica della scarica di ritorno. Dopo il passaggio della scarica di ritorno, il canale ionizzato può chiudersi. In questo caso si conclude il meccanismo relativo alla singola scarica e il fulmine così prodotto viene chiamato fulmine a scarica singola. Molto spesso, tuttavia, si chiudono solo i rami secondari mentre il canale principale rimane aperto; questo viene quindi attraversato da un secondo leader, detto leader a dardo, come mostrato nella quinta immagine della figura 4.2. Nell’intervallo di tempo tra la fine della scarica di ritorno e l’inizio del leader a dardo, si verificano due processi, chiamati J e K. Il processo chiamato J riguarda la formazione di un piccolo leader positivo che si propaga dalla regione in cui hanno inizio i meccanismi di scarica e dallo strato di nube caricato negativamente. Il processo chiamato K comporta la successiva formazione di uno streamer nella regione negativa della nube, che si attacca al leader appena generato. La combinazione dei due processi fornisce un ulteriore apporto di carica negativa che il leader a dardo trasporterà nel canale, ma che non sarà necessariamente in grado di raggiungere il suolo. Il leader del dardo si propaga all’interno del canale a una velocità media dell’ordine di 10 7 ms – 1 ,Ignorando la presenza di ramificazioni secondarie. La carica totale prodotta dai processi J e K, e depositata lungo il canale, ammonta a circa 1C. Alcuni leader a dardo possono creare nuove ramificazioni una volta che si avvicinano al suolo; questi sono comunemente chiamati leader a gradini a dardo. Se, tuttavia, il leader a dardo esce immediatamente dal canale preesistente e ne forma un altro, allora costituirà il processo iniziale nel meccanismo di produzione di una nuova scarica. Una volta che il leader a dardo raggiunge il suolo, una nuova scarica di ritorno risale il canale, seguendo lo stesso percorso del primo flusso (immagine 6 nella figura 4.2). La durata della prima scarica di ritorno è maggiore di quella della seconda poiché la velocità di quest’ultima è maggiore. La corrente trasportata dalla seconda scarica di ritorno, tuttavia, è inferiore a quella della prima e può essere stimata tra 10 e 15 kA. Spesso alcuni meccanismi di scarica sono interessati da più di due scariche di ritorno, intervallate tra loro da un leader a dardo. Quando ciò accade, il fulmine sembra lampeggiare. Nel complesso, lungo tutto il meccanismo di scarica, si verifica un passaggio di carica negativa dalla nuvola al suolo e di carica positiva dal suolo alla nuvola.
4.1.2 Fulmini e clima. I fulmini sono un buon indicatore dell’intensità della convezione nell’atmosfera. La convezione è un fenomeno che si verifica quando una determinata regione dell’atmosfera, vicina alla superficie terrestre, diventa instabile a causa dell’effetto della radiazione solare o del rimescolamento di masse d’aria di diversa densità. La maggiore frequenza di fulmini si verifica nelle regioni del globo in cui l’instabilità raggiunge i valori massimi. In realtà, le regioni di instabilità non sono distribuite casualmente sul globo, ma sono organizzate in modo da seguire il clima terrestre, la cui forzante principale è il riscaldamento differenziato della superficie terrestre. Un cambiamento climatico può quindi essere collegato a una riorganizzazione delle regioni di maggiore intensità di convezione, producendo così una variazione nella distribuzione dei fulmini sul globo.
Per poter disporre di misurazioni quantitative relative alla variazione climatica dell’attività di scarica, è necessario analizzare le grandezze più influenti nella caratterizzazione della distribuzione dei fulmini. In questo senso, un ruolo importante è svolto dalla temperatura superficiale. Infatti, con la crescente attenzione al riscaldamento globale, sono stati condotti numerosi studi volti a valutare la correlazione tra la variazione dell’attività di scarica atmosferica e le variazioni della temperatura superficiale. Data la breve durata del singolo evento temporalesco, la correlazione tra le due grandezze in esame viene ricercata su scale temporali ridotte. Grazie a numerosi studi condotti negli anni ’90 e nei primi anni 2000, è stata osservata una correlazione positiva tra temperatura e fulmini. I risultati più comuni riportano un aumento dell’attività di scarica dal 10 al 100% in corrispondenza di un aumento di un grado della temperatura superficiale.
Il secondo parametro interessante è il contenuto di vapore acqueo nell’atmosfera. Come è noto, il vapore acqueo è il principale gas serra e quindi un fattore importante nella stima del riscaldamento di una determinata area geografica. Le variazioni delle concentrazioni di vapore nell’atmosfera producono pertanto importanti cambiamenti climatici. Tuttavia, il clima viene influenzato in modo diverso a seconda dell’altitudine alla quale si verifica il picco di aumento del vapore acqueo. In particolare, un aumento del vapore nelle regioni della troposfera superiore, dove la sua concentrazione è quindi molto bassa, ha un’influenza maggiore rispetto a una variazione vicino al suolo. In due studi condotti in anni successivi, Price (2000) e Price e Asfur (2006), è stata dimostrata una tendenza dei temporali ad aumentare le concentrazioni di vapore acqueo nelle regioni della troposfera superiore al di sopra dei temporali stessi. Pertanto, valutando l’aumento delle concentrazioni di vapore nella troposfera superiore e l’attività di scarico, si osserva una correlazione positiva tra le due quantità. Sfruttando questa correlazione, Sato e Fukunishi (2005) hanno mostrato nuovamente una connessione positiva tra fulmini e copertura nuvolosa nelle aree tropicali. Il vapore acqueo e la copertura nuvolosa hanno un impatto diretto sul bilancio radiativo della Terra, pertanto lo studio delle variazioni nell’attività dei fulmini è un buon indicatore del mantenimento o meno di tale equilibrio. In conclusione, sulla base dei risultati emersi da recenti esperimenti di modellazione, è stato notato un aumento del numero di fulmini per singolo temporale, in relazione all’aumento dei due parametri descritti (e di molti altri parametri come le variazioni nelle concentrazioni di gas traccia che sono secondari e quindi non trattati in questa sede). I modelli sembrano quindi portare a un’estremizzazione del clima anche dal punto di vista dei temporali e delle scariche elettriche. Infatti, i risultati sembrano portare a un’intensificazione dei temporali. Di conseguenza, anche il numero di scariche elettriche per singolo evento tenderà ad aumentare.
4.1.3 CTG e circuito globale. Anche i fulmini CTG entrano a far parte del circuito elettrico globale. Essi, infatti, forniscono un metodo per rimuovere l’eccesso di carica positiva sulla superficie terrestre e una fonte di cariche negative sempre a favore della superficie. Questo meccanismo funziona finché i fulmini trasportano cariche negative verso la superficie. Come visto in precedenza, esistono fulmini che trasportano carica positiva, ma sono molto rari rispetto a quelli negativi, pertanto il meccanismo descritto è valido. Inoltre, nonostante la scarsità di dati quantitativi, i requisiti, solo stimati nel capitolo 2, riguardanti il trasporto medio di carica per fulmine e la frequenza globale dei fulmini CTG al secondo sembrano essere soddisfatti. La frequenza globale dei fulmini garantisce quindi una parte dell’equilibrio al trasporto di carica positiva verso la superficie da parte della corrente di conduzione in condizioni di bel tempo. L’altra parte del ramo del circuito dedicato alla regione temporalesca è gestita dai TLE e verrà descritta nella sezione 4.2.
4.1.4 Tuono Il tuono è un insieme di onde sonore che si formano in seguito al passaggio di cariche all’interno del canale di ionizzazione e si propagano nell’atmosfera. Numerosi studi considerano il tuono come la conseguenza del riscaldamento causato dal passaggio di un fulmine, che genera un’espansione a velocità supersonica del plasma molecolare contenuto nel canale di ionizzazione. Questo processo porta alla formazione di un’onda sonora molto intensa, simile a un’esplosione, che si propaga nell’atmosfera fino a dissiparsi. L’esplosione è la conseguenza delle collisioni tra le particelle di plasma accelerate e l’ambiente esterno al canale di ionizzazione, che si trova in condizioni stazionarie. Il picco di energia acustica del tuono è generalmente centrato intorno ai 200 Hz. Il boato che accompagna l’esplosione è causato dalla riflessione e dalla diffusione dell’onda sonora da parte di nuvole e superfici ruvide, siano esse artificiali come città o anche semplici edifici, o topografiche.
4.2 Eventi luminosi transitori. Gli eventi luminosi transitori (TLE) sono fenomeni di scoperta molto recente (1989, sebbene fossero stati teoricamente previsti da Wilson negli anni ’20) e costituiscono un insieme di scariche elettriche il cui fattore comune è la direzione di propagazione: dalla nube verso l’esosfera. Questi fenomeni ci permettono di scoprire che anche la stratosfera e la mesosfera sono state interessate da fenomeni elettrici e non da regioni atmosferiche elettricamente quiescenti come si credeva inizialmente. A causa della loro scarsa frequenza, i TLE sono molto difficili da osservare e ancor più da comprendere.
Nonostante ciò, vengono classificati in:
Le “red sprite” sono scariche elettriche di grandi dimensioni che si propagano dalla sommità di un temporale fino a un’altezza massima di 80-90 km. Si generano a seguito di fulmini CTG con carica positiva. Sono tipicamente di colore rosso o arancione, sebbene siano state osservate anche sprite di colore variabile dal verde al blu. Data l’elevata quantità di energia trasportata e la loro scarsa prevedibilità, possono essere molto pericolose per i veicoli utilizzati per la raccolta dati in loco. Talvolta la sprite può essere preceduta da un alone, un fenomeno ottico che consiste in un arco luminoso formatosi nel cielo sopra la nube a causa della diffusione della luce da parte dei cristalli di ghiaccio.
Getto blu : si tratta di scariche che si propagano dalla sommità di un temporale fino a 40-50 km sul livello del mare. A differenza degli sprite, non sono associati ad altri fenomeni di fulmine. Sono molto più luminosi degli sprite e, come suggerisce il nome, sono blu. Il colore sembra essere dovuto all’emissione blu e ultravioletta delle molecole di azoto neutre e ionizzate che compongono i getti. I getti sono più difficili da osservare rispetto agli sprite, poiché non sono collegati ad altri fenomeni che possono fornire un preavviso. Hanno anche una frequenza inferiore rispetto agli sprite e la durata di un singolo getto è generalmente inferiore a un secondo.
antipasti azzurri ; si tratta di fenomeni luminescenti in moto ascensionale molto simili ai blue jet. Sono in genere più corti, in quanto raggiungono appena i 20km in quota, e luminosi dei jet. Così come i jet, anche gli antipasti appaiono di colore blu ed hanno una durata inferiore al secondo.
getto gigantesco ; si tratta di eventi molto rari, simili ai jet per fenomenologia, ma più intensi ed estesi. Infatti si sono osservati getti giganteschi che si estendono non ai 70km di altezza nel tempo caratteristico di apparizione di un getto blu. La velocità dei getti giganteschi sono simili alla velocità dei fulmini nei primi microsecondi di vita, ma aumentano la diminuzione della densità dell’atmosfera. La velocità terminale è raggiunta nei pressi della ionosfera, luogo in cui il getto dà vita ad una cascata luminosa.
elfi ; si tratta di bagliori di forma circolare, dal diametro medio di 400 km e della durata di un millisecondo. Si trovano in ionosfera, a quote attorno ai 100km, sopra i temporali. Sono tipicamente di colore rosso. Sono probabilmente conseguenza dell’interazione tra gli impulsi elettromagnetici propagati dai fulmini e dalla ionosfera (Inan et al. 1997). Non sembrano correlati con la polarità dei fulmini dai quali hanno origine.
Lione et al. (2006) riuscirono a classificare in maniera qualitativa le occorrenze di osservazioni dei TLE in relazione alle dimensioni e alla temperatura del top delle nubi, e alla ricettività radar dello strato sottostante. Riuscirono a dedurre che questi fenomeni si manifestano raramente al di sopra dei MCS, durante la stagione estiva, quando la temperatura delle nubi è maggiore di 55C. Sebbene molti TLE si manifestino in corrispondenza di picchi di riflettività radar superiori ai 55dBZ, non è raro trovarne anche una riflettività inferiori sopra regioni stratiformi che coprono aree superiori ai 20, 000km 2 . Sulla base di queste osservazioni, sono stati formulati dei criteri per valutare la probabilità di manifestazione dei TLE, che vengono utilizzati nei modelli di previsione meteorologica. Questi criteri consentono in primo luogo di classificare i sistemi nuvolosi in base alla frequenza di manifestazione dei TLE, come mostrato in figura 4.4. Tutti i sistemi temporali sono potenzialmente adatti a produrre TLE, ma solo alcuni hanno un’efficienza elevata. Ad esempio si può osservare, sempre dalla gura 4.4, come le regioni temporalische che producono maggiormente scariche CTG positive con grandi valori di ∆Mq 5 sono quelle stratiformi all’interno dei MCS.
4.2.1 Sprite. Tra gli eventi appena elencati, quelli più frequentemente osservati nell’atmosfera sono gli sprite, poiché, sebbene la loro frequenza sia molto bassa, si verificano comunque con una frequenza maggiore rispetto agli altri. Essi possono essere ricondotti a forti variazioni di una grandezza misurabile in un sistema elettrico, ovvero la variazione del momento di carica Mq. La grandezza in questione si ottiene dal monitoraggio dei fulmini CTG raccolti su una regione di una certa ampiezza, sfruttando la risonanza di Schumann, e può essere rappresentata dalla seguente espressione matematica
∆Mq(t) = Zq Q(t) (4.1)
dove Q(t) è la quantità di carica trasportata al suolo da un’altezza media Zq. I dati raccolti ci permettono di mediare la quantità in esame, il che garantisce il rilevamento della presenza di sprite, in quanto sono i parenti più prossimi dei fulmini. Infatti, alcuni studiosi ritengono che gli sprite si generino a partire dalla scarica di ritorno del fulmine CTG che trasporta carica positiva, quasi come se ne fossero un’estensione. In ogni caso, quando si raggiungono valori di ∆Mq 100Ckm, si osserva un rapido aumento della probabilità di rilevare la produzione di sprite. In particolare, quando ∆Mq 300Ckm, si ha una probabilità superiore al 75-80% di osservare uno sprite. Curiosamente, gli sprite sono stati osservati solo raramente in concomitanza con un valore negativo della variazione del momento di carica, coincidente con scariche CTG negative. Questa anomalia può essere giustificata dal fatto che la corrente che fluisce nelle scariche negative ha un amperaggio basso rispetto a quello misurato per le scariche positive e rispetto a quello necessario per avviare la sequenza di scarica dello sprite. I valori massimi di ∆Mq stimati per la manifestazione dello sprite sono dell’ordine di 500Ckm.
4.2.2 Getto blu. Se gli sprite sono gli eventi più studiati e conosciuti tra i TLE, i getti sono stati i primi ad essere osservati e classificati. Infatti, anche gli starter blu e i getti giganti fanno parte della famiglia dei getti blu, in quanto rappresentano forme diverse, in termini di estensione verticale e intensità, dello stesso fenomeno. I getti rappresentano quindi la prima prova della possibilità di eventi elettrici nella stratosfera e nella mesosfera. Tuttavia, la natura di questi eventi non è ancora del tutto compresa. Una teoria iniziale è stata formulata separatamente e simultaneamente da Roussel-Dupré e Gurevich, Pasko e Sukhorukov (1996). Essi, infatti, ritenevano che il meccanismo con cui si verificavano le scariche fosse lo stesso, sia che si trattasse di un fulmine in senso stretto sia di un getto. Per correlare teoria e misurazioni, tuttavia, è necessaria la presenza di condizioni estreme, non raggiunte nelle tempeste sopra le quali sono stati osservati i getti. Sukhorukov e Stubbe (1998) e Petrov e Petrova (1999) hanno suggerito che la formazione del getto fosse dovuta al flusso prodotto a livello della corona del leader. Quest’ultima teoria è stata successivamente perfezionata da Pasko e George (2002) che hanno cercato di giustificarla attraverso una simulazione numerica tridimensionale. Infatti, nella loro pubblicazione sopra citata, hanno riportato questa considerazione riguardo alla formazione di getti blu e starter blu:
I getti blu e gli inneschi blu sono considerati corone di streamer positivi che si espandono dalle zone di streamer dei leader dei fulmini convenzionali in condizioni in cui i campi elettrici su larga scala vicino alle cime dei cumulonembi superano il campo minimo richiesto per la propagazione di streamer positivi nell’aria.
Tuttavia, sembrerebbe che questa teoria debba essere scartata, poiché un trasporto di carica irrealistico nei fulmini CTG richiede valori di flusso sufficientemente elevati. Raizer et al. (2006; 2007) hanno ulteriormente modificato la teoria dei loro predecessori proponendo la bidirezionalità del leader all’interno delle incudini come causa della formazione dei getti. Infatti, il leader orientato verso la ionosfera permette l’apertura di un canale ionico anche in questa direzione. La presenza di forti campi elettrici garantisce inoltre l’accelerazione delle cariche, che raggiungono energie tali da emettere la caratteristica luce blu di questi eventi. Al momento, l’ultimo meccanismo proposto sembra il più plausibile, sebbene permangano ancora alcune certezze al riguardo.
Grazie ai dati raccolti da Yair et al. (2004), Blanc et al. (2004) e Cummer et al. (2006), rispettivamente dallo Space Shuttle, dalla Stazione Spaziale Internazionale e dal monitoraggio satellitare (FORMOSAT), è possibile stimare, seppur in modo molto qualitativo, il tasso globale di TLE (Transient Lightning) in poche scariche al minuto. Pertanto, a livello qualitativo, i TLE possono essere inseriti nel circuito globale per giustificare il passaggio di carica dalla sommità delle nubi temporalesche alla ionosfera. Sulla base di recenti studi, sembrerebbe che almeno una parte della comunità scientifica si stia muovendo in questa direzione. Infatti, sebbene con una frequenza inferiore rispetto alle scariche CTG (Combined Thunder-Gauss), che trasportano cariche mantenendo attivo il circuito globale sotto la nube, i TLE trasportano una quantità di carica molto maggiore rispetto ai fulmini. Le difficoltà nella misurazione dei TLE rendono l’analisi molto qualitativa. Ciononostante, le osservazioni sempre più frequenti e la tendenza a studiare questi fenomeni sembrano avvalorare l’ipotesi che i TLE si siano ritagliati all’interno del circuito globale.
4. Perché credo che le COP rappresentino un’ipocrisia scientifica in campo ambientale ed energetico?
https://WWW.SPAWHE.eu è l’acronimo di “Impianti Sinergici, Pozzi Artificiali, Energia Idroelettromagnetica” . Questo sito web è un libro aperto con disegni tecnici illustrativi accessibili a tutti, senza alcun costo di accesso. In sostanza, sostengo che sul pianeta Terra abbiamo sviluppato buone tecnologie, ma abbiamo commesso errori nelle più importanti, che ci avrebbero permesso di estrarre energia pulita direttamente dall’ambiente, in impianti antropici fissi e mobili. In particolare, sono stati trascurati i principi interattivi naturali, chimici, fisici e biologici, parzialmente identificati da scienziati delle generazioni precedenti a quella industriale, come Torricelli, Newton, Pascal, Henry, Dalton, Venturi. Questi principi, che il sottoscritto, senza mezzi economici, ha cercato invano di rivalutare, avrebbero potuto facilmente dialogare con le invenzioni elettromagnetiche di Ferrari, Tesla, Maxwell, Lorentz, per estrarre energia pulita direttamente dall’ambiente senza alcuna estrazione dal sottosuolo, trasformazione industriale o distribuzione ai punti di utilizzo energetico. Si potrebbe quindi affermare che la maggior parte delle invenzioni energetiche si sono rivelate errate, avendo prodotto più danni che benefici all’ambiente, fatta eccezione per l’elettricità. Quest’ultima, tuttavia, per essere veramente utile all’ambiente, dovrebbe essere prodotta e utilizzata direttamente sul luogo di produzione o sul mezzo di trasporto che la produce internamente, trasmettendo all’esterno solo la forza fisica necessaria per il movimento o per lo svolgimento di lavori agricoli e edili, senza interferire con le risorse energetiche terrestri globali, ben illustrate nel capitolo precedente, non con le parole del sottoscritto, ma con quelle dei relatori dell’Università di Bologna nell’anno accademico 2012-2013. Lo stesso si può dire anche del ben più breve articolo di ricerca pubblicato nelle pagine precedenti ( https://skepticalscience.com/translation.php?a=19&l=17 ), anch’esso tratto da internet. Questi due articoli, sebbene non aggiornati con dati recenti, dimostrano che il vapore acqueo e la quantità di CO2 nell’atmosfera si influenzano reciprocamente e che il loro aumento nell’atmosfera è causato da impianti progettati dall’uomo. Se consideriamo che la percentuale di CO2 nell’atmosfera prima dell’era industriale era di 278 ppm e oggi è di 420 ppm, possiamo dedurre che anche il volume di vapore nell’atmosfera è aumentato in proporzioni ancora maggiori, poiché, oltre agli impianti di riscaldamento fissi e mobili, esistono anche le centrali nucleari, che non emettono CO2, ma immense quantità di vapore.
Sappiamo tutti che la molecola di CO2 è apolare e quindi non si decompone a causa di effetti elettrostatici, ma solo attraverso la chimica inorganica, che praticamente non esiste nell’atmosfera. Pertanto, la vera causa delle tempeste e delle bombe d’acqua è dovuta alle molecole d’acqua contenute nell’aria atmosferica, che si polarizzano in ioni H+ e OH-, anche se appaiono nelle nuvole come gocce d’acqua o di ghiaccio, queste mantengono una densità molto più alta dei gas atmosferici (basti pensare che la densità dell’acqua a temperatura ambiente è 830 volte superiore a quella dell’aria). Sappiamo che la forza fluidodinamica è data dal prodotto di
pressione esercitata dalla sorgente di energia a causa della densità del vettore di energia, quindi la forza che produce danni sul pianeta Terra è proporzionale alla quantità di acqua contenuta nel volume d’aria che si muove per mezzo dell’energia elettrica terrestre globale, che è un immenso fenomeno elettrostatico che, come scritto nel suddetto articolo, produce circa 1500 sulla Terra
fulmini al secondo, con valori attuali che variano da 10 a oltre 200 ka.
Questi fenomeni naturali, aumentati a causa dell’immensa quantità di vapore prodotta dalle invenzioni umane, non si combattono stanziando miliardi di dollari o euro per riparare i danni, ma soprattutto cambiando il modo di progettare i sistemi del futuro, sia dal punto di vista scientifico che tecnologico. Non capisco perché il mondo scientifico non sia giunto alla mia stessa conclusione: è necessario estrarre energia elettrica a freddo dall’ambiente terrestre. Ma soprattutto, produrla in loco, dove serve, nel momento in cui serve, con sistemi fissi e mobili, alla tensione, frequenza e intensità di corrente desiderate, senza l’attuale trasporto di elettricità su tralicci, inutilmente esposti all’atmosfera. Soprattutto, dobbiamo chiederci perché le centrali elettriche siano ancora termiche e nucleari, e richiedano di innalzare la tensione fino a 380.000 V (380 kV) per il trasporto, per poi distribuirla attraverso sottostazioni di trasformazione a reti a tensione inferiore e a cabine di riduzione di tensione per uso industriale o domestico. Gran parte del trasporto di energia, soprattutto ad alta tensione, avviene su tralicci a diretto contatto con l’atmosfera terrestre, che di per sé produce fulmini e scariche elettriche dovute ai campi elettrici naturali della Terra che, come scritto nell’articolo della tesi di laurea del professor Francesco Barbano dell’anno 2012-2013, possono raggiungere i suddetti valori di corrente elevati, che fortunatamente durano pochi istanti, ma sulla terraferma producono ugualmente danni ingenti.
Anche gli anni 2012-2013 sono stati importanti per il sottoscritto, poiché ho concluso le mie invenzioni sulla depurazione dell’energia da combustibili fossili e ho depositato cinque brevetti internazionali, di cui uno europeo, sul risparmio idrico domestico e sulla preparazione per la depurazione delle acque reflue, e quattro sulla depurazione globale, che includevano anche la depurazione dell’energia da combustibili fossili. Non trovando interlocutori pubblici o privati, ho assistito personalmente al potere dell’ipocrisia scientifica globale. Pertanto, con questi fallimenti, ho deciso di porre fine alla mia attività di inventore. Improvvisamente, ho avuto le prime intuizioni riguardo all’estrazione di energia pulita e fredda direttamente dall’ambiente. Non è un caso che nel 2014 abbia creato il mio sito web https://www.spawhe.eu, trasformandomi anche in uno scrittore polemico nei confronti delle attuali istituzioni mondiali, comprese quelle scientifiche, ambientali, energetiche e immobiliari. L’industria delle invenzioni, che coinvolge direttamente le Nazioni Unite, che organizza le COP (Conferenze delle Parti), che non premiano le invenzioni intellettuali ma solo quelle industriali, di coloro che possono permettersi di pagare le tasse di deposito e mantenimento dei brevetti per anni, escludendo ovviamente completamente chi non è legato ai centri di potere pubblici e privati, non potendo accedere a finanziamenti e laboratori sperimentali. Non bisogna dimenticare che la chiave principale per estrarre energia frigorifera dall’ambiente in sistemi fissi e mobili è la pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante, registrata nel 2015, che è anche un deposito di brevetto internazionale, ora scaduto, come gli altri miei brevetti perché non ho pagato le tasse di mantenimento. Crolla anche l’attuale ignobile commercio di brevetti dagli inventori pubblici alle multinazionali, che ha impedito la comprensione delle mie precedenti invenzioni e anche di quelle successive che includono l’estrazione di energia pulita direttamente dall’ambiente, che come le precedenti, sta invecchiando senza finanziamenti. Da qui deriva il titolo della COP 28. Non basta che la scienza concordi sul fatto che il vapore sia anche un potentissimo strumento per il riscaldamento globale, se non concorda con le invenzioni che avrebbero permesso di estrarre energia fredda dall’ambiente, come ha fatto il sottoscritto nel 2014, semplicemente invertendo le pompe sommerse nei bacini idrici per farle pompare nella direzione della forza di gravità e posizionando al di sotto di esse turbine collegate a generatori di energia. Non ci vuole molto a capire, senza complessi calcoli matematici, che l’energia assorbita dal motore della pompa è molto inferiore all’energia prodotta dal generatore di energia. Non ci vuole molto a capire che questa soluzione, oltre a produrre energia estratta dall’ambiente, trasferendo l’ossigeno contenuto nelle acque superficiali al fondale marino avrebbe permesso di purificare gratuitamente l’acqua stagnante di bacini idrici naturali artificiali,Creare pozzi artificiali gratuiti che, una volta purificati, potrebbero anche favorire la produzione ittica. Eppure, non mi risulta che questa pratica sia mai stata implementata a livello globale nel 2023. Non è forse questa un’amara constatazione dell’ipocrisia scientifica globale? Non dovremmo sorprenderci se la scienza è rimasta completamente indifferente all’invenzione del sottoscritto del 2015, che individua nella pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante la chiave per estrarre energia pulita dall’ambiente anche in sistemi mobili. Questa pompa, non avendo trovato interlocutori nella classe dirigente italiana, il sottoscritto, nel 2016, l’ha trasformata in un brevetto internazionale, anche se, dopo la delusione dei precedenti brevetti internazionali messi a tacere, non nutrivo alcuna fiducia in nessuna delle istituzioni pubbliche attualmente legate alla tutela della proprietà intellettuale delle invenzioni. Di conseguenza, tutte le mie successive invenzioni che estraggono energia dall’ambiente sono invenzioni virtuali, non riconosciute dall’attuale burocrazia legislativa in materia di proprietà intellettuale, che tra l’altro riconosce a tutti gli autori di opere intellettuali, eccetto agli inventori. Ovviamente, il problema riguarda solo gli inventori privati, poiché gli inventori impiegati da enti pubblici e multinazionali sono tutelati da contratti di lavoro che stabiliscono anche le quote spettanti agli inventori in caso di vendita di brevetti o commercializzazione di invenzioni prodotte direttamente dalle aziende.
Purtroppo, il problema dell’energia estratta a freddo dall’ambiente terrestre è un problema irrisolto di vecchia data, poiché sia gli inventori dell’elettricità alla fine del XIX e all’inizio del XX secolo, sia quelli attuali, non hanno pensato che, oltre a produrre energia elettrica, fosse ed è altrettanto importante individuare la migliore fonte primaria da cui estrarla. Per gli scienziati del passato, incluso Albert Einstein, era ovvio che l’energia primaria fosse termica, e lo è anche per gli scienziati attuali, che vogliono trasformare l’idrogeno in combustibile, mentre per me la fluidodinamica a temperatura ambiente rappresenta l’energia primaria ideale, attraverso lo sfruttamento dell’aria atmosferica compressa e del vettore energetico acqua, presenti in tutto il pianeta, a qualsiasi altitudine e latitudine e in qualsiasi momento del giorno e della notte. Non ho mai rivendicato la proprietà industriale delle mie invenzioni, legate allo sviluppo di questo concetto, perché sarebbe immorale possederle, considerando l’importanza che potrebbero avere per lo sviluppo mondiale.
Gli attuali uomini potenti della Terra non hanno investito nemmeno un dollaro per verificare, con un banale esperimento, la possibilità di estrarre energia dall’ambiente gratuitamente. Personalmente non l’ho fatto perché ho iniziato a fare l’inventore da pensionato, con un’aspettativa di vita limitata. Non mi interessa il successo economico, ma promuovere nuove idee di connessioni interattive tra diverse invenzioni di purificazione dell’energia, a cui fino ad ora nessuno aveva pensato. Se mi fossi concentrato solo sulla creazione della pompa con doppia alimentazione separata, non avrei avuto il tempo di pensare a invenzioni successive che potrebbero portarci nello spazio senza carburante e senza energia nucleare.
Con i sistemi che ho proposto e descritto possiamo purificare e produrre energia senza costi economici perché sul pianeta Terra tutto interagisce alla velocità naturale terrestre.
La scienza mondiale ha dovuto riporre maggiore fiducia nella natura terrestre e cercare la chiave per innescare localmente processi interattivi a una velocità maggiore sul suolo, nelle acque e nell’atmosfera. Non è un caso che il mio sito web sia nato nel 2014 con l’acronimo SPAWHE (Synergic Plants, Artificial Welling, Hydroelectromagnetic Energy). Questo acronimo significava che, dopo nove anni di invenzioni interattive nei trattamenti di purificazione tra acqua e aria, avevo finalmente individuato la chiave per un’interazione che la scienza non era mai riuscita a combinare razionalmente per depurare contemporaneamente i fumi di combustione e i liquami organici nei sistemi fognari e nei depuratori. In effetti, mi sono reso conto che se avessi capovolto le pompe di circolazione dell’acqua e le avessi fatte funzionare nella direzione della forza di gravità, invece di consumare energia per sollevare l’acqua, avrebbero potuto produrla collegandole in serie con un’altra pompa o una turbina collegata a un generatore di energia. Infatti, nel 2015, ho inventato la pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante, che ha il potenziale per innescare processi interattivi di purificazione ed energia anche in sistemi mobili. Oggi, senza che la scienza mondiale, pubblica e privata, abbia mosso un dito per innescare processi interattivi, abbiamo il potenziale intellettuale per esportare l’interattività terrestre nello spazio e viaggiarci anche senza carburante ed energia nucleare, semplicemente sommando la spinta di Newton e di Lorentz, con immensi vantaggi economici e soprattutto per la salute umana, poiché questa energia, essendo respirabile dall’uomo, permetterà di pressurizzare le cabine di pilotaggio degli astronauti e dei viaggiatori alla stessa pressione che abbiamo sulla Terra senza ammalarsi di osteoporosi e malattie cardiache. Infatti, se è vero che non possiamo produrre una mini forza gravitazionale nello spazio per ogni veicolo spaziale, navicella o container spaziale, possiamo almeno partire dalla Terra con questi mezzi di trasporto pieni di aria atmosferica a pressione atmosferica e conservare questa riserva purificandola dalla CO2 per l’intero viaggio, integrandola tramite fotosintesi artificiale della clorofilla con altra aria e producendo piante alimentari idroponiche, dato che non possiamo praticare l’agricoltura tradizionale nello spazio. Dal mio punto di vista, la corsa allo spazio avrebbe dovuto essere la cartina di tornasole dell’attuale sviluppo mondiale. Invece, la corsa è iniziata anche con invenzioni sbagliate, termiche e nucleari, che non sfruttando i principi interattivi terrestri non fanno parte del nostro DNA e stanno già distruggendo il pianeta in meno di duecento anni di sviluppo industriale completamente sbagliato, per quanto riguarda la scelta della fonte primaria di energia. Mentre l’elettricità è certamente la più importante delle energie indotte. Tuttavia, questa energia indotta non sarà mai in grado di portarci nello spazio se non è completamente separata dalle fonti di calore che impediscono la somma della spinta di Newton e di Lorentz a causa degli ovvi problemi causati dalle alte temperature,Ingombro e peso dei sistemi, sistemi di raffreddamento e purificazione e serbatoi di carburante. Ma soprattutto, a causa del fatto che le energie termiche nucleari vengono consumate, non sono respirabili né possono essere bevute o ingerite dagli esseri umani, mentre l’acqua e l’aria atmosferica possono essere rigenerate all’infinito e possono anche produrre cibo per l’uomo. Pertanto, negli ultimi due secoli la classe dirigente politica, scientifica ed economica ha completamente sbagliato lo sviluppo scientifico e tecnologico, sia dal punto di vista ambientale che economico, e continua a commettere errori con la presunzione di portare questo sistema nello spazio senza alcuna possibilità di garantire la sopravvivenza degli esseri umani anche da un punto di vista fisiologico. Tutto il contrario dell’energia interattiva del sottoscritto, che non solo è respirabile e bevuta dall’uomo, ma potrebbe anche prolungare la vita umana con il cuore artificiale ossigenatore del sangue energeticamente autonomo, un’altra invenzione del sottoscritto, che non sarebbe altro che la miniaturizzazione di due piccolissimi sistemi con autoclavi pressurizzate, mini turbina con generatore di energia e pompa di ricircolo con doppia alimentazione separata fino alla girante. Uno sostituirebbe il ventricolo destro e l’altro il sinistro.
La scienza spaziale attuale probabilmente non ha ancora pensato a come potrebbero essere concepiti gli ambienti in cui dovrebbero vivere le famiglie degli astronauti, mentre il sottoscritto, quando ha depositato il brevetto il 29.07.2021 https://www.spawhe.eu/sistema-di-cattura-polveri-interstellari-e-impianti-ambientali-spaziali/ , gli è venuto in mente il mio brevetto europeo, che nessuno ha mai finanziato. Il che piacque al professor Luigi Caponetto, ex presidente dell’ENEA, che mi invitò specificamente a discuterne presso la loro sede di Firenze nel 2009. Sfortunatamente, come ho detto in precedenti articoli, il professor Caponetto è stato sostituito come presidente dell’ENEA e chiunque lo abbia sostituito alla guida dell’organizzazione non era interessato alla mia soluzione. Tuttavia, quel progetto è ancora valido e soprattutto nei sistemi antropici spaziali sarebbe indispensabile se combinato con l’altrettanto indispensabile pressurizzazione degli ambienti alla pressione atmosferica e la circolazione dell’aria nel senso della forza gravitazionale universale, che potrebbe essere rafforzata con l’inventata circolazione dinamica del fluido firmata dopo l’invenzione della pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante che ci permetterebbe di usare i servizi igienici, i rubinetti dell’acqua e il water come li usiamo sulla Terra per mezzo della depressione che possiamo creare sul collettore di raccolta dei rifiuti del water e allo scarico del water per mezzo di un piccolo miscelatore che convoglierebbe le acque reflue nel serbatoio a bassa pressione che alimenta una delle due vaschette di aspirazione della pompa con doppia alimentazione separata fino alla girante che consente l’immissione di acqua usata e feci miscelate nel circuito di riciclo dell’acqua pressurizzata da purificare. Come sappiamo, oggi le astronavi urinano in speciali contenitori chiusi in modo che possano essere recuperate e riciclate in un impianto speciale. Mentre le feci vengono prodotte in speciali contenitori di plastica che vengono periodicamente dispersi nello spazio. Con il mio sistema, per il quale sono ancora alla ricerca di finanziatori terrestri, potremmo anche risolvere il problema dei servizi igienici spaziali producendo fertilizzante organico per le suddette colture idroponiche spaziali. La figura sottostante mostra un container spaziale con servizi igienici, dove ingrandendo l’immagine si può notare l’inserimento del frullatore o della ventola di miscelazione.
Gli attuali centri di centri di potere terrestre sono schierati su fronti opposti ma usano le stesse fonti energetiche e le stesse armi di distruzione. Nessuno dei 196 stati sovrani ha speso un solo euro per verificare se è possibile estrarre gratis l’energia dall’ambiente e creare lavoro per tutti partendo proprio dalla demolizione degli impianti energetici sbagliati fissi e mobili e correggendo quelli depurativi. Non dobbiamo dimenticare che il sistema energetico basilare, proposto dal sottoscritto ha le potenzialità di essere miniaturizzato, per realizzare cuori artificiali che produrranno energia internamente al corpo umano ossigenando il sangue e di conseguenza, allungando la durata della vita umana. Potenzialmente, potremmo fare a meno di organi che oggi sono indispensabili per respirare e digerire. Nel futuro le persone anziane potranno nutrirsi con soluzioni fisiologiche, muoversi con arti artificiali, vedere con telecamere, parlare e ascoltare molte lingue con l’intelligenza artificiale. Tutti questi futuri vantaggi, oggi sono boicottati dalla scienza legata ai centri di potere, dagli imprenditori che hanno investito in tecnologie obsolete e dai governi che hanno consentito l’attuale commercio dei brevetti, che è senso unico, dal pubblico al privato. Pertanto, la scienza pubblica mondiale non svolge il ruolo imparziale che dovrebbe avere a favore dell’intero popolo mondiale. E’ questa l’unica ragione per la quale sono ancora solo a parlare di energia interattiva, dopo averla applicata ovunque virtualmente negli impianti domestici, fognari, urbani, depuratori urbani, fluviali, marini, dissalatori, welling artificiale, distribuizione edrica ed energetica, trasporti terrestri marini sottomarini, aeronautici e spaziali. Concludo questo articolo riportando soltanto le figure degli articoli pubblicati in ordine cronologico nella filastrocca di SPAWHE.eu che rappresentano un virtuale avanzamento dello stato depurativo ed energetico che i governi mondiali e le Nazioni Unite non hanno mai voluto sperimentare. Anzi le hanno ostacolate a livello legislativo, pretendendo il pagamento di tasse sui brevetti concessi non finanziati da nessuno e rifiutando la concessione di brevetti con argomentazioni non scientificamente corrette, come l’accusa di moto perpetuo.
-Schema elettroidraulico di un sistema di recupero e depurazione dell’acqua per servizi igienici con maxi box per un luogo pubblico
Schema di un sistema di dosaggio di calcio nelle acque reflue tramite servizi igienici con maxi-box per prevenire la formazione di acido solfidrico nelle fognature.
Camino di aspirazione per il raffreddamento dei fumi
Impianto globale sinergico di purificazione e produzione termoelettrica indoor per la purificazione e la produzione di energia elettrica.
Sezione longitudinale di un impianto globale di depurazione delle acque reflue interne
Sezione trasversale di un impianto globale di depurazione delle acque reflue interne
Sistema combinato di sedimentazione, disidratazione e stabilizzazione chimica dei fanghi con polveri di calcio
Autocisterna per il drenaggio con disidratazione e stabilizzazione chimica dei fanghi con polveri di calcio
Sistema mobile di disidratazione e stabilizzazione dei fanghi con polveri di calcio in sacchi drenanti
Sezione trasversale di un edificio lineare per la produzione di ortaggi con sovrapposti stagni biologici, vasche di sedimentazione, disidratatori a consumo di CO2 e alcalinizzanti dell’acqua in serre di pietra calcarea.
Schema di un impianto globale di depurazione urbana con sistema di cattura e neutralizzazione di CO2 e smog.
Il disegno qui sopra, estratto dall’articolo https://www.spawhe.eu/world-governments-that-reject-the-extraction-of-clean-energy-from-the-environment-reject-a-perennial-scientific-windfall-from-the-sky/ , mostra schematicamente come sarebbe possibile realizzare tunnel di attraversamento sommersi, soprattutto alle estremità di singoli canali navigabili, con piccole imbarcazioni che non verrebbero disturbate nella loro navigazione. L’energia prodotta tramite i generatori di corrente idroelettromagnetica compressa che possono essere creati nei compartimenti di accesso al tunnel sommerso e i generatori di corrente sommersi possono fornire tutta l’energia necessaria per alimentare l’illuminazione stradale della città lagunare, i compressori che alimentano i diffusori d’aria, alzare e abbassare le paratoie e sollevare e riportare in mare l’acqua che riesce a infiltrarsi attraverso le guarnizioni delle paratie. Sempre con costi energetici pari a zero per quanto riguarda i processi di estrazione, raffinazione, trasporto e purificazione dell’energia prodotta. Gli unici costi che i cittadini delle città lagunari come Venezia dovranno sostenere saranno quelli dovuti all’usura dei macchinari che funzioneranno durante tutto l’anno per innescare i processi di produzione di energia e depurazione che, come sappiamo, non possono avvenire spontaneamente. Questi processi, come descritto nel titolo di questo articolo, sono un’autentica manna dal cielo per la scienza, ancora fraintesa dagli attuali consulenti scientifici dei governi mondiali. A parte i costi di investimento e gestione che vengono addebitati al popolo italiano dal mostro di Venezia (ogni sollevamento costava 272 mila euro, mentre nel 2021-2022 i costi sono scesi a 211 mila euro per sollevamento, grazie soprattutto al miglioramento delle procedure: ad esempio, in passato ci volevano 60 minuti per sollevare le paratoie, mentre ora ne bastano 30).
Non ho depositato questo ulteriore brevetto per una soluzione ambientale ed energetica perché non credo che le attuali istituzioni mondiali siano in grado di implementare queste innovazioni; altrimenti avrebbero incluso anche le mie altre quaranta invenzioni precedenti su questi argomenti, che sono ancora in attesa che qualche Paese le realizzi, sebbene, legalmente, nessuno, pubblico o privato, debba nulla all’inventore che non ha pagato le tasse di mantenimento sui brevetti concessi e non ha presentato opposizioni legali sui brevetti non concessi. È evidente che c’è qualcosa di molto grave, qualcosa che non va, nell’intera classe dirigente mondiale.
Conclusioni
Le numerose cifre riportate in questo articolo sono state estratte dai 109 articoli precedenti pubblicati sul sito web https://www.spawhe.eu, che descrivono in dettaglio uno sviluppo alternativo mai avvenuto sul pianeta Terra. Pertanto, si potrebbe dedurre che questo sito web sia frutto dell’immaginazione dell’autore, cioè io. In realtà, si basa su principi fisici, chimici e biologici, tecnologie esistenti, assemblate dal sottoscritto in modo diverso negli impianti antropici esistenti per favorire e innescare i processi interattivi naturali che porterebbero gradualmente alla purificazione globale e all’estrazione della fonte di energia e del vettore energetico ideale, già identificati dalla natura, che non sono altro che aria comprimibile e acqua incomprimibile, conservati rispettivamente allo stato gassoso e liquido (ovvero a normali temperature e pressioni terrestri), in modo da poter interagire sia nei processi di purificazione che in quelli energetici con costi inferiori e senza effetti collaterali indesiderati. Purtroppo, questo sistema globale, che non consuma né la fonte di energia né il vettore energetico, che si rinnovano automaticamente al termine dei processi, creati interamente con aria allo stato gassoso e acqua allo stato liquido, non è stato compreso dall’attuale società dei consumi, che con la combustione e l’energia nucleare ha prodotto immense quantità di CO2 e vapore acqueo che, essendo gas serra, hanno alterato l’intero equilibrio climatico terrestre. Sfortunatamente, sul pianeta Terra, abbiamo creato una classe dominante che trae profitto dagli attuali sistemi energetici e di depurazione, nonché dalle opere di ricostruzione necessarie per riparare i danni causati dalle tempeste, dalle inondazioni, dalla siccità e dagli incendi sempre più frequenti in tutto il mondo. Pertanto, nell’attuale società dei consumi, i pochi ricchi diventano sempre più ricchi e i molti poveri sempre più poveri.
Nell’articolo seguente https://futurism.com/the-byte/scientists-warn-climate-collapse-2100Pubblicato sulla rivista BioScience, un documento che avverte che “la vita sul pianeta Terra è sotto assedio” mentre continuiamo a precipitare sempre più velocemente verso il collasso ambientale è stato firmato da oltre 15.000 scienziati di 161 paesi. Mi chiedo quali soluzioni propongano questi scienziati, oltre alle solite energie rinnovabili che non valgono nulla rispetto ai sistemi interattivi di purificazione e di integrazione energetica. Credo di aver praticamente dimostrato che il pianeta Terra, purtroppo, è governato da lobby di potere, non solo politiche ed economiche, ma anche scientifiche e accademiche; altrimenti, almeno alcune di queste invenzioni sarebbero state testate e sapremmo se funzionano o meno. Pubblicato sulla rivista BioScience, un documento che avverte che “la vita sul pianeta Terra è sotto assedio” mentre continuiamo a precipitare sempre più velocemente verso il collasso ambientale è stato firmato da oltre 15.000 scienziati di 161 paesi. Mi chiedo quali soluzioni propongano questi scienziati, oltre alle solite energie rinnovabili che non valgono nulla rispetto ai sistemi interattivi di purificazione e di integrazione energetica. Credo di aver dimostrato concretamente che il pianeta Terra, purtroppo, è governato da lobby di potere, non solo politiche ed economiche, ma anche scientifiche e accademiche; altrimenti, almeno alcune di queste invenzioni avrebbero dovuto essere testate e sapremmo se funzionano o meno. È stato inutile spiegare a burocrati laureati in università italiane ed europee che il moto perpetuo non appartiene alla mia cultura di inventore, in quanto semplicemente inutile, non essendo in grado di consumare né tantomeno produrre energia. Le mie invenzioni si basano su una lunga esperienza maturata nell’installazione di sistemi industriali e ambientali imperfetti dal punto di vista organizzativo, poiché non sfruttano a sufficienza i principi interattivi esistenti in natura, dovuti soprattutto alla forza gravitazionale e all’elettromagnetismo che la scienza terrestre ha saputo inventare, ma non sfruttare adeguatamente per estrarre energia primaria pulita a temperatura e pressione atmosferica. La mia attività di inventore si è concentrata soprattutto sulla fluidodinamica dell’acqua e dell’aria e sull’elettromagnetismo terrestre che non ha nulla a che vedere con le attuali energie rinnovabili che sono comunque energie commerciali monodisciplinari che non sono in grado di sfruttare la forza gravitazionale e l’elettromagnetismo terrestre per connettersi all’elettromagnetismo universale, fino al punto di sommare la forza di Newton e di Lorentz che può essere sommata solo a freddo in sistemi fissi e mobili. Infatti, tutte le mie invenzioni sono basate sul miglioramento dei contatti tra acqua e aria dapprima a livello purificante e nelle invenzioni successive, sul miglioramento della forza che acqua e aria possono produrre insieme accoppiate con l’elettromagnetismo terrestre, che è molto diverso da quello universale, essendo sviluppato con magneti permanenti, bobine di fili protetti con vernici isolanti,certamente non adatti all’energia nucleare e termica. Queste mie considerazioni, che stranamente, sul pianeta Terra, nessuno sembra aver fatto, potrebbero permetterci di estrarre energia dall’ambiente gratuitamente in ogni angolo della Terra, in impianti antropici piccoli e grandi, fissi e mobili, senza combustibili, energia nucleare e rinnovabili inefficienti e ingombranti, come ampiamente spiegato nelle mie invenzioni e articoli pubblicati su https://www.spawhe.eu . Queste mie considerazioni, che stranamente, sul pianeta Terra, nessuno sembra aver fatto, potrebbero permetterci di estrarre energia dall’ambiente gratuitamente in ogni angolo del pianeta, in impianti antropici piccoli e grandi, fissi e mobili, senza combustibili, energia nucleare e fonti rinnovabili inefficienti e ingombranti, come ampiamente spiegato nelle mie invenzioni e negli articoli pubblicati. Le vecchie multinazionali hanno contribuito al riscaldamento globale, subendo anche perdite economiche. Le nuove sono altrettanto in errore, poiché non hanno la forza e l’interattività necessarie per agire dove e quando serve, in modo semplice ed economico, senza trasformazioni industriali, commercializzazione e trasporto di energia. È una vergogna globale che non sia stato ancora speso un solo euro sul pianeta Terra per sperimentare soluzioni interattive di purificazione ed energia. Personalmente, io, che ho vissuto oltre cinquant’anni di esperienze industriali e ambientali attuali, sono molto deluso da tutte le istituzioni mondiali, senza eccezione. Credo tuttavia che il pianeta Terra debba essere governato scientificamente, perché solo la scienza non può sbagliare, a patto che tutto venga testato e verificato praticamente attraverso prototipi che dimostrino l’efficacia delle invenzioni prima di produrle in miliardi di esemplari, come è stato fatto con le attuali invenzioni delle multinazionali. Ma anche le grandi opere pubbliche come le dighe, che hanno causato più disastri che benefici.
Non si può accettare nulla a scatola chiusa. Per questo esistono i brevetti, che descrivono alle autorità competenti come verrà realizzata l’invenzione e come funziona. Ma i brevetti possono avere obiettivi di produzione commerciale e di pubblica utilità. Non è difficile individuare la differenza tra brevetti commerciali e brevetti di pubblica utilità, eppure gli inventori privati che si occupano di questo tipo di problemi vengono penalizzati dai legislatori, lasciando campo libero agli inventori istituzionali che, come già detto, non pagando le tasse di deposito e di mantenimento (a carico dei contribuenti), collaborano solo con le multinazionali, isolando gli inventori che cercano di fare il lavoro che avrebbero dovuto fare loro, senza finanziamenti, laboratori e officine per testare le invenzioni interattive, che sono le uniche che potrebbero salvare la vita del pianeta, ridurre l’attuale divario tra ricchi e poveri, salvare molte vite dai disastri climatici e persino allungare la vita umana, poiché anche il corpo umano trarrebbe beneficio dalla purificazione del sangue tramite un cuore artificiale che sfrutta i principi dell’interattività. È necessario un livello minimo di coerenza da parte dei governi e delle Nazioni Unite. Gli inventori che si occupano di problemi ambientali e sociali non dovrebbero essere tenuti a pagare tasse aggiuntive oltre alla tassa di deposito, che dovrebbe essere una tassa simbolica. Persino le Nazioni Unite dovrebbero farsi carico dell’onere della sperimentazione, a beneficio di tutti i paesi del mondo. Questa logica elementare non esiste nelle attuali autorità governative e nelle Nazioni Unite. La pace si costruisce anche e soprattutto con le giuste invenzioni nei posti giusti. Infatti, durante i disastri climatici e sismici, le prime cose che mancano sono l’energia e l’acqua potabile, che non mancherebbero mai se l’acqua fosse il vettore energetico e l’aria pulita e la forza di gravità fossero la fonte primaria di energia mondiale, come il sottoscritto propone dal 2015, mentre la scienza stessa, che lancia appelli inutili, non ha detto una parola per chiedere la sperimentazione di invenzioni interattive. La mia proposta, pubblicata il 28 febbraio 2020, di creare una società per azioni per rimediare agli errori, alle omissioni e alle opportunità sprecate dalla scienza e dai centri di potere mondiali, fino ad ora non ha raccolto nemmeno un euro. https://www.spawhe.eu/a-global-stock-company-against-errors-omissions-and-opportunities-wasted-by-science-and-world-power-centers/ . Per tutte queste ragioni affermo che la COP 28 non può essere altro che la solita conferenza sull’ipocrisia scientifica, come le ventisette COP precedenti.
Per pura coincidenza? Il 26 novembre 2023 alle 20:25 avevo appena pubblicato questo articolo sul mio sito web https://www.spawhe.eu, quando ho ricevuto una proposta di acquisto del sito stesso. Risponderò a questa proposta, di cui non rivelerò il mittente, nel seguente modo: non posso vendere il mio sito web in quanto è indissolubilmente legato alle mie invenzioni, concepite nell’interesse del pianeta e dell’intera popolazione mondiale. Per questo motivo ho proposto di creare un’azienda per attività sperimentali di nuove soluzioni non ancora testate. Chi crede in queste proposte ha l’opportunità di acquistare il maggior numero di attività dimostrando di desiderare sinceramente la pace e lo sviluppo generale. Come ho scritto in questo e in precedenti articoli, le attuali Nazioni Unite, che gestiscono le COP, la proprietà intellettuale e industriale dei brevetti, hanno fallito clamorosamente nel loro compito, permettendo la produzione del riscaldamento globale e la distribuzione ineguale della ricchezza mondiale. Probabilmente, anche le guerre e i massacri di civili e bambini, che sono completamente estranei agli attuali giochi di potere, che in ogni caso rappresentano ignoranza scientifica, perché la scienza non può sbagliare se sperimenta tutte le soluzioni prima di produrle su larga scala, come sta ancora facendo con le invenzioni attuali totalmente o parzialmente sbagliate.