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domenica 22 febbraio 2009

COLEOTTERI STERCORARI, UN AIUTO EFFICACE ALL’ECOSISTEMA TERRESTRE


Gli Insetti Coleotteri (Coleoptera, Linneo, 1758) sono il più grande raggruppamento sistematico tra tutti gli organismi viventi sul pianeta, vegetali compresi, con oltre 500 taxa tra famiglie e sottofamiglie. Attualmente sono state classificate e descritte circa 854.000 specie di coleotteri, ma si suppone che sul pianeta vivano almeno altrettante specie o anche molte di più ancora non conosciute.

In questa trattazione si prendono in considerazione i Coprofagini che appartengono alle specie stercorarie. Hanno caratteristiche morfologiche e cromatiche assai varie, corpo massiccio e arti robusti, elitre ben sviluppate che ricoprono l'intero addome. La clava antennale è formata da articoli divaricabili a ventaglio. Quasi tutte le specie presentano dimorfismo sessuale. Le larve vivono nel terreno e su materiali in putrefazione, sono biancastre con testa ben sclerificata e corpo piuttosto carnoso.
I Coleotteri stercorari si nutrono di feci e raccolgono il loro nutrimento (per conservarlo e per deporvi le uova) in caratteristiche sfere quasi perfette che fanno rotolare sul suolo.

Questo singolare comportamento è esibito da varie specie appartenenti alle famiglie Scarabaeidae e Geotrupidae. Di colore scuro con particolari riflessi metallici, le due famiglie hanno corpo tozzo e tegumento consistente che forma una vera e propria corazza, forniti di robuste zampe fossorie. Sono entrambe dotate di volo rumoroso.
Tra i coprofagi più noti si possono citare lo Scarabaeus sacer, che gli antichi Egiziani veneravano come simbolo del dio Sole, e il Geotrupes stercorarius che si distingue per le particolari attenzioni volte ai nascituri.

Lo Scarabeo sacro (Scarabaeus sacer) è lungo dai 28 ai 32 mm, di colore nero, comune nei luoghi assolati e sulle spiagge. Fabbrica con gli escrementi pallottole sferiche usando le zampe medie e posteriori che fa rotolare fino al nido sotterraneo, come scorta alimentare, utile per la deposizione dell’uovo e il nutrimento per le larve. La Famiglia Scarabedidae conta circa una cinquantina di specie in Italia

Allo stesso modo si comporta lo Scarabeo stercorario (Geotrupes stercorarius) che è di minori dimensioni rispetto allo scarabeo sacro (lungo tra i 15 e i 25 mm). E’ diffuso in luoghi erbosi e umidi, nei campi, nei boschi e in prossimità di sentieri e strade. E’ ampiamente distribuito in Europa.
I Geotrupidae scavano profonde gallerie, lunghe anche due metri, in cui ammassano parte della materia fecale per deporvi le uova. Gli scarabei stercorari tendono a trasportare la loro pallottola di sterco lungo una linea retta e se incontrano un ostacolo, cercano di superarlo scavalcandolo, senza cambiare direzione.

Nei Geotrupes stercorarius un perfetto lavoro in coppia vede maschio e femmina avviare la complicata preparazione del nido. Insieme preparano una pallina di sterco che rotolano e trasportano in una galleria verticale scavata dal maschio, profonda anche 50 cm, alla quale la femmina aggiunge numerosi tunnel laterali e orizzontali, lunghi fino a 20 cm, che terminano ognuno con un'ampia camera, che è abbondantemente riempita con grandi quantità di escrementi, arricchiti di enzimi digestivi, lasciando un piccolo spazio solo per la deposizione dell'uovo.

In seguito la camera viene chiusa con terra. La femmina poi deposita l’uovo sullo sterco affinché la prole abbia cibo sufficiente a svilupparsi come larva (il nido è pedotrofico, in grado di nutrire la prole) e poi come ninfa, fino a raggiungere le dimensioni e la conformazione dell'insetto adulto. Alla nascita i piccoli stercorari, circondati dagli escrementi, hanno cibo a sufficienza per l'accrescimento.
Lo sviluppo dell'insetto richiede circa due anni e, anche se l'adulto è pronto in luglio, non uscirà dalla tana prima della primavera successiva.

UN VALIDO AIUTO PER L'ECOSISTEMA

L'azione che compiono gli insetti stercorari è eccezionale, poiché riescono a disgregare e far sparire completamente in brevissimo tempo quantità colossali di escrementi, particolarmente nei luoghi frequentati da mandrie di erbivori.
Questi insetti svolgono una funzione ecologica importantissima. Infatti, nutrendosi degli escrementi permettono ai minerali e ai nutrienti in essi contenuti di essere utilizzati da altri organismi, eliminano lo sterco e attivano il ritorno dell'azoto nel suolo. Concimando i terreni, fertilizzano pascoli e riducono anche i rischi da contagio da parassiti.
Un esempio di sperimentazione proviene dagli allevatori australiani che, dopo aver introdotto animali domestici europei , sfiorarono il collasso ecologico della pastorizia e della zootecnia, per mancanza di volenterosi insetti stercorari. Condussero uno studio accurato e si resero conto ben presto che in una sola stagione una mandria di 40 vacche da latte può depositare 18 tonnellate di escrementi su un ettaro di terreno, e, in mancanza dell'intervento dei coprofagi , inevitabilmente il terreno stesso si sarebbe trasformato in un deserto sterile e inutilizzabile.
Gli allevatori importarono, allora, popolazioni di stercorari delle provenienze più adatte, come l’Africa meridionale, e nel giro di poche stagioni quell'esercito quasi invisibile, composto di miriadi di volontari scavatori, trasportatori, decompositori e trasformatori, ricreò il prezioso equilibrio naturale.

ANCHE NELLA STORIA...

Anche i reperti storici parlano in favore di queste specie coprofaghe: lo Scarabaeus sacer era lo scarabeo sacro degli antichi Egizi. Gli Egizi credevano, infatti, che l'insetto nascesse da una palla di sterco, per cui lo considerarono un'immagine dell'autocreazione. Il nome egizio dello scarabeo stercorario, kheper, significa "divenire" e simboleggia trasformazione e rinascita. Esso fu incluso nella teofania solare, poiché era considerato un'ipostasi (la personificazione) del sole nascente ed era identificato con Khepri, il dio del Sole nascente, che si supponeva creasse il Sole ogni giorno in modo analogo a quello con cui lo scarabeo crea la pallottola di sterco: come recita una preghiera del Libro dei Morti "Io sono Keper al mattino, Ra a mezzogiorno e Atum alla sera".

Lo scarabeo racchiude simboli solari: con le ali aperte è l'immagine del Sole nel suo duplice cammino, ascendente e discendente; quando sotterra la palla di sterco rappresenta il Sole che cala dietro la montagna .

Sul petto della mummia, o a volte al posto del cuore, veniva messo uno scarabeo (generalmente di oro e argento per unire i simboli di sole-luna) e si credeva assicurasse l'immortalità di chi lo possedeva.
Riprodotto in vari materiali (pietre dure, steatite invetriata, calcare) aveva grande importanza come amuleto ed era spesso parte del corredo funerario. Aveva anche il fine utilitaristico di sigillo ed era portato appeso al collo o incastonato in un anello. Come effigie del Sole si conservano statue colossali di granito nero che hanno corpo umano e testa di scarabeo.

E' IMPORTANTE RICORDARE CHI ERA LINNEO

Carl Nilsson Linnaeus, chiamato Carl von Linné dopo l'acquisizione di un titolo nobiliare (23 maggio 1707 – 10 gennaio 1778), più noto come Linneo (dalla forma latinizzata del nome, Carolus Linnaeus), fu biologo e grande sistematico svedese del Settecento. Linneo fu il creatore della moderna classificazione scientifica. http://it.wikipedia.org/wiki/Carl_von_Linn%C3%A9


CURIOSITÀ PER I MATEMATICI

In geometria lo Scarabeo è una curva piana algebrica del 6° ordine, studiata dal matematico belga E.Ch. Catalan , così detta per la sua forma che richiama appunto quella di uno scarabeo:

http://www.mathcurve.com/courbes2d/scarabee/scarabee.shtml



mercoledì 11 febbraio 2009

ROCCE E MINERALI DELLA LUNA

Il valore scientifico dei campioni di suolo lunari (età compresa fra 3 e 4,5 miliardi di anni circa) è inestimabile e permette di


· conoscere la composizione del suolo lunare,
· comprendere alcune questioni aperte inerenti alla genesi del satellite,
· approfondire l’origine del Sistema Solare.

L’assenza di un'atmosfera, di un'idrosfera e di un'attività dinamica interna ha permesso la permanenza sul suolo lunare di tracce delle prime fasi della storia geologica del satellite, conservandone le testimonianze dei primi anni della sua storia evolutiva .
La consistenza del terreno lunare fu ponderata nel 1966 da Luna 9 e Surveyor 1, dimostrando la capacità di sopportare l'allunaggio di mezzi meccanici e l'eventuale passeggiata d'esseri umani.
Nel 1967 Surveyor 5 analizzò la composizione chimica della superficie dei mari lunari, rilevando una stretta analogia con la lava basaltica terrestre.

I dati selenografici più indicativi sono stati ricavati a partire dal 20 luglio 1969, quando l'Apollo 11 atterrò sul suolo lunare: la raccolta di campioni era uno degli obiettivi della missione e, nelle due ore d'attività extraveicolare, gli astronauti Armstrong e Aldrin raccolsero circa 21.5 chilogrammi d'esemplari di rocce.
Le osservazioni dirette compiute permisero di avere informazioni inerenti alla composizione del terreno, che risultò chimicamente simile a quello terrestre, anche se alcuni elementi si presentarono in percentuale alquanto differente.

Tutto il materiale raccolto proviene dal regolite, strato di frammenti polverosi che copre la superficie, spesso dai 10 ai 100 metri, prodotto da impatto di meteoriti cadute nel corso di miliardi d'anni.
Sebbene il paesaggio lunare sia stato profondamente segnato dagli eventi da impatto, di cui è rimasta traccia con i numerosissimi crateri, la frazione di materiale meteorico nel suolo è scarsa, inferiore al 2%. Il fenomeno è spiegabile perché la maggior parte delle meteoriti che cadono sulla Luna è costituita da condriti carbonacee, molto fragili, che si polverizzano al violento impatto.
(Condrite = meteorite litoide (o aerolite), caratterizzata dalla presenza di condrule, agglomerati a forma di piccola sfera di circa 1 mm di diametro.
Le condriti carbonacee hanno un grande interesse cosmochimico, contenendo composti del carbonio, elemento basilare che costituisce la materia vivente.)

Le rocce lunari

L'età delle rocce lunari è legata direttamente alla storia termica della Luna, poiché l'età di una roccia magmatica è segnata dal momento in cui essa si cristallizza.
Le rocce più antiche sono state raccolte dall'Apollo 17, l'ultima missione sulla Luna avvenuta nel dicembre 1972, in cui sono stati rinvenuti frammenti di roccia di 4 miliardi d'anni fa circa e i campioni più belli, rocce di colore arancione, trovati nel cratere Shorty







I campioni lunari sono stati suddivisi in tipi litologici:
Tipo A
Basalto: roccia ignea, cristallina, vescicolare, a grana fine
Tipo B
Gabbro: roccia ignea, cristallina, ricca di cavità, a grana media
Tipo C
Breccia: agglomerato di rocce ignee, particelle minerali, con sferule vetrose e altro materiale del suolo lunare
Tipo D
Suolo lunare: disgregazione delle rocce a causa del costante bombardamento di meteoriti e micro meteoriti

Le rocce cristalline di tipo A e B sono d'origine vulcanica, formate in seguito ad una colata lavica superficiale e costituiscono corpi intrusivi prossimi alla superficie. Le rocce presentano la tessitura caratteristica delle rocce terrestri: la cristallizzazione è avvenuta secondo processi analoghi.
I basalti sono ricchi in vescicole generalmente sferiche, di diametro 1-3 mm, le cui pareti sono spesso delimitate da facce cristalline incluse nella massa di fondo.





Nei gabbri sono stati rinvenuti cristalli di pirroxferroite, nuovo minerale lunare.
Le brecce sono una mescolanza di rocce presenti sul suolo lunare e, probabilmente, sono depositi formatisi in seguito all'impatto di una grande meteorite ad alta velocità. Esse contengono frammenti di roccia di tipo A e di tipo B, oltre a vari tipi di vetri naturali, presumibilmente formati per fusione di frammenti rocciosi superficiali.

A proposito di vetro vulcanico, sul suolo lunare si sono osservati tre tipi di vetro che si differenziano secondo i alasti contenuti all'interno, rispettivamente
· con frammenti vescicolari grigi,
· con frammenti angolosi, incolori o con sfumature brune, gialle o arancio oppure
· con forme sferoidali, ellissoidali di colore variabile dal rosso al bruno, al verde di grandezza intorno ai 100 micron.

Dove sono conservati i campioni lunari?
Il Johnson Space Center della NASA a Houston (Texas, USA) conserva i campioni lunari riportati dalle missioni americane e li mette a disposizione per analisi: in totale 97000 campioni debitamente catalogati sono stati preparati per essere studiati e analizzati da scienziati appartenenti a più di 60 laboratori del mondo che continuano ora lo studio di questi campioni.
http://www.nasa.gov/centers/johnson/about/index.html


I minerali lunari

Durante le missioni lunari furono scoperti tre nuovi minerali:
· Tranquillityte
· Armalcolite
· Piroxferroite

La Pirroxferroite è stato il primo nuovo minerale identificato e il suo colore giallo brillante ne fa sicuramente il minerale più attraente tra quelli trovati sulla Luna. Contiene il 6% di calcio e piccole quantità di manganese, titanio e alluminio ed ha un'origine di bassa pressione e alta temperatura, formandosi per cristallizzazione da un residuo liquido ricco di ferro in rapido raffreddamento. È l’analogo lunare ferroso della pyroxmangite terrestre. Entrambe i minerali hanno formula (Mn, Fe) Si O3, tuttavia la pyroxmangite non contiene mai più del 25 % di ferro, mentre la pyroxferroite è più ricca di questo metallo e non è mai stata trovata sulla Terra. La pyroxferroite è stata trovata nei basalti lunari ricchi di ferro e in particolare in quelli dei mari lunari.

L'Armalcolite, il secondo nuovo minerale identificato nei campioni lunari, ha ricevuto il proprio nome dai tre astronauti dell'Apollo 11, Armstrong, Aldrin e Collins. E' stato trovato in rocce cristalline e nelle brecce sotto forma di piccole aree rettangolari di dimensioni massime di 100-130 micron di colore grigio in luce riflessa. E’ un ossido lunare e ha formula (Mg, Fe) Ti2O5.

Il nome Tranquillityite viene dal Mare della Tranquillità, luogo dell’allunaggio dell’Apollo 11. Il minerale è stato trovato all’interno dei basalti nei mari lunari. I cristalli di tranquillityite si presentano come strisce sottili e appiattite. Questo minerale è spesso associato all’apatite e alla pyroxferroite all’interno di piccole tasche e sembrano essere stati fra gli ultimi minerali che si sono formati. La Tranquillityite è translucida e non pleocroica. Vista in lamelle sottili e a luce trasmessa, appare di colore rosso profondo, o colore in relazione con la presenza di titanio.

Sono stati rilevati alcuni minerali silicati nelle rocce lunari, quali pirosseni, plagioclasi, feldspati , olivina, ilmenite, silice.
I pirosseni sono minerali frequenti nella crosta lunare. Lo studio delle lamelle dimostra il loro lento raffreddamento. Si è potuto dedurre che una colata di basalto di 6 metri di spessore situata nel luogo dell’allunaggio dell’Apollo 15 si era raffreddata a una velocità di 0,2-1,5 gradi per ora.

I plagioclasi sono i minerali più abbondanti delle rocce costituenti la crosta lunare. Sono generalmente poveri in sodio anche se plagioclasi più sodici sono stati trovati nelle formazioni delle highlands lunari (catene montagnose lunari) e in particolare nelle rocce arricchite di potassio (K), in terre rare (= Rare Earth Elements o REE) e di fosforo (P) che sono raggruppate sotto l’appellativo KREEP.

All’interno dei basalti dei mari lunari, le olivine hanno una composizione che va dal 30 all’80% in forsterite (termine magnesico delle olivine). Le olivine più ferrose, o fayaliti, sono più rare.
Rispetto alle olivine terrestri, il cromo è più abbondante nelle olivine lunari (fino a 0,6 % in peso), particolarità dovuta al debole grado di ossidazione del cromo (bivalente) in relazione con la debole pressione parziale dell’ossigeno al momento formazione dei basalti dei mari lunari.

Nelle rocce lunari, la silice cristallizza sotto forma di quarzo, di tridimite o di cristobalite. È molto più rara che nella crosta terrestre, a causa dell’evoluzione della crosta lunare con un debole sviluppo della differenziazione magmatica e il contenuto inferiore in acqua.
È interessante costatare che forme di alta pressione della silice, quali la coesite e la stishovite, sono state trovate sulla Terra in relazione ad impatti meteorici, ma questi minerali non sono stati identificati ancora oggi sulla Luna. La mancanza è verosimile poiché la silice è rara sulla Luna e in ambiente lunare la silice fusa evapora assai rapidamente.
I minerali lunari del gruppo della silice si concentrano essenzialmente nelle rocce arricchite in KREEP. Il quarzo è stato trovato solo in rare schegge di cristalli aghiformi.

Anche se piccoli e difficili da studiare, gli zirconi lunari sono importanti per datare i campioni lunari, in particolare le rocce molto antiche che costituiscono le montagne della Luna. La fonte principale di zirconi lunari sono i graniti lunari a elevato tenore di silice, che sembrano particolarmente rari. Il campione 15405, costituito da una breccia composta di monzodiorite a quarzo, si è rivelata possedere un tenore in zirconi pari allo 0,6 %.
Tuttavia la maggior parte degli zirconi lunari si trova in grani isolati nei suoli e nelle brecce lunari, fenomeno dovuto alla rarità dei graniti lunari e alla longevità degli zirconi. Sono stati ugualmente trovati in inclusioni metamorfiche all’interno di basalti, dove derivano verosimilmente da un’iniziale Tranquillityite.

Il ferro è stato rinvenuto come minerale accessorio associato alla Troilite (FeS), molto rara sulla Terra, anch’essa minerale accessorio ma piuttosto comune in tutti i tipi di roccia lunare sotto forma di goccioline allungate o ovoidali o come piccole masse interstiziali delle dimensioni massime di 0.3 mm.
Associato alla Troilite, è stato trovato anche il rame nativo, mentre, incluso in grani di ferro, è stata individuata la presenza di stagno. Una lega rame - zinco (ottone), con tenore di rame variabile dal 55% al 70%, è stata scoperta senza però avere corrispondenza all'analogo composto d'origine terrestre, dove lo zinco è sempre molto scarso.

Gli Spinelli nelle rocce lunari so­no stati individuati con composi­zioni altamente variabili in tutti i tipi di rocce, generalmente in gra­ni di 100-200 micron. A differen­za degli equivalenti terrestri, con­tengono elevato valore di Titanio e di Alluminio.


Lunar Mineralogy :
http://curator.jsc.nasa.gov/lunar/letss/Mineralogy.pdf

Major phases
Plagioclase (silicato) Ca2Al2Si2O8
Pyroxene (silicato) (Ca,Mg,Fe)2Si2O6
Olivine (silicato) (Mg,Fe)2SiO
Ilmenite (ossido) FeTiO3
Minor phases
Iron Fe (elementi nativi) (Ni,Co)
Troilite (solfuro) FeS
Silica SiO2
Chromite-spinel (ossidi) FeCr2O4-Fe2TiO4
Apatite (fosfato) Ca5(PO4)(F,Cl)
Rutile TiO2
Ternary feldspar (Ca,Na,K)AlSi3O8
K-feldspar (K,Ba)AlSi3O8
Zircon (silicato) (Zr,Hf)SiO4
New minerals
Armalcolite (ossido) (Mg,Fe)(Ti,Zr)2O5
Tranquillityite Fe8(Zr,Y)2Ti3Si3O24
Pyroxferroite CaFe6(SiO3)7


Curiosità mineralogiche
I Granati
La NASA ritiene che i granati trovati nei campioni riportati dalla Luna possano essere il risultato di una contaminazione e in questo caso non sono di origine lunare.

Per approfondire:
La Missione SMART 1 e il futuro delle imprese lunari:
http://www.esa.int/esaCP/SEMOBD7LURE_Italy_0.html

martedì 10 febbraio 2009

MERCOLEDI' 11 FEBBRAIO ORE 21.00 SU RAI DUE: VOYAGER SI INTERROGA SU MANZETTI, INVENTORE DEL TELEFONO

Dopo una serie di serate dedicate l'inverno scorso a Innocenzo Manzetti (Aosta, 17 marzo 1826 – Aosta, 17 marzo 1877), nell'ambito delle Notti della Scienza (manifestazione organizzata dal Cento studi De Tillier con il patrocinio del comune di Aosta), Voyager, la trasmissione televisiva della Rai condotta da Roberto Giacobbo, riporta d'attualità la 'Questione Innocenzo Manzetti', scienziato valdostano considerato da alcuni ricercatori l'inventore del telefono, invenzione poi attribuita a Meucci e all'americano Bell.
Mercoledì 11 febbraio la trasmissione Voyager (Rai2, ore 21) trasmetterà un servizio girato ad Aosta e dedicato all'inventore Manzetti. Nell'ambito del servizio verranno descritte, oltre al telefono, le principali e innovative invenzioni dell'aostano, compreso il celebre robot 'suonatore di flauto'.

Accompagnatori dell'equipe di Voyager saranno i professori Guido Cossard e Mauro Caniggia, con il dottor Luca Poggianti da sempre impegnati "a rendere giustizia all'inventore valdostano".

I sostenitori di Manzetti affermano che il valdostano inventò il telefono nel 1850, 21 anni prima del caveat di Meucci e 26 anni prima del brevetto di Bell.
"Ma il 'torto' di questo scienziato - aggiungono - è stato quello di essere povero e di vivere in una città come Aosta, allora isolata dal resto del mondo". (ANSA).

Per approfondimenti

L’ACQUARIO DI GENOVA PARTECIPA A “M’ILLUMINO DI MENO” E SPEGNE LE LUCI



Anche quest’anno, l’Acquario di Genova, gestito da Costa Edutainment SpA, partecipa a “M’illumino di meno”, la giornata di mobilitazione internazionale in nome del risparmio energetico promossa dal programma radiofonico di Radio 2 Caterpillar che per il secondo anno consecutivo ha ottenuto il patrocinio del Parlamento europeo.

Giunta alla quinta edizione, “M’illumino di meno” invita ascoltatori, privati cittadini, aziende pubbliche e private a compiere un’azione concreta di buona pratica ambientale spegnendo luci e dispositivi elettrici non indispensabili.

Venerdì 13 febbraio, dalle ore 18 alle ore 20, la struttura genovese spegnerà tutte le luci esterne, compresa la caratteristica insegna che presenta la struttura alla città, contribuendo così ad una reale riduzione dei consumi energetici e al contempo alla sensibilizzazione dei visitatori.
La tutela dell’ambiente e la gestione consapevole delle risorse sono infatti la base della filosofia che da sempre ispira l’azione dell’Acquario di Genova, impegnato a sensibilizzare ed educare il grande pubblico alla conservazione, alla gestione e all’uso responsabile degli ambienti acquatici.

La partecipazione a “M’illumino di meno” è una delle azioni concrete attraverso le quali la struttura attua un sistema di gestione ambientale volto ad un miglioramento continuo nel settore della limitazione e prevenzione dell’inquinamento e della divulgazione presso il pubblico su tali tematiche.

L’adozione del sistema di gestione ambientale è la base del percorso intrapreso volontariamente dall’Acquario di Genova nel 2002 che ha portato la società a conseguire la certificazione Ambientale in conformità alla Norma ISO 14001 nel 2003.
Tale percorso si è allargato ai sistemi di gestione della qualità e della sicurezza per i quali sono state ottenute le certificazioni ISO 9001 e OHSAS 18001, rispettivamente nel 2006 e nel 2008.


Ufficio stampa
Costa Edutainment SpA
Acquario di Genova
Tel. 010/2345.240
ufficiostampa@acquariodigenova.it
http://www.acquariodigenova.it/

venerdì 6 febbraio 2009

MISURIAMO IL CONTORNO DEL LICHENE RHIZOCARPON GEOGRAPHICUM s.l. CON LA GEOMETRIA FRATTALE (metodo empirico)

“Eppure si manifesta una relazione, una piccola relazione che si espande come l’ombra di una nube sulla sabbia, di una forma sul fianco di una collina…” (Wallace Stevens, Connoisseur of Caos)


Fu durante un’escursione in montagna che notai su rocce brulle alcune chiazze giallastre dai contorni frastagliati, leggermente in rilievo dopo un’abbondante pioggia. Mi balenò l’idea di voler misurare il contorno di una figura così irregolare.

La macchia giallastra e finemente ornata è il lichene crostoso Rhizocarpon geographicum s.l.: ha una morfologia con sporgenze e rientranze assai irregolari.




Come misurare, dunque, il suo perimetro? Il supporto della geometria euclidea era insufficiente, poiché non misura il grado d’irregolarità dei contorni di forme assolutamente prive di regolarità.

La natura sviluppa architetture assai complicate: forme frammentate, frastagliate e spezzate, come ad esempio le curve cristalline dei fiocchi di neve, i contorni delle nuvole e le coste delle isole.

Nel 1975 il matematico Benoît B. Mandelbrot si cimentò alla determinazione della lunghezza delle coste della Gran Bretagna, soddisfacendo il quesito della misurazione dei contorni frastagliati, con la geometria frattale, termine coniato da egli stesso nello stesso anno: “Le nuvole non sono sfere, le montagne non sono coni, le coste non sono cerchi e la corteccia degli alberi non è liscia, né il fulmine viaggia in linea retta”. (Benoît Mandelbrot)

Egli propose di far avanzare lungo la costa in esame un compasso di apertura prescritta h e ogni passo cominciava dove finiva il precedente. Il valore dell’apertura h moltiplicato per il numero di passi dava la lunghezza approssimativa L(h) della costa. Tuttavia rendendo l’apertura del compasso sempre più piccola, i numeri di passi aumentavano e la lunghezza tendeva in questo modo all’infinito.

Spezzando ulteriormente la costa si giungeva a una misurazione la più possibile vicina alla realtà, con l’utilizzo di un numero frazionario.

Secondo Mandelbrot, quindi, un metodo per avvicinarsi alla complessità della natura è espresso dalla geometria frattale e, sebbene le curve frattali non si estendano all’infinito, esse sono tali che la loro lunghezza tra due punti qualunque è infinita, affermazione giustificata dall’introduzione del concetto di dimensione non intera.

In questo modo l’efficacia algoritmica della teoria euclidea si scontra inevitabilmente con le esigenze dell’indagine fisica. Il frattale (dal latino fractus = rotto) diventa un modello matematico che permette di far fronte a varietà di oggetti con dimensioni mutevoli, descrivendone particolari irregolarità, che le dimensioni euclidee (lunghezza, larghezza e profondità) non riescono a cogliere.

Il concetto di dimensione frattale D è un parametro che determina il grado d’irregolarità delle forme prese in esame.

Nella geometria euclidea il punto ha dimensione D = 0, un segmento ha dimensione 1 (D = 1), un quadrato ha D = 2 e un cubo ha dimensione 3 (D=3).

Nella geometria frattale, che è frazionaria (fractus), le dimensioni sono così espresse:

0 ≤ D <1 style="font-weight: bold;">1 ≤ D <2 style="font-weight: bold;">2 ≤ D 3 rappresenta superfici estremamente convolute.



A questo punto, compreso il calcolo della Dimensione frattale, il contorno di un lichene come poteva essere misurato?

Per prima cosa cercai alcune curve frattali che potevano avvicinarsi al contorno del Rhizocarpon geographicum s.l e trovai la curva di Koch che ha dimensione frattale:

D = log 4 / log 3 = 1,262


E analizzai il metodo di calcolo applicato alla curva di Koch, costruita partendo da un triangolo equilatero.

Si divide il lato in tre parti uguali e su ogni lato, nella parte centrale, si disegna un nuovo triangolo equilatero di lato l/3. Si ripete il procedimento su ogni segmento.

Ad ogni passo il contorno diventa più frastagliato: quindi N = 4 e r = 1/3 del segmento totale



Applicando la formula

D = log N/log(1/r)
si ottiene
D = log 4/log 3 = 1.262

Il risultato è un numero frazionario compreso fra 1 e 2 e la dimensione ottenuta ci dà un'idea di quanto il frattale riempia il piano: frattali di dimensione prossima a 1 sono simili a una curva, frattali di dimensione prossima a 2 tendono a occupare tutto il piano.

Ora potevo dimostrare che il lichene Rhizocarpon geographicum s.l è un frattale partendo da un approccio lineare, che permette di estrarre gli elementi regolari più evidenti: mi aspetto che la misura della dimensione frattale sia molto vicina al valore della Curva di Koch.

Diedi inizio alla sperimentazione con materiali e metodi assai semplici: un compasso, una matita e un foglio di carta millimetrata traslucida. Fissai l'apertura del compasso e lo spostai lungo il perimetro del lichene campione, ogni passo del quale iniziava dove finiva il precedente. Il valore dell'apertura moltiplicato per il numero dei passi dava la lunghezza approssimativa del contorno. Ho ripetuto l'operazione, rendendo l'apertura del compasso sempre più piccola, in modo che l’approssimazione della lunghezza reale fosse sempre più precisa.

Il risultato ottenuto fu l'aumento della dimensione del perimetro: a ingrandimenti maggiori si ottiene una misura sempre più vicina alla realtà, al punto che il processo ricorsivo può giungere all'infinito.
Al fine di determinare la dimensione frattale e, quindi, di valutare il grado d’irregolarità, ho riprodotto su carta millimetrata traslucida il contorno del lichene crostoso, riportando le diverse aperture di compasso.


Conteggiai, poi, il numero dei quadretti ricoprenti il contorno della figura. Il risultato fu che il perimetro, a maggior dettaglio, aumentava in valore e questa variazione poteva avvenire solamente se il contorno era estremamente frastagliato. Quindi, aumentando il grado di frastagliatura e l'irregolarità del contorno, si assisteva a un incremento della dimensione, come affermò Mandelbrot quando misurò la costa della Gran Bretagna.

Il risultato era raggiunto: era possibile, dunque, descrivere la figura lichenica alla stregua della geometria frattale.

Fu un calcolo puramente empirico, svolto nelle seguenti fasi:
1. riproduzione su carta millimetrata traslucida il contorno del lichene fotografato a 10 ingrandimenti
2. conteggio del numero di quadretti di lato variabile ricoprenti il contorno della figura
3. studio della relazione tra il logaritmo del numero dei quadretti e del rispettivo logaritmo del reciproco della lunghezza del lato,

Infine con semplici calcoli matematici, un’equazione di primo grado e un semplice sistema, giunsi ad affermare che la dimensione (la frastagliatura) del campione considerato, essendo poco pronunciata, ha valore D = 1,127

Il lichene Rhizocarpon geographicum s.l è da considerarsi un frattale lineare, una struttura i cui algoritmi (insieme di procedure matematiche) hanno solo termini di primo ordine, per intenderci analogamente alle rette su un piano.

Per confermare in pieno l’enunciato occorre vedere se il lichene ha dettagli su scale di grandezza arbitrariamente piccole, ossia presenta una struttura fine.

Consideriamo ad esempio l’immagine del Rhizocarpon geographicum s.l . al microscopio elettronico:











Si nota immediatamente che il contorno di un tassello del lichene è simile al contorno del lichene stesso a grandezza naturale, in altre parole è una copia in piccolo del lichene completo.

Come ultima conferma occorre valutare se il lichene ha forme di autosomiglianza, vale a dire che il tutto è simile a ogni sua parte. Si riscontra, infatti, che i licheni tendono a ricoprire il substrato litico su cui vivono secondo una tassellatura irregolare aperiodica e a tratti discontinua. La figura mostra che il lichene nella sua interezza è autosimile a una sua parte componente l’intero.


Con l'uso di semplici regole che vi ho esposto, v’invito a cercare negli aspetti naturali forme frattali e a scoprire la molteplicità di queste figure dove, nell'ambito della varietà stessa, si può scorgere la bellezza e la perfezione delle manifestazioni della natura nel suo insieme e nella sua unicità. Buon lavoro!

Un breve sunto per facilitarvi la ricerca:

Quando ci si trova di fronte ad un frattale?
Qui a seguito indico alcune proprietà che regolano l'insieme frattale e ne caratterizzano la sequenza logica e rendono possibile l'identificazione e la rispondenza nell'osservazione di oggetti naturali.

Ecco come riconoscerli:

1. L'oggetto ha dettagli su scale di grandezza arbitrariamente piccole, ossia presenta una struttura fine.
2. L'oggetto è irregolare e non può essere descritto con il linguaggio geometrico tradizionale.
3. L'oggetto presenta forme di autosomiglianza, vale a dire che il tutto è simile a ogni sua parte.
4. La dimensione dell'oggetto, che quantifica il suo grado d’irregolarità e di frammentazione, è maggiore della dimensione data dalla geometria di Euclide, poiché misura le più piccole irregolarità.
5. L’insieme può essere riprodotto in modo molto semplice attraverso un procedimento ricorsivo.

Alla ricerca di figure frattali :
http://it.wikipedia.org/wiki/Frattale




giovedì 5 febbraio 2009

ITASEL, UN PROGETTO TUTTO ITALIANO

ITASEL è un progetto di Bioastronomia, finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI) con lo scopo principale di sviluppare nuove tecnologie di spettrometria radio da sperimentare sul radiotelescopio di Medicina e su altri potenti radiotelescopi per rivelare acqua ed altre molecole prebiotiche nelle chiome cometarie e nelle atmosfere (eso)planetarie. La strumentazione verrà anche utilizzata per la partecipazione italiana al programma internazionale SETI



Gli astronomi vogliono capire se la vita è possibile nell’Universo in modo che potenzialmente ogni sistema planetario la possa ospitare oppure se l’evoluzione dalle molecole organiche alla vita richiede un passaggio così complesso da essere considerata un evento assai raro.

ITASEL è gestito dalle seguenti personalità scientifiche:
  • Cristiano Batalli Cosmovici (Project Scientist)
  • Stelio Montebugnoli (Project Engineer)
  • Emma Salerno (Senior Scientist)
  • Luca Zoni (Hardware Engineer)
  • Salvo Pluchino (Junior Scientist)
  • Marco Bartolini (Software Engineer)
  • Enrico Flamini (ASI Project Manager)

La probabilità che esistano altre forme di vita nell'Universo si incrementa ogni giorno di più: sono stati già scoperti un centinaio di pianeti orbitanti intorno ad altre stelle ed il cosmo abbonda degli stessi elementi chimici che costituiscono le cellule viventi.

Tuttavia la probabilità di incontrare o ricevere eventuali segnali radio alieni è molto bassa, a causa delle enormi distanze tra i corpi celesti nello spazio e delle probabili differenze di cultura, tecnologia e quant'altro.

Ma la ricerca continua.....

Per informazioni dettagliate inerenti al progetto e alle strumentazioni:

http://itasel.med.ira.inaf.it/itasel/index.htm

http://www.seti-italia.cnr.it/




mercoledì 28 gennaio 2009

400 ANNI FA, NEL 1609 ACCADDE CHE...


...Galileo Galilei effettuò la prima osservazione al cannocchiale e fu pubblicato il volume Astronomia nova di Giovanni Keplero: due eventi che hanno contribuito ad aprire l’era della moderna astronomia.


Sul finire del 1609 a Padova, Galileo Galilei (Pisa, 15/2/1564-Arcetri, 8/1/1642) puntò verso il cielo un cannocchiale, un manufatto da lui trasformato in strumento scientifico, dando il via alle prime moderne indagini astronomiche.

Fino al Medioevo, in Europa, la conoscenza della natura fu dominata dall'osservazione diretta: gli strumenti scientifici erano pochi e gli esperimenti limitati. L'attività scientifica consisteva nell'illustrare il contenuto dei libri degli antichi maestri. La concezione tolemaica dominava incontrastata: si pensava la Terra immobile, al centro dell'Universo mentre le stelle, il Sole e i pianeti ruotavano intorno.

Tra il XV e il XVI secolo, nel periodo dell'Umanesimo e del Rinascimento, un nuovo fermento culturale avviò la rifioritura della scienza europea. Si riscoprì e si studiò la scienza greca e islamica, l'umanità riacquistò fiducia nelle proprie potenzialità e furono valorizzate le arti manuali come produttrici di conoscenza. Si ricominciò a costruire strumenti scientifici, essenzialmente di astronomia e matematica, e il cielo fu studiato con quadranti o astrolabi, che permisero di determinare la posizione degli astri.
Queste furono le premesse per la grande Rivoluzione che stava per avviarsi a opera di uno scienziato toscano che lavorava sopratutto a Padova e Firenze, Galileo Galilei.

Il cannocchiale fu inventato in Olanda: notizie certe risalgono a partire dall'ottobre 1608. La notizia della nuova invenzione si diffuse rapidamente in Europa e nel novembre del 1609, Galileo costruì un cannocchiale capace di ben venti ingrandimenti. Puntando il suo strumento verso il cielo, Galileo realizzò le sue straordinarie scoperte destinate a rivoluzionare in modo radicale la visione del cosmo. Iniziò a delinearsi il futuro dell'astronomia osservativa che sarebbe diventata nel corso dei secoli sempre più accurata e spettacolare.
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E' stata allestita una grande mostra a Padova, aperta dal 28 febbraio al 14 giugno 2009, per celebrare il IV centenario del cannocchiale, promossa dal Comune di Padova. L'esposizione nelle sette sezioni in cui è articolata propone esperimenti, simulazioni multimediali, nonchè preziosi strumenti scientifici antichi e affascinanti strumenti moderni.

Per info:
Centro Culturale di via Altinate, 71
E' già attivo il call center per le prenotazioni: 0492010010

Per saperne di più: http://www.ilfuturodigalileo.it/

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Con la pubblicazione dell'Astronomia nova (1609), lo scienziato tedesco Keplero (27.12.1571-15.11.1630) fissò i punti essenziali della sua teoria del cosmo, con rigore scientifico e matematico ben superiore rispetto ai due sistemi precedenti, quello copernicano e quello di Thyco Brahe. Nell'Astronomia nova sono esposte le tre leggi di Keplero:
  1. Le orbite dei pianeti sono ellissi e non cerchi perfetti: l'orbita degli astri è per Keplero un'ellissi in cui il Sole è uno dei fuochi;
  2. La velocità orbitale di ciascun pianeta varia in relazione all'afelio (il punto più lontano dal Sole) e al perielio (il punto più vicino): quanto più il pianeta è vicino al Sole tanto più la sua velocità orbitale sarà elevata, più è lontano, più sarà bassa;
  3. I quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono nello stesso rapporto dei cubi delle rispettive distanze dal Sole.

Le teorie di Keplero esprimevano un primo tentativo di rendere certe e matematiche le leggi dell'Universo e di spiegare attraverso leggi di proporzione le forze che permettono agli astri di avere equilibrio tra loro, perché parte di un grande meccanismo scandito da movimenti aritmetici e necessariamente determinati.

Per approfondimenti:

sabato 3 gennaio 2009

IL SOLE E LA SUA FAMIGLIA: GIOCHIAMO INSIEME NELLO SPAZIO

"un libro per piccoli utile anche per i grandi"

Si chiama Speedy il personaggio avventuroso che intraprende con i bambini un viaggio interplanetario alla scoperta delle curiosità dei corpi celesti. Insieme ai suoi piccoli amici, egli esplora il mondo dei pianeti, dei satelliti, degli asteroidi e delle comete in modo geniale e stupefatto.

Speedy è un personaggio-guida creato dalla fantasia, che proviene dal cosmo infinito e rispecchia le caratteristiche dei piccoli lettori: vuole giocare e nello stesso tempo è curioso e quindi vuole viaggiare nel Sistema Solare, scoprendo che il Sole vive in una grande famiglia di pianeti, asteroidi e comete.

Il viaggio nello spazio interplanetario è esposto in modo semplice e mette a profitto momenti che sono cari ai bambini, quali la merenda o l’esplorazione con gli amici che farà approdare a terre sconosciute, dove si trovano storie di cose semplici e quotidiane: polvere, acqua, ghiaccio, sassi, luci, ombre, colori.

Il libro di Rosa Maria Mistretta è rivolto ai bambini dell’ultimo anno della scuola materna e al primo ciclo della scuola elementare e tiene conto innanzi tutto della quotidianità delle esperienze piacevoli e del grado d’informazione e di conoscenze diffuse dai mass media rivolte ai più piccoli.

E’ un libro da leggere e disegnare, molto colorato, con immagini della NASA e tante illustrazioni. E’ un’avventura dedicata ai lettori più piccoli che stanno prendendo confidenza con la parola scritta. Quindi, perché non iniziare con l’Astronomia?

L’Astronomia ingloba in sé conoscenze straordinarie, appassiona e coinvolge, e pare particolarmente adatta a stimolare la curiosità e il gusto della scoperta dei bambini. Rispettando le differenti capacità, motivazioni ed esperienze, l'autrice presenta loro la scienza astronomica in forma di semplici giochi in modo che "imparando giocando" possano capire e amare lo studio scientifico.

Inoltre, attraverso la scoperta di pianeti inospitali, così diversi dalla meravigliosa Terra, s’instaura in conseguenza una coscienza del rispetto della natura e dell’equilibrio ambientale terrestre.

E’ un libro che si può proporre non solo alle scuole ma anche in ambito familiare: leggere insieme questo libro è un modo per gli adulti di insegnare ai bambini e, molto spesso, di imparare con loro.

Rosa Maria Mistretta è entrata da poco a far parte della redazione di Gravità Zero perché una cosa soprattutto la accomuna al lavoro di noi tutti, la grande passione per la scienza. e per la sua divulgazione E Rosa Maria di divulgazione se ne intende, dato che se ne occupa da oltre 20 anni in conferenze e laboratori didattici presso Associazioni culturali, Università, Comuni ed Enti privati, Televisioni e Radio private e Scuole di ogni ordine e grado.

Anche per questo è un onore e un piacere poter presentare uno dei suoi lavori in queste nostre pagine.

IL SOLE E LA SUA FAMIGLIA
GIOCHIAMO INSIEME NELLO SPAZIO
Autore: Rosa Maria Mistretta
Editore: Armando Ed.
Anno: 2003, Pagine: 47

ISBN: 88-8358-452-X

Prezzo:10 €

venerdì 2 gennaio 2009

L'ANNO 2009 E' STATO PROCLAMATO "L'ANNO EUROPEO DELLA CREATIVITA' E DELL'INNOVAZIONE".


La Commissione europea ha aperto il 05/12/2008 la campagna di comunicazione per il 2009 - Anno europeo della creatività e dell’innovazione, con lo slogan “immaginare - creare - innovare”.

Scopo dell'iniziativa è quello di promuovere approcci creativi e innovativi in vari campi dell’attività umana per consentire all'UE di rispondere alle sfide che le si prospettano in un mondo globalizzato.

L’anno europeo per l’innovazione e la creatività (European Year of Innovation and Creativity - EYCI) mira ad accrescere la consapevolezza dell’importanza della creatività e dell’innovazione in quanto competenze chiave per lo sviluppo personale, sociale ed economico. Sottolineando la creatività e l’innovazione, l’UE mira a dar forma al futuro dell’Europa in un contesto di concorrenza globale stimolando in tutti noi il potenziale creativo e innovativo.

L’EYCI è un’iniziativa che si riallaccia e coinvolge vari aspetti: oltre a quelli riguardanti l’istruzione e la cultura, esso comprende le politiche d’impresa, quelle regionali e della ricerca.
L’inaugurazione ufficiale avrà luogo a Praga il 7 gennaio alla presenza del presidente della Commissione, Jose Manuel Barroso, e del primo ministro ceco Mirek Topolánek.

Il lancio della campagna mediatica sull’Anno comprende anche l’inaugurazione del sito web www.create2009.europa.eu dedicato all’Anno, nel quale saranno reperibili notizie, eventi e attività, aggiornate regolarmente durante tutto l’anno.

Durante l’Anno, saranno Inoltre organizzati a Bruxelles sei dibattiti pubblici su aspetti fondamentali riguardanti la creatività e l’innovazione al fine di fornire una base di riflessione e di scambio d’idee che possano contribuire al dibattito politico sulla creatività e l’innovazione. Tali riguarderanno questioni come la diversità culturale, l’ambito pubblico, l’istruzione, la società della conoscenza, lo sviluppo sostenibile o le arti e le industrie creative.

venerdì 26 dicembre 2008

Happy Holidays From Cassini!

Auguri di Buone Feste da Cassini! La squadra della missione di Cassini-Huygens invia alla comunità scientifica gli auguri più felici. Conferma che è stato un piacere dividere le immagini stupende ed i risultati eccitanti dei primi quattro anni di Cassini in missione per Saturno e promette di continuare l'avventura sempre con entusiasmo e con infinite sorprese.

Il programma Cassini è un'azione di cooperazione internazionale che coinvolge Nasa, l'Agenzia Spaziale Europea e l'Agenzia Spaziale Italiana.

Negli Stati Uniti la missione è condotta dal Jet Propulsion Laboratory.

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