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25/09/2017
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Effetto Latitudine e misure in aereo

Rivelatore AMD4 in funzione.

 

Marco Arcani at Teide Tenerife

In cammino verso la cima del Teide (3500 m).

 

Stazione di rilevamento dell'attività vulcanica (il Teide è un vulcano attivo).

 

AMD4 sui bordi del cratere vulcanico.

 

Curiosità: a diecimila metri di quota l'altimetro misurando la pressione interna dell'aereo, indica un altitudine pari a quella di 2400 metri.

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La radiazione cosmica nei voli aerei

radiazione cosmica e spaziale in aereo

NAIRAS (NASA):

Effetti dei raggi cosmici nei voli aerei

 

Il libro AstroParticelle

26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.

Libro

I raggi cosmici sono particelle che provengono dallo spazio e che interagendo con l'amosfera producono sciami di particelle definiti appunto sciami atmosferici. E' noto quindi che più si sale in quota e maggiore è il numero di particelle rilevabili.

In questa gita turistica a Tenerife abbiamo giocato un po' con lo strumento AMD4 facendo misure in auto, da 1000 metri fino alla cima del vulcano Teide A 3500 m, per finire con una misura a bordo del Boeing che ci ha riportato a casa. Lo strumento è stato utilizzato sia per rilevare la radiazione totale che in modalità coincidente per la misura selettiva di muoni elettroni e mesoni cosmici.
Il flusso di raggi cosmici a terra è modulato da diversi fattori e varia anche con la latitudine per via del campo magnetico terrestre, alle latitudini più basse il campo geomagnetico ha più influenza sulle particelle cariche e all'equatore l'effetto è massimo; a 0° di latitudine per poter entrare in atmosfera i raggi cosmici devono avere una energia superiore ad una certa soglia (intorno ai 12GeV).

La curiosità che avevo era di determinare se con un semplice strumento come l'AMD4, si poteva vedere la differenza nel flusso di particelle tra le latitudini delle isole Canarie (28° N) rispetto alle nostre latitudini (45° N), cioè quelle della zona insubrica (nord Italia e Svizzera).

Premessa:

Sono state fatte pochissime misure e quindi la statistica è molto bassa, per fare questo tipo di rilevamenti servirebbero molti più dati.

Risultati:

La media dei dati ricavati a Tenerife si può vedere dalla tabella 1, (al momento non ho avuto ancora tempo di analizzare le registrazioni che potrebbe servire per ottenere migliore statistica e aggiungere la deviazione standard).


Tabella 1, particelle al minuto con i GMT in coincidenza e non.

Nella tabella 2 invece c'è un confronto tra i dati di Tenerife e quelli medi riscontrati alle nostre latitudini.


Tabella 2, particelle al minuto. *I dati di VHANESSA non possono essere utilizzati come confronto diretto perchè il setup dello strumento era differente (durante la spedizione in pallone i GMT erano più vicini e aveva un maggiore angolo di visione).

Nonostante la bassa affidabilità statistica l'effetto è evidente in particolare a 1000 e 2000 metri di quota (vedi anche grafici qui sotto), invece a livello del mare (S.L.) la radiazione è risultata maggiore a Tenerife, questo perchè probabilmente il terreno è più radioattivo rispetto al nostro.


Grafico 1, conferma dell'effetto della latitudine geomagnetica, l'intensità del flusso di raggi cosmici è inferiore alle Canarie.

 

 

Radiazione in Aereo

Il flusso dei raggi cosmici atmosferici si comporta come radiazione ionizzante e mentre a terra (livello del mare) i pericoli sono limitati, nei voli aerei si sa che la radiazione assorbita è più alta. Ma di quanto? Spesso si paragona un viaggio da Milano a New York come una dose di radiazione assorbita paragonabile a quella di una radiografia al torace. Questo è un confronto dato dalla quantità di energia (dose) assorbita, tuttavia in aereo la radiazione è composta da uno spettro di particelle molto diverse mentre i raggi X delle radiografie sono solo fotoni di alta energia. (per saperne di più sulla radioattività in aereoè disponibile un report completo che ho preparato nel 2014 - vedi box a lato).

Da tempo volevo vedere con i miei occhi il flusso di particelle misurate in aereo, ma per diversi problematiche non avevo mai provato, un problema era il dubbio sulle normative dei bagagli in cabina. In realtà, spulciando l'elenco dei materiali proibiti in cabina a bordo degli aerei dal sito dell'ENAC, non risulta alcun elemento incompatibile con un contatore Geiger o altri rivelatori di particelle: infatti questi non contengono gas pericolosi nè infiammabili nè tantomeno esplosivi. Quindi ho infilato in uno zaino il rivelatore AMD4 e ai controlli di polizia non ci sono stati problemi.

Dalla tabella 2, si vede che il flusso a 10.000 m è superiore di almeno 25 volte se si considera la misura di particelle e di 5 volte se si considera la radiazione totale. L'effetto non cambia nemmeno se si orienta in una qualche direzione lo strumento, il flusso è sempre costante, si è proprio immersi tra le particelle dei raggi cosmici secondari. Del resto il flusso di particelle in atmosfera raggiunge il massimo livello proprio tra i 9000 e gli 11.000 m; a queste quote gli sciami adronici ed elettromagnetici sono ai massimi livelli e quindi una persona è attraversta sia da raggi gamma che da particelle pesanti come neutroni protoni e vari mesoni. Se si osserva il contatore di particelle nel video ripreso in aereo, l'effetto è abbastanza sconcertante.

 

 

 

Vista dell'isola dalla cima del vulcano. Da Tenerife è stato ben visibile anche l'effetto est-ovest.

 

 

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