E' la notte del 9 luglio 1962. I lampioni in molte strade delle Hawaii si spengono, e le comunicazioni con l'isola di Kauai vengono interrotte. Allo stesso momento, una enorme, rossa aurora boreale occupa il cielo di sud-ovest per ore [1]. 
Ma cosa era successo veramente?
Quell'improvviso bagliore era la conseguenza del fatto che, a 1300 km di distanza, a Johnston Island, un remoto atollo in mezzo al Pacifico meridionale, l'esercito degli USA aveva lanciato un missile e fatto esplodere una testata nucleare a 400km di altezza, in piena ionosfera. Il nome in codice dell'operazione era Starfish Prime.  Era l'inizio degli anni '60: la guerra fredda tra USA e URSS imperversava, e “facevamo tutte le possibili esplosioni di ordigni nucleari nell'atmosfera", e persino qualcuna sottomarina, afferma in una intervista Dan Winske, un fisico ora in pensione dei laboratori di Los Alamos, in New Mexico [1]. Uno dei dubbi del governo degli Stati Uniti era quello di capire se una esplosione atomica (per esempio, da parte sovietica) sarebbe stata in grado danneggiare seriamente l'infrastruttura dei satelliti, che allora stava muovendo i primi passi. Un'altro, piu' squisitamente militare, era capire se l'intensa radiazione provocata da queste esplosioni potesse difendere gli Stati Uniti dall'attacco di un eventuale missile sovietico. Insomma, erano gli antesignani dello "Scudo Spaziale", proposto decenni dopo dall'amministrazione Reagan.
Ma l'idea veniva da lontano, in un ambito totalmente diverso, e si era formata almeno dieci anni prima.

La mente dietro gli esperimenti come Starfish Prime era quella di un fisico greco naturalizzato statunitense, Nicholas (Nick) Christofilos. Christofilos era una personalita' eclettica, un creativo, e non aveva nessun interesse particolare nelle armi nucleari. Anzi, era interessato piu' che altro alla fusione nucleare a confinamento magnetico. Uno degli interessi di Christofilos era quello di "imbottigliare" il plasma (gas ionizzato ad alta temperatura) necessario per fare fondere i nuclei di idrogeno, in una configurazione chiamata "specchio magnetico": Christofilos infatti e' il "padre" di una di queste configurazioni, il Field-Reversed Mirror (FRM).
L'esempio piu' semplice di specchio magnetico e' proprio il campo magnetico terrestre, che e' meno intenso nella zona equatoriale e diventa molto intenso in prossimita' dei poli.
Christofilos, nell'intento di dimostrare che un mirror potesse confinare bene una nuvola di plasma al suo interno, propose nel 1958 un audace esperimento, chiamato ARGUS: in ARGUS, una nuvola di elettroni energetici fu depositata nel campo magnetico della Terra al di sopra dell’atmosfera, facendo esplodere una piccola bomba atomica lanciata da un missile. Lo scoppio della bomba creo' un guscio di elettroni ad alta energia (ordine del MeV, per decadimento beta dei radionuclidi) che rimasero intrappolati nel campo terrestre. Alcuni di questi elettroni potevano essere misurati decenni dopo il lancio del missile! [2]
Questi elettroni avevano una energia sufficiente a causare delle aurore boreali "artificiali", come quelle che videro nel 1962 gli abitanti delle Hawaii.

ARGUS inauguro' una serie di esperimenti consistenti nell'esplosione di ordigni nucleari in atmosfera, come abbiamo riportato piu' sopra nella testimonianza di Dan Winske. Uno di questi fu proprio Starfish Prime, il quale pero' occupa un posto speciale nella storia della scienza: James Van Allen dirigeva in quegli anni un gruppo di ricerca all'Universita' dello Iowa, e si getto' immediatamente sui dati (allora classificati) di Starfish, e di altre tre esplosioni di intensita' simile che furono effettuate dai Sovietici solo tre mesi dopo Starfish Prime [3]. Queste esplosioni alterarono quella che sarebbe stata chiamata fascia interna di Van Allen in modo drammatico. Gli elettroni con energia ordine del MeV erano almeno 100 volte piu' intensi e pericolosi per i satelliti, rispetto a quelli che naturalmente risiedono nelle fasce di Van Allen. Infatti, tra la fine del 1962 e l'inizio del 1963, almeno dodici satelliti americani furono distrutti da queste potenti radiazioni nella fasce di Van Allen prodotte dall'uomo.
Chiaramente, l'ecologia dello spazio vicino alla Terra fu alterato per anni da queste operazioni militari degli anni Sessanta: e tuttavia, furono proprio queste operazioni a permettere a Van Allen di scoprire le fasce che adesso portano il suo nome!

Gli effetti devastanti, sui satelliti, sui radar, sulle comunicazioni radio e persino sui dispositivi elettronici a terra, dovuti agli elettroni ad alta energia (ordine del MeV) artificialmente prodotti e confinati nelle fasce di Van Allen, alla fine convinsero pero' gli USA e l'URSS a un accordo che mise al bando i test nucleari in atmosfera (come ARGUS e Starfish Prime). Questo accordo fu raggiunto nel 1963, poco dopo la crisi di Cuba [1].

Un'aura di mistero, come in un film di spionaggio, avvolge la prematura scomparsa di Christofilos: mori' a soli 56 anni, apparentemente per un attacco cardiaco, ad Hayward, sobborgo di Livermore, in California, dove viveva da solo [4].
I dati e i documenti relativi all'operazione ARGUS rimasero top secret, e furono declassificati solamente nel 1982; quelli relativi all'operazione Starfish Prime addirittura nel 2006! Quando infatti il governo USA archivio' l'operazione Starfish, incarico' Palmer Dyal, il responsabile della campagna di misurazione di Starfish, di archiviare tutti i dati: e Dyal archivio' tutti i nastri magnetici coi dati di Starfish nel suo garage, dove rimasero dimenticati per quarant'anni. 
Nel 2000, il governo USA chiese a Dyal se volesse recuperare tutti quei dati: e Dyal nel 2006 li mise a disposizione del pubblico. Un team di ricercatori di Livermore hanno analizzato questi dati, simulandoli al computer e rivelando le caratteristiche devastanti di questo tipo di esplosioni: questi dati sono stati presentati alla conferenza dell'American Physical Society, a Spokane, nel 2022 [1,5].

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[1] Liz Boatman, Sixty Years After, Physicists Model Electromagnetic Pulse of a Once-Secret Nuclear Test, APS News, December 2022.
[2] Richard Freeman Post, The magnetic mirror approach to fusion, Nuclear Fusion 27 (1987), no. 10, 1579–1739.
[3] Daniel N. Baker and Mikhail I. Panasyuk, Discovering Earth's radiation belts, Physics Today 70 (12), 46–51 (2017)
[4] New York Times, Nicholas C. Christofilos Dies; Head of Thermonuclear Project, Archivio storico del New York Times, 26 settembre 1972, pag.50 .
[5] Mikhail A. Belyaev et al, Topanga: A kinetic ion plasma code for large-scale ionospheric simulations on magnetohydrodynamic timescales, Physics of Plasmas 31, 012902 (2024)

Qualche giorno fa c'e' stato un violento temporale a Padova: con un po' di fortuna, e un semplice cellulare*, ho registrato un video (30 frames/secondo) col quale sono riuscito a riprendere un fulmine in cielo. A occhio nudo e' impossibile registrare la dinamica dell'evento, che dura (nella fase di scarica vera a propria) appena 5 frames, cioe' 150 millisecondi. Separando pero' i singoli fotogrammi (con un programma open source, cioe' VLC) e' possibile apprezzare tutta l'evoluzione del fulmine, che parte nella sua porzione  inferiore (la piu' vicina al suolo). Il colore rosato e' dovuto probabilmente ad azoto eccitato. 
E' anche un bell'esempio didattico del cosiddetto effetto pinch: cioe' la compressione di una colonna di gas ionizzato, o plasma, sotto l'effetto del campo magnetico creato dal plasma stesso.

*il video e' stato realizzato su suggerimento e con l'assistenza di Marco Spizzo.

Questo pomeriggio, complice l'allontanamento di una forte perturbazione e la comparsa di un sole splendido che ha fatto capolino fra le nubi, è apparso un arcobaleno di nitidezza eccezionale sui cieli di Padova: completo di arco principale, arco secondario (separati dalla banda oscura di Alessandro), e pure alcuni arcobaleni da interferenza all'interno dell'arco principale, quest'ultimi molto rari da osservare.
E' un segnale fausto in prossimità del solstizio! Infatti, l'arcobaleno è apparso intorno al mezzogiorno solamente perché il sole oggi è al minimo della sua altezza sull'orizzonte:  infatti. l'arcobaleno si forma solamente se il sole è più basso di 42° sull'orizzonte.

piu' calda e meno densa, situata sotto lo strato "pesante" di aria fredda. Ogni qualvolta un fluido piu' pesante (come acqua) si trova sopra un fluido piu' leggero (olio), entrambi a riposo, il fluido piu' pesante tende a scivolare per gravita' sotto quello piu' leggero, ma lo fa creando dei vortici caratteristici, l'instabilita' di Rayleigh-Taylor appunto.
Nel caso di Asiago, la presenza di uno strato d'aria fredda in alto denota l'avvicinarsi di un fronte perturbato, e quindi l'arrivo del brutto tempo (come e' effettivamente successo all'inizio della settimana).
L'instabilita' ha una prima fase lineare, in cui appare come una leggera increspatura sinusoidale dell'interfaccia tra i due fluidi: ma poi l'instabilita' cresce rapidamente, e determina il mescolamento totale dei due fluidi, come nel seguente gif di una simulazione fluida:

Il 12 marzo del 1610 Galileo Galilei pubblica a Venezia il Sidereus Nuncius, un piccolo libretto in cui descrive le scoperte recentemente fatte con il suo telescopio a Padova: la superficie irregolare e montagnosa della Luna, alcuni ammassi stellari (il Presepe e la Nebulosa di Orione) e, soprattutto, i quattro satelliti di Giove che aveva scoperto, sempre a Padova, il 7 gennaio dello stesso anno, il 1610, e che chiama astri medicei (in onore dei Medici, signori di Firenze) gia' nella prima pagina del trattato, qui a fianco riprodotta. 
Di questi ultimi annota minuziosamente posizione reciproca in funzione del tempo, in quanto Giove e i suoi satelliti, come un sistema solare in miniatura, ai suoi occhi confermano la teoria eliocentrica di Copernico.
A parte l'ovvia importanza storica, il Sidereus Nuncius e' il primo esempio di articolo scientifico moderno: contiene infatti una introduzione, un paragrafo sui metodi (la descrizione del cannocchiale e del perche' permette di vedere gli oggetti celesti ingranditi, piu' anche una discussione sugli errori e sui limiti dello strumento), un paragrafo sui risultati, e una breve sezione conclusiva di sommario e discussione.
Come cittadino di Padova, non posso che essere orgoglioso del fatto che il primo articolo scientifico al mondo sia datato come:

cioe':

L'efficienza del meccanismo e' parecchio elevata: fino a quattro volte l'efficienza di un "paracadute" piatto dello stesso diametro.
Quello che colpisce e' l'universalita' di alcune strutture che si osservano in natura: per esempio, la stessa geometria del vortice si riscontra nelle linee di campo magnetico di alcune configurazioni di plasmi noti come Field Reversed Configuration (FRC): entrambi i vortici sono una perturbazione in un flusso verticale (aria nel caso del soffione, campo magnetico assiale nel caso FRC) con due punti di nullo, posti simmetricamente in alto e in basso, rispetto al vortice.
Potete trovare l'articolo originale allegato al link qui sotto.

Come l'araba Fenice, l'esperimento RFX sta risorgendo: dopo RFX (attivita' iniziata nel 1992), e RFX-mod (2004), sono entrate nel vivo le seconde modifiche di RFX, che daranno il terzo nome RFX-mod2.
RFX e' un esperimento per la fusione termonucleare controllata a confinamento magnetico situato nell'area del CNR di Padova, nella zona industriale padovana. E' operativo dal 1992 appunto (quasi trent'anni fa), mentre le ricerche sui gas ionizzati, nel quadro generale della ricerca sull'utilizzo della fusione nucleare per produrre energia, iniziarono a Padova nel 1959, sostanzialmente in sincronia con l'inizio di ricerche simili in USA, URSS e Regno Unito.
Cosa ci si propone con queste seconde modifiche di RFX? Lo scopo e' sostanzialmente la riduzione delle instabilita' magnetiche che si formano dentro un gas ionizzato, e che in generale sono dannose, sia per la stabilita' del reattore, sia per i meccanismi di trasporto (diffusione e convezione) che generano dentro il gas. Per fare questo, occorre una definizione ingegneristica raffinatissima dei conduttori (a forma di toro) che circondano il gas: per l'appunto, la seconda modifica riguarda quella che in gergo viene chiamata "prima parete" (first wall).
Nella figura in alto, questa struttura, coscienziosamente sorvegliata da due ricercatori di RFX,  viene caricata su un autotreno per venire trasferita a Schio, presso la Ettore Zanon S.p.A., dove verranno eseguite le modifiche progettate dagli ingegneri e fisici del CNR di Padova.

Nell'immagine del giorno della NASA (che si può consultare al sito https://apod.nasa.gov/apod/ap171025.html) si vedono dei "buchi" nella superficie lunare, simili a grandi "tombini", che immettono in canali vuoti nel sottosuolo, memori dell'attività vulcanica che un tempo esisteva sulla Luna. Queste singolari immagini sono state riprese dalla sonda giapponese Kaguya. Secondo i più fantasiosi, potrebbero ospitare degli immaginari "seleniti", abitanti lì rifugiatisi per sfuggire alle condizioni proibitive della superficie lunare... Più dettagli sul sito giapponese della sonda, che riporta l'articolo apparso sulla rivista Geophysical Review Letters.

Cioe': nel pieno della calura dell'estate, sorge la stella della Canicola, quando il sole entra nella prima parte della costellazione del Leone, il che succede 15 giorni prima delle calende di Agosto [18 luglio]. Il suo sorgere viene preceduto dagli Aquiloni esattamente 8 giorni prima, e per questo motivo essi vengono chiamati "prodromi".
La stella della Canicola altro non e' che Sirio, la brillante stella α Canis Maioris, che anche Claudio Tolomeo chiama "cane" nel suo Almagesto (libro VIII, § H144):

Magari in un altro articolo parleremo del perche' Tolomeo la definisca rossastra, visto che, soprattutto d'inverno, appare con un brillante color bianco-bluastro...
Per quanto ci interessa qui, notiamo che, come negli altri passi del capitolo 47, Plinio connetta la levata eliaca di una stella al comparire di un vento e/o a un cambiamento di tempo atmosferico (il capitolo infatti e' dedicato ai venti e ai loro regimi annuali). Aquilone e' l'antico nome del vento di nord-est (alba solstiziale d'estate, dice in modo molto preciso Plinio), quello che i greci chiamano Borea (... e che triestini e veneziani chiamano bora).
Da questo passo di Plinio traggono origine due termini popolari che usiamo in questa stagione: la Canicola, e il solleone, cioe' sol-leone, il Sole in Leone.
A causa della precessione degli equinozi, tuttavia, questi due "segnaposto" astronomici ai nostri tempi non indicano piu' l'inizio della calura estiva, come avveniva ai tempi di Plinio: oggi il Sole entra in Leone a meta' agosto, e la levata eliaca di Sirio si osserva piu' o meno nello stesso periodo.

La serata e' stata bellissima, una splendida serata di inizio estate, conclusasi con una sbirciata a Giove e Saturno, grazie ai telescopi gentilmente offerti dagli astrofili presenti. Un grazie speciale al mio caro amico Carlo Vinante, e a tutta l'Associazione Astronomica Euganea per lo splendido supporto offerto.