Introduzione

L’alta quota rappresenta un laboratorio naturale unico per osservare i raggi cosmici, particelle ad altissima energia provenienti dallo spazio che interagiscono con l’atmosfera terrestre producendo radiazione ionizzante. A quote di volo commerciali, siamo esposti a un livello di radiazione significativamente più alto rispetto alla superficie terrestre, e misurare questi fenomeni diventa un modo concreto per comprendere come la radiazione cosmica venga modulata dall’atmosfera e dal campo magnetico terrestre.
Vedi anche: In volo verso Nord
Oppure: In viaggio verso Tromso
Recentemente abbiamo monitorato un volo tra Malpensa e Reykjavik, raccogliendo dati su tre tipi principali di radiazione: due canali di radiazione gamma e particelle cariche, chiamati Radiation-1 e Radiation-2, e un terzo dedicato esclusivamente ai muoni. L’analisi è stata condotta separando le fasi di andata e ritorno e applicando una regressione lineare ai dati, così da evidenziare le tendenze principali durante il volo. Il rivelatore utilizzato è l'affidabile AMD5ALI.

 

Strumento AMD5ALI insieme a un dosimetro che indica un livello di radioattività intorno a 3 microsievert per ora.

 

L’andata: aumento verso nord

Durante il viaggio verso Reykjavik, i dati mostrano un aumento costante della radiazione ionizzante. Radiation-1 e Radiation-2 presentano pendenze positive significative, rispettivamente 0.476501 e 0.466028, mentre i muoni crescono più lentamente, con una pendenza di 0.0211279. Questo andamento è coerente con quanto ci si aspetta: avvicinandosi all’Islanda, la latitudine aumenta e il campo magnetico terrestre, meno intenso alle alte latitudini, permette a una maggiore quantità di particelle cosmiche di penetrare fino all’aeromobile.

I grafici evidenziano chiaramente una crescita graduale ma costante della radiazione, mostrando come anche il volo commerciale diventi un piccolo laboratorio di fisica in movimento. I muoni, pur mostrando un incremento meno marcato, confermano la loro presenza costante ad alta quota e la loro minore sensibilità ai cambiamenti di latitudine.

Il ritorno: un piccolo mistero

Al ritorno verso Malpensa, seguendo il percorso inverso verso latitudini più basse, ci si aspetterebbe una diminuzione dei valori di radiazione con valori analoghi, ma in direzione opposta. I dati in effetti mostrano una diminuzione: Radiation-1 e Radiation-2 presentano però pendenze più basse (0.151562 e 0.142241); mentre i muoni diminuiscono ancora più lentamente, con una pendenza di 0.0087151.

Questa apparente anomalia può essere interpretata alla luce di fattori esterni come l’attività solare: variazioni temporanee del campo magnetico solare o flussi di particelle solari ad alta energia possono modulare il flusso di radiazione cosmica, aumentando temporaneamente i valori anche verso latitudini più basse. Altre possibili cause includono variabilità atmosferica o fenomeni legati alla diversa quota aerea, è invece da escludere un problema strumentale in quanto la coerenza tra i tre canali suggerisce un effetto reale, legato all’ambiente cosmico.

Analisi e considerazioni

Confrontando i dati di andata e ritorno emerge chiaramente come la radiazione cosmica sia influenzata da più fattori contemporaneamente. Sia l’andata che il ritorno confermano la teoria del gradiente geomagnetico: più ci si sposta verso nord, maggiore è la radiazione. Il ritorno, comunque, evidenzia come fenomeni esterni come l’attività solare possano temporaneamente modificare questo comportamento, generando valori che non seguono l’andamento previsto. I muoni, pur diminuendo in misura più contenuta, confermano l’effetto globale della radiazione ad alta quota, mostrando una presenza costante ma modulata. Questa esperienza dimostra come anche un semplice volo commerciale possa trasformarsi in un laboratorio di fisica delle particelle: ogni cambiamento di latitudine, ogni escursione altimetrica e ogni variazione solare contribuiscono a creare una sinfonia complessa di particelle cosmiche, visibile solo attraverso misure dirette e strumenti dedicati.

Le misure a Reykjavik

Il lavoro di analisi è proseguito anche a Reykjavik con una misura in hotel. Proprio per via dell'effetto di latitudine è solitamente atteso un valore maggiore di muoni, ma per questo tipo di misure servono osservazioni di lungo periodo. Come emerso anche dai valori a Tromso, una statistica così bassa non è sufficiente per mostrare l'effetto atteso. Per curiosità viene riportato comunque il confronto.

 

Confronto tra i livelli di raggi cosmici a Tromsø (70° N), Reykjavik (64° N) e Venegono I. (Varese, 45° N)
Il grafico mostra il confronto tra le medie dei dati (cpm).

 

 

Postazione di misura.

 

Aurore a Reykjavik

L'Islanda, dal punto di vista magnetico è situata in una zona ideale per le osservazioni delle aurore polari, tuttavia è anche nota per avere un clima estremamente instabile, forse anche per questo non esistono centri di ricerca dedicati. Durante il periodo di soggiorno infatti non ci sono state notti serene e quindi tale possibilità è sfumata.

 

"Aurore" a Reykjavik

 

Aurora boreale dal museo "Reykjavik Northern Lights Center".

Conclusioni

Le misurazioni effettuate tra Malpensa e Reykjavik confermano diversi aspetti fondamentali della fisica dei raggi cosmici. La radiazione aumenta con l’altitudine e con la latitudine, come mostrato dall’andata, mentre la piccola anomalia osservata al ritorno suggerisce che la radiazione cosmica è modulata anche da fattori esterni come l’attività solare. I muoni, sebbene più stabili, rispondono anch’essi a queste variazioni, confermando la complessità del fenomeno. Questa esperienza sottolinea l’importanza di osservazioni dirette e continue: solo misurando in condizioni reali è possibile comprendere appieno la dinamica dei raggi cosmici e il loro impatto sulle alte quote.

 

_astroparticelle.it

 

 

 

 

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