#24-Le parole nella storia

"Behavioral modernity (Il grande balzo avanti): la parola è il motore della rivoluzione cognitiva che ci ha contraddistinti rispetto agli altri esseri viventi"

Grazie agli strumenti moderni (Google Ngram) è possibile scavare a fondo nella storia delle parole. Andiamo allora ad investigare su varie parole relativa al nostro oggetto.

• Vediamo subito la frequenza di utilizzo del nome del nostro oggetto in diverse lingue:                    (purtroppo Ngram non ci permette dii visualizzare sullo stesso grafico diverse lingue)                                    I 3 grafici presentano tutti un primo picco intorno al 1875 poco dopo l'invenzione del radiometro di Crookes ma vediamo le differenze.
  
  In ambito anglosassone abbiamo un secondo picco di utilizzo attorno al 1965, periodo che vede molto fermento in campo aereospaziale e metereologico
  
  
  In Italia dopo i primi studi e pubblicazioni riguardo al radiometro di Crookes la frequenza d'utilizzo è drasticamente scesa per non risalire quasi più.
  
  
  In Francia al primo picco è seguita una risalita intorno agli anni 1985
• confrontiamo ora tre parole importanti nell'ambito delle misurazioni della luce in italiano e inglese
  
  Radiometer,spectrum,radiant: attorno al 1970 c'è un picco di tutte e tre le parole dovuto all'invenzione del radiometro di Crookes poi gli studi riguardo lo spettro si sono fatti più significativi rispetto al radiometro e alla luce radiante.
  
  
  Radiometro, spettro, radiante; anche qua c'è un picco intorno al 1870 dovuto alla scoperta del radiometro di Crookes e poi una netta prevalenza del termine spettro sui cui si sono cooncentrati gli studi delle maggiori menti del 900'.
• Il radiometro sfrutta il concetto di tubo a vuoto per funzionare e i loro studi corrono quasi paralleli nel tempo con la differenze che i tubi a vuoto hanno avuto un andamento più costante e non a picchi.
  
  
  
• Il radiometro in modo inconsapevolmente all'inizio è governato dalle leggi dell'elettromagnetismo e infatti notiamo come negli anni della scoperta del radiometro la parola elettromagnetismo era ancora pochissimo usata, prendendo avvento qualche anno dopo
  
  
   

#23-La normativa

"Se queste sono le regole del gioco, lo so giocare anche io"

-Giorgio Faletti

All'epoca della scoperta del radiometro di Crookes erano poche o nulle le normative internazionali in vigore ma erano già ben fissati certi canoni nazionali. Quando Crookes compie i suoi studi che lo portarono alla realizzazione del radiometro si affida a precise unità di misura (già trattate in parte nello step15-I numeri):

Libro di Crookes "the Radiometer, an instrument which revolves continuously under the influence of radiation" (Step10-I libri)

• Rosso-- La candela, simbolo cd, è l'unità di misura dell'intensità luminosa ed è una delle sette unità di misura base del Sistema Internazionale di unità di misura. Definita come l'intensità luminosa in una data direzione di una sorgente che emette radiazione monocromatica alla frequenza di 540×1012 Hz con intensità radiante in quella direzione di valore pari a 1/683 watt in uno steradiante. 
• Verde-- Per la misura delle lunghezze si affida al "Sistema imperiale Britannico" (o anche sistema di unità imperiali) ancora utilizzato oggi nei paesi anglosassoni (ad eccezione dell'Australia ormai convertita pienamente al SI). Le unità usate da crookes sono: l'Inch (pollice) che misura circa 2.5cm e il feet(il piede) che misura 30cm circa.
• Giallo-- Per le misure del tempo già all'epoca di Crookes (si pensa fin dal tempo dei babilonesi) si usava il sistema sessagesimale ancora in utilizzo oggi basato su Secondi, Ore, Giorni.
• Blu-- La misura della rotazione avviene attraverso l'utilizzo dei Gradi di rotazione. oggi si tende a preferire l'equivalente in radianti.

Ai giorni nostri assistiamo ad un continuo processo di normazione in numerosi ambiti. I radiometri moderni si attengono tutti a delle normative più o meno specifiche in base all'utilizzo finale; ne vedremo qualche modello:

• Misurazioni delle radiazioni ottiche: La normativa UNI EN 14255 è divisa in vari settori in base al tipo di radiazione da misurare.
  
  
  
• Misurazioni ROA (Radiazioni Ottiche Artificiali): L'Allegato XXXVII-Parte I del DLgs.81/2008 in materia di tutela della salute e della sicurezza nei luoghi di lavoro stabilisce i valori limite delle radiazioni ottiche e gli strumenti per rilevare eventuali eccessi. I limiti sono riportati in complesse formule e gli strumenti individuati sono lo spettro radiometro e il radiometro a banda larga.

  

  
  
• Radiometro solare: questo tipo di radiometro studiato per la misura dell'irraggiamento globale è progettato per la misura secondo la normativa ISO 9060 e WMO N. 8 (Parte I, Capitolo 7).
• ISO 9060: Specifica e classificazione degli strumenti per la misura della radiazione solare emisferica e della radiazione solare diretta (radiante)
• WMO N. 8: Guida per gli strumenti metereologici e i metodi di osservazione (Guide to Meteorological Instruments and Methods of Observation).
  
  
  
• Radiometro digitale: vengono date delle normative per quanto riguarda la calibrazione: la normativa ISO 9847:1992 "Solar Energy Calibration of field pyranometers by comparison to a reference pyranometer".
  
  
  

#22-Un manuale d'uso

"Less is More"

Manuale d'uso con poche istruzioni ma tante informazioni: Lo strumento consiste di una piccola elica a 4 pale; ogni pala ha una superficie annerita e una bianchissima. Le 4 pale sono montate sui bracci di un leggero mulinello imperniato in modo da poter ruotare con minimo attrito, dentro un bulbo di vetro contenente aria a pressione molto ridotta.  Sono poche ed essenziali le istruzioni per l'uso: Esponendo l’apparecchio a sorgenti che emettono radiazioni “calde”, per es. il sole, una lampada a tungsteno o una fiamma, si osserva che la croce si mette a girare attorno al perno nel verso che si otterrebbe se sulle pareti scure vi fosse un eccesso di pressione rispetto alle pareti bianche. Si può verificare che la croce, a parità degli altri parametri, gira sempre più rapidamente al diminuire della pressione nel bulbo, fino a raggiungere un massimo che varia da gas a gas e, per l'aria, viene raggiunto a una pressione di alcuni decimi di millimetro di mercurio; la pressione per cui viene raggiunto il massimo della velocità di rotazione generalmente aumenta al diminuire della massa molare del gas. Per capire come questo accade vediamo le diverse teorie che si sono susseguite(ne abbiamo già parlato in altro modo negli step05: Il principio fisico ieri e Il principio fisico oggi):

• pressione di radiazione: fallisce poichè la pressione di radiazione è troppo debole per mettere in moto da sola il radiometro infatti le palette giravano nel verso opposto da quello previsto da questa teoria.
  
• Il "degasssamento": comporterebbe un riscaldamento della faccia scura e quindi un movimento nella corretta direzione ma fallisce poichè il radiometro funziona meglio sotto condizione di vuoto parziale (circa 10^-5atm) e smette di funzionare alla condizione di vuoto perfetto.

  

  
  
• Termodinamica:  passiamo ad esaminare le spiegazioni che si basano sulla termodinamica dei gas. Quando illuminiamo il radiometro, il lato nero delle alette diventa più caldo dei lati bianchi e si potrebbe pensare che i gas caldi hanno una pressione maggiore di quelli più freddi e indurre una rotazione ma questo fallisce perchè  non è detto che aumentando la Temperatura il numero di molecole "n" rimanga invariato nella relazione PV=nRT (con V,R costanti).

  

Sempre riguardo alla termodinamica si potrebbe presupporre che le particelle abbiano una velocita di ritorno (recoil=rinculo) diversa rispetto a quella dell'andata ma fallisce per il motivo precedente: avendo una maggiore velocità aumenterebbe gli urti e quindi diminuirebbe la densità e il numero di molecole "n".

• Scorrimentoo termico: l'ultima e funzionante idea è frutto di due tra le menti più brillanti del 900: Osborne Reynolds e Albert Einstein. La pressione del gas è un prodotto di due cose: quante molecole colpiscono la banderuola per unità di area e quanto duramente colpiscono. Il flusso del gas dipende solo da quante molecole stanno attraversando la banderuola per unità di area; non dipende da quanto duramente colpiscono. Quando guardiamo il gas vicino al centro della paletta, la pressione si equalizzerà, quindi avremo n 1 T 1 = n 2 T 2 . Ma quando guardiamo il gas lontano dalla paletta, non è la pressione che si equalizza, ma il flusso. Quindi avremo n1*sqrt(T1)= n2*sqrt (T2). Ai bordi della paletta, deve esserci una zona di transizione tra i due comportamenti distinti (la larghezza della regione di transizione è la lunghezza media del percorso libero). In questa regione di transizione, né il flusso né la pressione si equalizzino completamente e quindi c'è un flusso netto dal lato bianco al lato nero e una pressione netta sul lato nero. Ciò fa ruotare le alette.
  

#21-Nei fumetti

“I fumetti sono le favole per gli adulti.”

-Stan Lee

Nei fumetti il radiometro viene spesso trasformato rispetto alla sua forma e funzione originale e spesso assume poteri quasi magici. Analizziamo le varie funzioni che svolge il radiometro in diversi fumetti:

• Nel fumetto "Gaia Breaking All Barriers" scritto da Oliver Knorzen alla pagine 53 un radiometro di Crookes è posto come soprammobile e non svolge alcun compito particolare.
  
• Nel fummetto "Jazz Maynard" di Raul e Roger alla pagina 8, l'aiutante di Jazz gli fornisce degli oggetti tra cui un radiometro che gli torneranno utili per la complicata missione che lo aspetta.

  

  
  
• Nel 4 fumetto della serie limitata della Marvel intitolata  "X-Man Power Pack" due tra gli eroi protagonisti stanno curiosando all'interno di un laboratorio quando trovano uno spettroradiometro.

  

  
  
• Nel fumetto intitolato "Betty and Veronica: Double Digest" publicato da Archie Comics e scritto da diversi autori un radiometro che assomiglia ad una "radiolina" viene usato in modo improprio per misurare l'età di una strega e altre creature magiche.

  

  
  
• Anche in "Captain America Got Over Diamondback's Crimes Way Too Quickly" (prodotto dalla Marvel) un radiometro viene utilizzato in modo improprio per capire la forza di attrazione di un oggetto mistrerioso.

  

  
  
• Nel numero di "Squadron Supreme" del 2 Ottobre 1985 l'aiutante degli eroi costruisce una tuta per uno di essi che contiene al proprio interno un radiometro.

  

  
  
• Anche nel numero 68 di Iron Man un radiometro è integrato nella tuta di Iron Man.

  

  
  

#20-Il marchio

"Se vuoi essere importante il marchio è fondamentale!"

Il marchio è un'elemento fondamentale per poter identificare la propria azienda o un prodotto in modo veloce e semplice. Con il passare degli anni il marchio ha iniziato ad assumere un ruolo sempre più rilevante; oggi moltissima gente è ossessionata dai marchi (Bio,DOCG ecc.) e dall'avere gli ultimi prodotti di alcuni marchi (brand). 

Vediamo alcuni marchi che hanno caratterizzato a storia del radiometro:

• L'etichetta apposta su uno dei primi radiometri prodotti dalla fabbrica Cossor (approfondimento Step09)

  

  Marchio di fabbrica Cossors

• In tempi più recenti (tra 1950/80) il marchio di fabbrica veniva apposto sotto la base.

  

  marchio apposto su un radiometro prodotto a New York

  
  

  

  marchio stampato su un radiometro della Windsor Electronics (approfondimenti step09)

• un altro tipo di marchio che distingueva i vari modelli durante la produzione in serie erano le scatole che avevano come tratto comune l'utilizzo di immagini riguardanti il sole  e i raggi solari.

  

  Scatola di un radiometro anni 50. Attraverso il buco nella scatola viene ricreato un sole 

  
  

  

  Scatola di un radiometro che ritrae una faccia all'interno di un sole e riporta la simpatica scritta:"Mr. sun at work"

• attenzione a non sbagliarsi. Oggi il marchio più famoso a nome "Radiometer" appartiene ad un'azienda che poco ha a che fare con il nostro originale Radiometro.

  

Marchio dell'azienda specializzata in diagnostica medica 

#19-L'abbecedario

Ogni lettera ha qualcosa da dire!

R come Radiometro
elenco completo abbecedario anni 50'

• A: aria; Dentro alla campana di vetro del radiometro di Crookes viene rimossa l’aria.
• B: Boltzmann ; Ludwig Eduard Boltzmann è stato un fisico, matematico e filosofo austriaco. È stato uno dei più grandi fisici teorici di tutti i tempi.
• C: Crookes; Inventore del radiometro.
• D: documentazione; Per fare in modo che la cultura si tramandi c’è sempre bisogno di molta documentazione
• E: energia; Attraverso il radiometro si è spesso cercato di produrre energia sfruttabile.
• F: frequenze; La frequenza corrisponde al numero di eventi che si ripetono nell'unità di tempo, è quindi l'inverso del periodo T che misura la durata di un evento. Il concetto di frequenza è fondamentale per definire lo spettro elettromagnetico. Usiamo il concetto di frequenza anche per aspetti quotidiani della gestione del tempo e degli impegni
• G: gradi; Unità di misura per studiare la rotazione delle palette
• H: Hertz; Heinrich Rudolf Hertz è stato un fisico tedesco. Per primo dimostrò sperimentalmente l'esistenza delle onde elettromagnetiche previste teoricamente da James Clerk Maxwell. A lui è stata anche dedicata l’unità di misura della frequenza [Hertz]
• I: irraggiamento; Trasferimento di energia tra due corpi per mezzo di onde elettromagnetiche.
• L: luce; Fondamentale per il funzionamento del radiometro;
• M: magnetismo; Fenomeni relativi alle forze che si stabiliscono fra materiali magnetici e circuiti percorsi da correnti elettriche. All’interno delle versioni commerciali del radiometro di Crokes sono inseriti dei magneti per facilitare il movimento
• N: nero; Il contrasto tra le palette colorate di bianco e quelle colorate di nero permettono il movimento delle palette del radiometro
• O: onda; Tutto è sia onda che particella!  A partire dalle onde del mare fino alle radiazioni elettromagnetiche indispensabili per funzionamento del Radiometro
• P: palette; Nel Radiometro di Crookes ne sono montate 4. La “luce” colpendo le palette le mette in moto
• Q: quanto; Non per indicare “quanto” è bello il radiometro! Il quanto in fisica è un termine usato per indicare la quantità indivisibile, il valore più piccolo fisicamente possibile di una data grandezza variabile con discontinuità
• R: rotazione: Effetto visibile nel Radiometro di Crookes.
• S: spettro: L'insieme di tutte le possibili frequenze della radiazione elettromagnetica compongono lo spettro ellettromagnetico.
• T: temperatura; I radiometri moderni (soprattutto quelli metereologici-spaziali) sono in grado di rilevare la temperatura attraverso le onde elettromagnetiche.
• U: Uk; patria nativa di Crookes e del radiometro. Nazione molto attiva nello studio dell’elettromagnetismo 
• V: vuoto; condizione creata all’interno della campana del radiometro di Crookes sottraendo aria in pressione
• Z: zoom; I nuovi satelliti riescono ad ottenere immagini molto dettagliate tramite le onde elettromagnetiche

#18-Il francobollo

"Nella scienza esiste solo la Fisica; tutto il resto è collezione di francobolli."

-Ernest Rutherford

Crookes ha lavorato sodo e compiuto molte scoperte durane la sua vita ma purtroppo nessun francobollo è stato prodotto in sua memoria o in memoria delle sue invenzioni.

Andiamo ad analizzare i francobolli che hanno fatto la storia della radiometria e di conseguenza delle onde elettromagnetiche:

• Nel 400 a:C il filosofo greco Democrito fu il primo a intuire che la "materia" era composta da particelle dette atomi e getta le basi per le future scoperte.

  

  Francobollo della Grecia del 1961 in ricordo di Democrito

  
  
• Vari francobolli ricordano l'importanza dello spettro elettromagnetico (di cui fa parte anche la luce visibile) e dei più importanti scienziati che lo hanno descritto.

  

  Francobollo della Germania del 1987 in ricordo di Joseph von Fraunhofer (1787-1826)

  
  

  

  Francobollo della spagna del 1969 in ricordo della xv conferenza internazionale tenuta a Madrid sulla spettroscopia

  

  Francobollo della Germania del 1921 in onore del premio nobel Albert Einstein e della scoperta sull'effetto fotoelettrico

  
  

  

  Francobollo proveniente dall'Olanda del 1988 dedicato a Christiaan Huygens matematico, astronomo e fisico olandese, fra i protagonisti della rivoluzione scientifica. 
  

  
  
• I  radiometri più moderni e sofisticati sono montati sui satelliti per compiere rilevazioni (spesso metereologiche) e alcuni francobolli ricordano i lanci spaziali più importanti.

  

  Francobollo americano del 1975 in ricordo della spedizione Mariner10 al cui interno sono presenti due radiometri

  

  Francobollo americano del  1960  in ononore del stellite Echo I che aveva la funzione di ripetere (tramite riflessione) le onde radio
  

  
  
• Occhio a non confondersi!! Numerosi francobolli ritraggono un oggetto molto simile al radiometro, inventato da Wilhelm Conrad Röntgen, ma riguardante i raggi X e i tubi catodici.

  

  Francobollo della Repubblica Ceca del 1995 in onore di Wilhelm Conrad Röntgen

  

  Francobollo dello stato di Monaco del 1995 in onore di Wilhelm Conrad Röntgen 

  
  

  

  Francobollo della Spagna per commemorare il VII congresso della radiologia tenutosi a Barcellona il 1967

#17-I brevetti

Un'idea ma tanti brevetti!

Il primo brevetto delradiometro di Crookes venne depositato il 1876-09-12 negli Stati Uniti dallo stesso Crookes. Il brevetto illustra le componenti e il funzionamento dell'oggetto. Codice: US182172A (documento completo 4 pagine)

James Fank Martin partendo dall'idea di Crookes brevettò nel 1910 un apparato per misurare la luce. Codice: US1000831A (documento completo 4 pagine)

Nel 1932 venne brevettato un oggetto stano se messo in relazione con il radiometro di Crookes: un "diffusore di vapore" che utilizza un radiometro. Codice: US1948635A (documento completo 1 pag)

Nel corso del 900 molti scienziati hanno depositato brevetti che avevano come scopo la produzione di energia elettrica (o energia motrice) riutilizzabile dall'uomo

  1. US4410805A (documento completo 6 pagine) depositato da Lawrence F. Berley nel 1978(approvato 1983): "Radiometer generator", unisce i principi del radiometro, dell'otheoscopio (otheoscope) e delle macchine dinamo-elettriche per cercare di creare energia utilizzabile dall'energia della radiazione. 

  2. US4397150A (documento completo 3 pagine) depositato da Marc S. Paller nel 1980 (approvato nel 1983): "Power generating apparatus using radiant energy", cerca di ottimizzare la funzione delle palette montate sul rotore per produrre una quantità sufficiente di energia riutilizzabile dall'energia di radiazione 

  3. US4926037A (documento completo 4 pagine) depositato da Fernando R. Martin-Lopez nel 1988 (approvato nel 1990): " light weight motor energized by radiant energy", Lopez brevetta un motore leggero in grado di funzionare tramite l'energia emessa dalle radiazioni. 

I bevetti riguardanti il radiometro rilasciati dal 2000 ad oggi si concentrano in ambito areo-spaziale:

  1. Nel 2005 Marco Scandurra deposita due brevetti:

      I) US20060001569A1 (documento completo 17 pag): "Radiometric propulsion system", brevetta un sistema di propulsione molto efficiente per veicoli (volanti,galleggainti,stradali) che operano nell'atmosfera senza usare combustibile fossile.

       II) US20060000215A1 (documento completo 14 pagine): "Encapsulated radiometric engine", partendo dal brevetto precedente Scandurra studia un altro tipo di motore in collaborazione con lo scienziato Stanley Kremen. 

2. Nel 2009 viene brevettato da David Kirshman, David A. DeamerMaurice e P. Bianchi un dispositivo per controllare i movimenti dei satelliti tramite l'impiego di energia proveniente dalle radiazioni.  US8596572B1 (documento completo 6 pag).