003 - sismos

Pubblicazioni
dell'Istituto Nazionale di Geofisica del Consiglio Nazionale delle Ricerche
diretto dal prof. Antonino Lo Surdo
N.
E.
3
MEDI
Campo elettrico e radiazione
dell'atmosfera
R O M A
ANNO
MCMXXXVIII - XVI
E S T R A T T O DA „ L A
RICERCA
SCIENTIFICA "
SERIE II - ANNO IX - V O L . II - N . 3-4
ROMA, 1938-XVI - T I P O G R A F I A
T E R M E - VIA P I E T R O
STERBINI,
G.
Riassunto: Nella nota sono riportati i primi risultati ottenuti da uno studio compar a t i v o e s e g u i t o sul c o m p o r t a m e n t o del c a m p o e l e t t r i c o e d e l l a r a d i a z i o n e d e l l ' a t m o s f e r a . D a l l ' a n a l i s i m i n u t a dei d u e f e n o m e n i r i s u l t a n o a l c u n e n o t e v o l i a n a l o g i e n e l l ' a n d a m e n t o di e s s i : t a l i a n a l o g i e f a n n o p e n s a r e a l l ' e s i s t e n z a d i u n a c a u s a c o m u n e ,
che influenzi l'uno e l'altro. P e r la r i c e r c a s p e r i m e n t a l e è s t a t o u s a t o u n n u o v o a p p a r e c c h i o p e r la m i s u r a d e l l ' i n t e n s i t à del c a m p o e l e t t r i c o , l a d e s c r i z i o n e d e t t a g l i a t a d i
esso; è r i p o r t a t a n e l l a n o t a s t e s s a .
In base ai risultati di ricerche eseguite sulla radiazione terrestre, il
Prof. Lo Surdo, studiando il fenomeno nell'ora della levata e del tramonto
del sole, ha messo in rilievo il fatto che, in condizioni di cielo particolarmente
sereno, alcuni minuti prima dell'alba si presenta una sosta nella diminuzione
dell'intensità di radiazione, e una sosta nell'alimentare di essa alcuni minuti
dopo il tramonto (1).
Riprendendo tale ricerca, ho pensato di determinare contemporaneamente i valori dell'intensità della radiazione terrestre e quelli del campo elettrico dell'atmosfera alla superficie del suolo, per trovare se esistano, nell'andamento dei due fenomeni, analogie tali da fare ammettere l'esistenza di
un'unica causa che influenzi l'uno e l'altro.
Per la misura dell'intensità della radiazione terrestre ho adoperato l'apo
parecchio di Angstrom a compensazione. Essendo necessaria per la ricerca
una grande sensibilità, come strumento di zero, ho usato un galvanómetro di
piccola resistenza e sensibile per intensità di corrente dell'ordine di 10°
ampère. In particolari circostanze cioè con vento molto forte, per evitare le
perturbazioni ad esso dovute, l'apparecchio poteva essere posto all'interno di
un cilindro metallico, a doppia parete, appositamente costruito. In tal caso
non si aveva il valore di raggi amento verso tutta la volta celeste, ma solo verso
ana regione circoscritta allo zenit. L'intensità della corrente di compensazione
era letta sopra un milliamperometro di precisione.
Per la misura del campo elettrico ho costruito un apparecchio basato
sopra un metodo di riduzione a zero, esposto in una mia .Nota, presentata all'Accademia dei Lincei ( 2 ) . In un conduttore piano (S) si induce, con un
campo (E') prodotto artificialmente'e di valore noto, una carica elettrica eguale
ma opposta di segno, a quella indotta su di esso dal campo elettrico terref i ) « N u o v o C i m e n t o », S e r i e V , V o i . X V , p . 2 5 3 .
( 2 ) R e n d . R . A c c . L i n c e i , v . X X , f. 10,
1934-XIII.
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stre (B) (vedi fig. 1). Se la somma delle cariche indotte è nulla, il valore del
campo terrestre è dato dal valore del campo artificiale cambiato di segno.
L'apparecchio schematicamente è costruito nel seguente modo. Sei settori (S) di corona circolare (v. fig. 2 e 3) di ottone, fissati, nella parte interna, con piccoli pezzi di ebanite (d), ad un asse verticale (V), ruotano
mantenendosi in un piano orizzontale. In ogni giro ciascun settore, separatamente, mediante due spazzole metalliche (M e N) è messo in comunicazione
prima con la terra (T) e poi con un elettrometro (W). Quando il settore è
collegato a terra (spazzola M) mentre la sua superficie superiore è esposta
all'induzione elettrostatica del campo terrestre (E), quella inferiore è sottoposta all'azione del campo elettrico ( £ ' ) , prodotto artificialmente, portando ad
un certo potenziale un piatto metallico orizzontale (C). Quando il settore,
dopo mezzo giro dalla precedente posizione, mediante la seconda spazzola (iV),
comunica con l'elettrometro {W), è completamente chiuso in un pozzo di Faraday (F).
Se i due campi elettrici (quello terrestre e quello artificiale) non sono
esattamente eguali in valore assoluto, ogni settore, per ogni giro, scarica nel
pozzo di Faraday, una certa quantità di elettricità: l'elettrometro accusa una
variazione continua di potenziale. Lo strumento rimane invece fisso nella sua
posizione di zero, solo quando i due campi siano esattamente eguali in valore
assoluto ed opposti di segno. In tali condizioni il valore cercato del campo
elettrico terrestre è dato dalla differenza di potenziale rispetto al suolo del
piatto compensatore (C) divisa per la distanza dal piano di rotazione dei settori e cambiata di segno.
L a d. d. p. necessaria per la compensazione è ottenuta c o n u n sistema p o -
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tenziometrico (P). I settori sono fatti ruotare da un motore elettrico \G); i
settori, il motore, e il pozzo di Faraday, sono contenuti in una cassetta delle
dimensioni di cm. 1 4 X 2 5 X 2 5 .
In una seconda cassetta sono un elettrometro monofilare tipo Wulf (la cui
sensibilità è di circa un volta per divisione) una pila a secco da cento volta
per il campo da stabilire fra le placche dell'elettrometro, una resistenza variabile tipo potenziometrico : il cursore del sistema potenziometrico è coman-
dato all'esterno, ove sopra un disco graduato si leggono direttamente i valori
del potenziale del piatto compensatore.'
L'apparecchio descritto permette di usare uno strumento anche di sensibilità piuttosto bassa e di poter fare determinazioni indipendentemente dalle
condizioni di isolamento delle diverse parti. L'osservatore può tenersi a notevole distanza dall'apparecchio e perciò non perturbare la misura. Le varia-
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zioni elei campo possono essere seguite con precisione e rapidità, in modo da
poter, per esempio, rilevare le variazioni di campo elettrico dovute al passaggio di una nube carica di elettricità, come si richiede nella presente ricerca.
Contemporaneamente alle misure di campo e di radiazione, osservavo
la temperatura e l'umidità relativa dell'aria in prossimità del punto dove venivano esposti gli apparecchi, e cioè su una delle terrazze più elevate dell'Istituto di Fisica della Città Universitaria.
Le determinazioni dei valori del campo e della radiazione venivano eseguite, generalmente, ogni cinque minuti, e nei periodi di variazioni rapide,
ogni minuto o ad intervalli di tempo anche più brevi.
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Dall'insieme delle osservazioni fatte nei diversi periodi dell'anno, sia
nelle ore comprendenti l'alba, sia in quelle del tramonto, si possono mettere
in rilievo Te seguenti considerazioni di carattere generale :
a) se il campo elettrico si mantiene di valore costante e senza perturbazioni, anche la radiazione non subisce variazioni d'i intensità. Nelle condizioni in cui ho sperimentato queste condizioni di calma assoluta hanno quasi
sempre durata molto breve;
¿7) quando al periodo di calma succede un periodo di variazioni brusche per uno dei due fenomeni, si presenta, quasi sempre, anche per l'altro,
una perturbazione di analoga importanza: tuttavia ho potuto notare qualche
sia pur rara eccezione ;
c) non è possibile stabilire una concordanza costante nel senso della
variazione : si verifica nondimeno più frequentemente che l'aumento o la diminuzione del campo è accompagnato rispettivamente da un aumento o da
una diminuzione della radiazione. Non si nota differenza di tempo costante
fra le variazioni dei due fenomeni;
d) durante la levata del sole il campo e la radiazione presentano variazioni rapide e di notevole intensità per un tempo molto breve, questo comportamento caratteristico si osserva nettamente distinto con cielo perfettamente sereno e trasparente : tali condizioni però si presentano rarissimamente :
al tramonto queste perturbazioni sono in generale meno intense.
Si potrebbe forse ricercare una spiegazione dei fatti osservati attribuendoli all'azione dei raggi solari sul vapore acqueo : i fenomeni di evaporazione
e condensazione determinano variazioni della quantità di energia raggiata dall'atmosfera verso la superficie del suolo, quindi agiscono sul comportamento
della radiazione terrestre; se durante tali fenomeni e in generale nella formazione di nubi, anche non direttamente visibili, si ha qualche processo di natura elettrica anche il comportamento del campo elettrico ne rimane analogamente influenzato.
Fra le numerose determinazioni compiute riporto, a titolo di esempio,
le curve rappresentanti l'andamento del campo e della radiazione verso tutta
la volta celeste, al mattino dei giorni 5 agosto 1937 e 7 marzo 1938 (fig. 4 e 5
e la sera dei giorni 31 maggio e 1° giugno 1938 (fig. 6 e 7).
Sull'asse delle ascisse sono riportati i tempi, su quello delle ordinate
sono segnati valori proporzionali all'intensità del campo elettrico nella curva
segnata con B, e all'intensità della radiazione terrestre nella curva segnata
con R, ottenuti questi ultimi elevando al quadrato i valori dell'intensità della
corrente di compensazione. Non ho apportato ad essi la correzione dovuta
alla variazione di temperatura delle lamine raggianti dell'apparecchio di
Angstrom, perchè era di tale entità ed era avvenuta così lentamente da non
influire in modo sensibile sull'andamento qualitativo della radizione : tanto
più che nella ricerca interessano particolarmente le variazioni rapide. Praticamente, ad esempio, la sera del primo giugno (fig. 7) per una variazione
della temperatura da 20 a 19 gradi centigradi, i valori della curva dovrebbero
essere moltiplicati per il fattore 1,037.
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I periodi di calma, dei quali ho precedentemente parlato, sono indicati
con tratti orizzontali più marcati : si osserva come tali tratti si trovino contemporaneamente nella curva del campo e in quella della radiazione.
Non essendo possibile nella presente nota sviluppare l'esame dettagliato
dei quattro grafici, mi limito a rilevare alcune caratteristiche delle curve
alla fig. 7.
Dalle ore 18 25' alle 19 24' si hanno variazioni di intensità notevoli per
il campo e per la radiazione, dalle 19 alle 19 10' il segno della variazione è
opposto per i due fenomeni. Dopo le 19 20' si ha un periodo di calma relativa
con piccole ma continue perturbazioni, che nelle immediate vicinanze del tramonto 19 32' — 19 37' assumono quei caratteri che ho rilevato più sopra
(v. sotto la lettera d).
Dopo le 19 55' i due fenomeni presentano di nuovo un'agitazione più
marcata. Si nota la corrispondenza fra i periodi di calma tranne in due casi.
II cielo si è mantenuto limpidissimo, con solo leggeri annuvolamenti all'orizzonte. L'umidità relativa è andata gradatamente crescendo dal valore
minimo 36 % all'inizio, al valore 59 % alla fine del tempo di esperienza. La
temperatura ha avuto una leggera costante diminuizione, da 22 gradi all'inizio
fino a 19 alla fine.
Da quanto si è detto possiamo concludere che lo studio comparato dell'andamento del campo elettrico e della radiazione terrestre e sopratutto l'analisi minuta delle variazioni di piccolo periodo, hanno una notevole importanza per la conoscenza dello stato dell'atmosfera e per la previsione del comportamento dei fenomeni meteorologici.
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Istituto
Nazionale
Roma,
di Geofisica
luglio
del
1938-XVI.
C. N.
R.