Aria sulla Luna?
RISPOSTE ALLE DOMANDE DI AMERICAN MOON
La ruota del rover, essendo una rete metallica, agisce come un setaccio rotante. Quando la ruota schiaccia il suolo, la polvere entra al suo interno e, man mano che la rotazione prosegue, la polvere fuoriesce dalla rete per forza centrifuga. La fuoriuscita non avviene in un punto preciso, ma lungo tutta la circonferenza. Perciò escono contemporaneamente tante particelle con tante traiettorie paraboliche diverse, a seconda del punto della ruota da cui sono partite. Tutte le traiettorie che non vengono fermate dal parafango si combinano formando una scia di polvere dalla particolare forma, detta “a coda di gallo” (rooster tail). Tale “coda” non era una novità per i tecnici, dato che era già apparsa nei test eseguiti prima che il rover venisse portato sulla luna[2].
Una carica elettrostatica, invece, crea attorno all’astronauta un campo elettrico, che si muove insieme a lui e lo precede nei suoi spostamenti. La bandiera, anch’essa elettricamente carica, può dunque interagire col campo elettrostatico dell’astronauta prima che quest’ultimo le sia transitato vicino. Non è vero che le cariche elettrostatiche vengono dissipate: come abbiamo chiarito in precedenza, il vento solare dissipa solo la carica accumulata dall’attrito degli stivali col suolo (effetto triboelettrico), ma gli oggetti tendono comunque ad acquistare una carica positiva al sole e una negativa all’ombra.
Un’altra possibile spiegazione è che la bandiera venga spinta dai gas emessi dalla tuta e dallo zaino degli astronauti. In particolare, la tuta può emettere ossigeno da una valvola automatica (pressure relief valve) posta sul braccio sinistro del comandante e sulla coscia destra del pilota, e vapore acqueo dal sublimatore del sistema di raffreddamento, posto nello zaino all’altezza della nuca dell’astronauta. Entrambi i getti di gas sono discontinui, perché variano al variare dalle condizioni della tuta e dell’astronauta: l’ossigeno viene emesso quando la pressione è eccessiva, il vapore acqueo quando il calore è eccessivo. Questo spiegherebbe perché la bandiera non si muove ogni volta che un astronauta è nelle vicinanze, ma solo in alcuni casi, cioè quando, per puro caso, la sua tuta è in fase di emissione. Viste le posizioni della valvola e del sublimatore, è facile intuire che i gas vengano emessi in avanti e lateralmente, quindi possono spingere la bandiera prima che l’astronauta le passi accanto.
È molto difficile credere che si tratti di pure coincidenze, soprattutto considerando che nelle registrazioni televisive, a parte le suddette eccezioni, la bandiera rimane immobile per ore, come dovrebbe.
Analizziamo ora le due obiezioni di American Moon.
Il concetto di dispersione immediata non ha alcun significato fisico. Le misurazioni del Cold Cathode Gauge dimostrano che l’ossigeno emesso dal LEM riesce a raggiungere lo strumento a 160 metri di distanza (sebbene lungo il tragitto diventi molto rarefatto); a maggior ragione riesce a colpire una bandiera a soli 6 metri. La quantità di gas che esce dalla valvola non è elevata, inizialmente circa 80 grammi di ossigeno al secondo[3], ma la piccola massa è compensata dall’altissima velocità di uscita. Infatti, data l’estrema differenza di pressione fra l’interno e l’esterno, dove è praticamente zero, si verifica una particolare condizione, conosciuta in gasdinamica come flusso strozzato, per cui il gas esce dalla valvola alla velocità del suono (330 metri al secondo, ovvero 1200 km/h) e prosegue indisturbato alla stessa velocità, poiché non c’è un’atmosfera che possa frenarlo. Anche poco gas soffiato a una tale velocità può plausibilmente fornire la spinta necessaria a spostare il drappo, e con esso la bacchetta orizzontale che lo sorregge, provocando i movimenti visibili nel filmato.
Il fatto che la bandiera non si trovi esattamente davanti al portello non costituisce un problema. Dalla teoria cinetica dei gas sappiamo che le molecole che li compongono, urtando fra loro, tendono ad allontanarsi le une dalle altre. Quindi, una volta che il gas è fuoriuscito dalla valvola alla velocità del suono, si espande a ventaglio colpendo tutto ciò che è intorno. L’espansione avviene solo nei primi istanti dopo l’uscita, poi le collisioni fra le molecole si fanno più rare ed esse si muovono, in pratica, seguendo traiettorie balistiche dominate solo dalla gravità lunare, in quello che viene chiamato flusso molecolare libero. Questo flusso colpisce la bandiera sia direttamente, sia dopo aver rimbalzato sul suolo lunare tra il LEM e la bandiera.
Come si può vedere, la bandiera viene spinta fuori dall’inquadratura solo in corrispondenza dei picchi di gas, cioè alla seconda e alla terza depressurizzazione e all’apertura finale del portellone (picco 5). Invece, l’entrata in campo della bandiera avviene quando il flusso di gas si interrompe (A e B) o sta diminuendo (C). Se fossero solo spostamenti d’aria in un set terrestre, si tratterebbe di un’incredibile coincidenza. La spiegazione più plausibile è che, finché c’è la spinta del gas, la bandiera è inclinata fuori dall’inquadratura, ma quando il gas cessa di soffiare, la forza di gravità tende a raddrizzare il drappo. L’inquadratura storta nasconde appena fuori campo la bacchetta orizzontale che sorregge il drappo e dà l’illusione che il lembo libero della bandiera si pieghi verso LEM.
Rimangono da spiegare l’entrata in campo iniziale e l’uscita finale, nonché l’entrata in seguito al picco 4. Sappiamo che la bandiera può ruotare su sé stessa e fermarsi in varie posizioni, a causa dell’attrito fra l’asta e la sabbia. Le seguenti foto mostrano la direzione della bandiera prima e dopo la depressurizzazione e l’apertura del portello. Evidentemente, la piccola esplosione causata dall’apertura finale del portello a depressurizzazione non completa (picco 5) ha fatto ruotare la bandiera nella sua posizione finale.
Sappiamo anche che la bandiera è stata piantata inclinata più o meno verso il LEM, come si vede nella seguente foto.
Una possibile spiegazione dell’entrata in campo iniziale è la seguente: la bandiera si trova fuori campo, ferma in un equilibrio instabile, dove la forza di gravità tende a far girare l’intera struttura verso il LEM, mentre l’attrito statico con la sabbia si oppone a questa rotazione. La prima depressurizzazione (picco 1) spinge la bandiera e ne mette in movimento la struttura. Quando la valvola viene chiusa, la bandiera probabilmente è ancora in movimento e, poiché l’attrito dinamico è inferiore all’attrito statico, la gravità vince e riesce a ruotare verso il LEM la bandiera, che finisce per entrare nell’inquadratura. Anche nel caso della prima piccola esplosione legata all’apertura del portello (picco 4), possiamo ipotizzare che esso smuova la bandiera dall’equilibrio instabile in cui si trova sul bordo dell’inquadratura e che la gravità la faccia ruotare verso il LEM.
- Domanda #23 - Visto che sulla luna non c'è atmosfera, sai spiegare che cosa possa frenare e sostenere a mezz'aria le particelle più leggere di sabbia, che formano delle nuvolette di polvere prima di ricadere a terra?
La ruota del rover, essendo una rete metallica, agisce come un setaccio rotante. Quando la ruota schiaccia il suolo, la polvere entra al suo interno e, man mano che la rotazione prosegue, la polvere fuoriesce dalla rete per forza centrifuga. La fuoriuscita non avviene in un punto preciso, ma lungo tutta la circonferenza. Perciò escono contemporaneamente tante particelle con tante traiettorie paraboliche diverse, a seconda del punto della ruota da cui sono partite. Tutte le traiettorie che non vengono fermate dal parafango si combinano formando una scia di polvere dalla particolare forma, detta “a coda di gallo” (rooster tail). Tale “coda” non era una novità per i tecnici, dato che era già apparsa nei test eseguiti prima che il rover venisse portato sulla luna[2].
- Domanda #24 - Visto che la bandiera inizia a muoversi prima ancora
che l'astronauta le passi accanto, escludendo così sia un effetto
elettrostatico sia un contatto fisico, sai suggerire qualcosa di diverso
da uno spostamento d'aria per spiegare l'oscillamento della bandiera?
Domanda #25 - Visto che la bandiera oscilla per ben due volte, senza essere stata toccata da nessuno, sai spiegare cosa abbia causato l'oscillamento di questa bandiera?
Una carica elettrostatica, invece, crea attorno all’astronauta un campo elettrico, che si muove insieme a lui e lo precede nei suoi spostamenti. La bandiera, anch’essa elettricamente carica, può dunque interagire col campo elettrostatico dell’astronauta prima che quest’ultimo le sia transitato vicino. Non è vero che le cariche elettrostatiche vengono dissipate: come abbiamo chiarito in precedenza, il vento solare dissipa solo la carica accumulata dall’attrito degli stivali col suolo (effetto triboelettrico), ma gli oggetti tendono comunque ad acquistare una carica positiva al sole e una negativa all’ombra.
Un’altra possibile spiegazione è che la bandiera venga spinta dai gas emessi dalla tuta e dallo zaino degli astronauti. In particolare, la tuta può emettere ossigeno da una valvola automatica (pressure relief valve) posta sul braccio sinistro del comandante e sulla coscia destra del pilota, e vapore acqueo dal sublimatore del sistema di raffreddamento, posto nello zaino all’altezza della nuca dell’astronauta. Entrambi i getti di gas sono discontinui, perché variano al variare dalle condizioni della tuta e dell’astronauta: l’ossigeno viene emesso quando la pressione è eccessiva, il vapore acqueo quando il calore è eccessivo. Questo spiegherebbe perché la bandiera non si muove ogni volta che un astronauta è nelle vicinanze, ma solo in alcuni casi, cioè quando, per puro caso, la sua tuta è in fase di emissione. Viste le posizioni della valvola e del sublimatore, è facile intuire che i gas vengano emessi in avanti e lateralmente, quindi possono spingere la bandiera prima che l’astronauta le passi accanto.
- Domanda #26 - Visto che gli astronauti si trovano nel Lem da almeno 15 minuti, e che non c'è nessun altro che possa aver toccato la bandiera, sai suggerire qualcosa di diverso da uno spostamento d'aria per spiegare i ripetuti oscillamenti di questa bandiera?
- Tempo missione 131:10:26 – la rotazione della bandiera coincide con l’apertura del portellone del LEM.
- Tempo missione 135:04:00 – la bandiera ruota quando un astronauta le passa accanto (casistica già spiegata nelle risposte precedenti).
- Tempo missione 136:19:00 – i movimenti della bandiera, mostrati nel film, coincidono con aperture e chiusure ripetute della valvola di depressurizzazione e con l’apertura del portellone.
È molto difficile credere che si tratti di pure coincidenze, soprattutto considerando che nelle registrazioni televisive, a parte le suddette eccezioni, la bandiera rimane immobile per ore, come dovrebbe.
Analizziamo ora le due obiezioni di American Moon.
- Obiezione 1 - Innanzitutto il gas in uscita si disperderebbe immediatamente nel vuoto e non sarebbe in grado di creare la turbolenza necessaria a muovere la bandiera.
Il concetto di dispersione immediata non ha alcun significato fisico. Le misurazioni del Cold Cathode Gauge dimostrano che l’ossigeno emesso dal LEM riesce a raggiungere lo strumento a 160 metri di distanza (sebbene lungo il tragitto diventi molto rarefatto); a maggior ragione riesce a colpire una bandiera a soli 6 metri. La quantità di gas che esce dalla valvola non è elevata, inizialmente circa 80 grammi di ossigeno al secondo[3], ma la piccola massa è compensata dall’altissima velocità di uscita. Infatti, data l’estrema differenza di pressione fra l’interno e l’esterno, dove è praticamente zero, si verifica una particolare condizione, conosciuta in gasdinamica come flusso strozzato, per cui il gas esce dalla valvola alla velocità del suono (330 metri al secondo, ovvero 1200 km/h) e prosegue indisturbato alla stessa velocità, poiché non c’è un’atmosfera che possa frenarlo. Anche poco gas soffiato a una tale velocità può plausibilmente fornire la spinta necessaria a spostare il drappo, e con esso la bacchetta orizzontale che lo sorregge, provocando i movimenti visibili nel filmato.
Il fatto che la bandiera non si trovi esattamente davanti al portello non costituisce un problema. Dalla teoria cinetica dei gas sappiamo che le molecole che li compongono, urtando fra loro, tendono ad allontanarsi le une dalle altre. Quindi, una volta che il gas è fuoriuscito dalla valvola alla velocità del suono, si espande a ventaglio colpendo tutto ciò che è intorno. L’espansione avviene solo nei primi istanti dopo l’uscita, poi le collisioni fra le molecole si fanno più rare ed esse si muovono, in pratica, seguendo traiettorie balistiche dominate solo dalla gravità lunare, in quello che viene chiamato flusso molecolare libero. Questo flusso colpisce la bandiera sia direttamente, sia dopo aver rimbalzato sul suolo lunare tra il LEM e la bandiera.
- Obiezione 2 - In secondo luogo, come abbiamo visto, la bandiera entra sempre inizialmente in campo da destra verso sinistra, ovvero si muove prima verso il LEM e poi se ne allontana. In nessun caso, quindi, dei gas espulsi dal LEM potrebbero attrarre la bandiera verso lo stesso modulo lunare.
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| I picchi 1, 2 e 3 corrispondono alle depressurizzazioni, 4 e 5 all'apertura del portellone, 6 e 7 all'impatto degli zaini sul suolo con l'emissione di ossigeno residuo. La bandiera entra nell'inquadratura durante le fasi A, B e D, mentre resta sul bordo del video nella fase C. |
Come si può vedere, la bandiera viene spinta fuori dall’inquadratura solo in corrispondenza dei picchi di gas, cioè alla seconda e alla terza depressurizzazione e all’apertura finale del portellone (picco 5). Invece, l’entrata in campo della bandiera avviene quando il flusso di gas si interrompe (A e B) o sta diminuendo (C). Se fossero solo spostamenti d’aria in un set terrestre, si tratterebbe di un’incredibile coincidenza. La spiegazione più plausibile è che, finché c’è la spinta del gas, la bandiera è inclinata fuori dall’inquadratura, ma quando il gas cessa di soffiare, la forza di gravità tende a raddrizzare il drappo. L’inquadratura storta nasconde appena fuori campo la bacchetta orizzontale che sorregge il drappo e dà l’illusione che il lembo libero della bandiera si pieghi verso LEM.
Rimangono da spiegare l’entrata in campo iniziale e l’uscita finale, nonché l’entrata in seguito al picco 4. Sappiamo che la bandiera può ruotare su sé stessa e fermarsi in varie posizioni, a causa dell’attrito fra l’asta e la sabbia. Le seguenti foto mostrano la direzione della bandiera prima e dopo la depressurizzazione e l’apertura del portello. Evidentemente, la piccola esplosione causata dall’apertura finale del portello a depressurizzazione non completa (picco 5) ha fatto ruotare la bandiera nella sua posizione finale.
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| Foto AS14-66-9324 e AS14-66-9338. |
Sappiamo anche che la bandiera è stata piantata inclinata più o meno verso il LEM, come si vede nella seguente foto.
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| Foto AS14-66-9305. |
Una possibile spiegazione dell’entrata in campo iniziale è la seguente: la bandiera si trova fuori campo, ferma in un equilibrio instabile, dove la forza di gravità tende a far girare l’intera struttura verso il LEM, mentre l’attrito statico con la sabbia si oppone a questa rotazione. La prima depressurizzazione (picco 1) spinge la bandiera e ne mette in movimento la struttura. Quando la valvola viene chiusa, la bandiera probabilmente è ancora in movimento e, poiché l’attrito dinamico è inferiore all’attrito statico, la gravità vince e riesce a ruotare verso il LEM la bandiera, che finisce per entrare nell’inquadratura. Anche nel caso della prima piccola esplosione legata all’apertura del portello (picco 4), possiamo ipotizzare che esso smuova la bandiera dall’equilibrio instabile in cui si trova sul bordo dell’inquadratura e che la gravità la faccia ruotare verso il LEM.
- H.-W. Hsu & M. Horanyi, Ballistic motion of dust particles in the Lunar Roving Vehicle dust trails, 2011
- C.H. Mullis, A Study and Analysis of the MSFC Lunar Roving Vehicle Dust Profile Test Program, 1971
- Grumman, Apollo Operations Handbook - Lunar Module LM 10 and Subsequent - Volume I Subsystems Data, 1971, p. 394.
Notavo che nelle sue repliche, Mazzucco vi accusa di non guardare il film,
RispondiElimina" prima viene verso il getto, e poi si allontana.
Ma guardare il film no eh?"
Poi però cita la vostra spiegazione chiamandola "supercazzolone", che è proprio in risposta a quella affermazione.
Come fa a dire quindi che non avete visto il film? Sembra quasi che sia lui che voglia fingere di non aver visto le vostre risposte.
Scusa se ti rispondo solo ora, negli ultimi mesi ho colpevolmente trascurato il blog.
EliminaNon credo che finga, credo che sia veramente partito con l'idea che non avevamo visto il film e solo dopo si è accorto della spiegazione, che si trova a fine post. Credo abbia scritto di getto tutto quello che gli passava per la testa man mano che leggeva le nostre risposte e abbia pubblicato senza rileggere. Una sorta di stream of consciousness, ma senza consciousness.
Mettiti nei suoi panni. Sai già che i debunker hanno torto prima ancora di leggere le loro risposte, ma i tuoi seguaci ti tirano per la giacchetta chiedendoti di controbattere. Allora sei costretto controvoglia a scrivere qualcosa, qualsiasi cosa, pur di accontentarli.
Anche l'accusa di "supercazzola" è perfettamente comprensibile. Se non hai mai sentito parlare di "equilibrio instabile" e "attrito statico", due concetti inclusi nel programma di scienze della scuola media, è normale che ti sembrino degli ossimori. E se non ne hai mai sentito parlare è perchè non esistono, ergo "supercazzole".
Dunque , a me quel film piace e le domande le ho trovate sensate, però trovo sensate anche le vostre risposte. Le sto leggendo tutte. Fino ad ora. Devo dire una cosa: non ho mai e dico mai, letto spiegazioni cosi nel merito. Quindi i Debunker non sono capaci, non sono preparati, anche quando hanno ragione danno spiegazioni non appropriate.
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