Solar, geomagnetic and seismic activity

Summary An 11-y modulation of large Italian earthquakes has been successfully identified and found to be positively linked to sunspot activity. The seismic activity appears to be modulated by the 11-y sunspot cycle through the coherent variation of geomagnetic activity. It is proposed that the two phenomena are linked by the influence of a magnetostriction process on stresses in the crust. An implication of this model is that geomagnetic storms may directly trigger large earthquakes.

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Riassunto L'analisi dei valori annuali delle macchie solari, della variazione geomagnetica interdiurna e dei grossi terremoti italiani ha permesso di identificare una significativa diretta modulazione undecennale dell'attività sismica da parte dell'attività solare attraverso la coerente variazione dell'attività geomagnetica con un relativo effetto magnetostrittivo sulle rocce crostali. Il modello proposto si rivela di pratica importanza per la previsione dei terremoti innescati da tempeste magnetiche.

     

Formulation of cosmic-ray solar daily variation and its seasonal variation, produced from generalized stationary anisotropy of solar origin

Summary In previous papers, we presented a formulation of the cosmic-ray solar daily variation and of its seasonal variation, produced from an axis-symmetric stationary anisotropy of solar origin. On the other hand, based on their theoretical study of cosmic-ray diffusionconvection in the solar system, Munakata and Nagashima have recently pointed out the existence of an axis-asymmetric anisotropy with respect to the IMF axis, which is not covered by the formulation. In order to include such a case, we extend, in this paper, the above formulation to a case of a generalized anisotropy, which is expressed by surface harmonics in the IMF polar-co-ordinate system.

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Riassunto In precedenti lavori abbiamo presentato una formulazione della variazione diurna solare dei raggi cosmici e della sua variazione stagionale, prodotta da un'anisotropia stazionaria assi-simmetrica di origine solare. D'altra parte, basandosi sui loro studi teorici della diffusione-convezione dei raggi cosmici nel sistema solare, Munakata e Nagashima hanno recentemente messo in evidenza l'esistenza di un'anisotropia assisimmetrica rispetto all'asse IMF che non è compresa nella formulazione. Per poter includere anche tale caso, abbiamo esteso, in questo lavoro, la suddetta formulazione al caso di un'anisotropia generalizzata che è espressa da armoniche di superficie nel sistema di coordinate polari IMF.

     

Equilibrium formation and growth of droplets on soluble nuclei by adiabatic expansion

Summary A thermodynamic approach is used to describe the formation and the growth upon soluble nuclei due to an adiabatic expansion. Using the conservation laws, several parameters may be expressed as functions of pressure, which is here the only independent variable. In particular, the variation of the droplet radius with pressure is presented.

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Riassunto Si propone un modello termodinamico di formazione e crescita di gocce su nuclei solubili per effetto di un’espansione adiabatica. Sfruttando le leggi di conservazione è posibile esprimere vari parametri in funzione della pressione, che è qui l’unica variabile indipendente. Il modello mostra, in particolare, la variazione del raggio della goccia con la pressione.

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Previsioni sperimentali a lungo termine all''ECMWF: Previsione della precipitazione a scala subsinottica

Riassunto Nel presente lavoro viene analizzata la capacità di un modello di circolazione generale (ECMWF), usato operativamente per previsioni del tempo, di prevedere i campi di precipitazione su scala regionale per periodi dell'ordine del mese, alla luce dei miglioramenti più recenti, sia in termini di risoluzione spaziale, sia in termini di parametrizzazioni fisiche, apportati al modello stesso. I dati previsti vengono paragonati ai dati osservati su di un'area che copre parte dell'Italia settentrionale. I risultati ottenuti mostrano come gli errori più grandi si verificano quando all'interno del periodo di integrazione avviene una variazione del regime di circolazione.

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Summary In this paper the performance of a general circulation atmospheric model (ECMWF), operationally used to produce weather forecast, in predicting the precipitation field on a limited area for time periods of the order of one month is analysed. Recent improvements in the formulation of the model, both in spatial resolution and in physical parametrizations, prompted this investigation. Forecasts are verified against observations in an area covering part of Northern Italy. The results obtained show that the largest errors occur when, during the integration, the atmosphere undergoes a change of circulation regime.

     

Range distribution of sporadic meteors and sunrise

Summary The echo ranges of 6921 sporadic meteors, determined by the Budrio meteor radar in April-September 1978 during a 15 hour interval around sunrise, are analysed. The variation of the mean ranges exhibits no correlation with the geomagneticK _p index. The observed seasonal variation of the mean ranges at three times of the day is accounted for by the position of the Earth's apex. The mean ranges with respect to local sunrise in the meteor region show a variation with a minimum just after sunrise.

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Riassunto Si analizzano le distanze degli echi da 6921 meteore sporadiche determinate utilizzando la stazione radar di Budrio nel corso di 15 ore di osservazioni centrate intorno all'alba nel periodo aprile-settembre 1978. Le variazioni delle distanze medie non evidenziano alcuna correlazione con l'indice geomagneticoK _p. Le variazioni stagionali delle distanze medie osservate a tre ore diverse del giorno sono da attribuire alla posizione dell'apice della Terra. Le distanze medie rispetto alla locale alba nella regione delle meteore mostrano una variazione che presenta un minimo appena dopo l'alba.

     

Studies of pulse profiles from extensive-air-shower detectors

Summary A fast-storage oscilloscope and a digital transient recorder have been used to measure the rise time of pulse profiles from three types of EAS detector responding to EAS initiated by primary cosmic rays of energy between 10¹⁷ and 10¹⁸ eV. The average time spreads of the response of shielded and unshilded scintillators and deep-water Čerenkov detectors have been studied in order to develop the new recording techniques and also to attempt to derive properties of the primary particles. The new techniques have proved to represent a considerable improvement on previous methods. The analysis of results from the preliminary period of operation has proved encouraging, the data supporting other evidence indicating the lack of compatibility of “scaling” in very-high-energy nuclear interactions unless heavy primary cosmic rays are assumed. Some anomalous events are discussed.

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Riassunto Un oscilloscopio a immagazzinamento rapido e un registratore digitale di transitori sono stati usati per misurare il tempo di salita dei profili di impulso per tre tipi di misuratore di EAS che rispondono a EAS iniziati da raggi cosmici primari di energia tra 10¹⁷ e 10¹⁸ eV. Le distribuzioni medie nel tempo della risposta di scintillatori schermati e non schermati e di misuratori di Čerenkov in acqua profonda sono stati studiati allo scopo di sviluppare le nuove tecniche di registrazione e anche di tentare di derivare le proprietà delle particelle primarie. Le nuove tecniche hanno mostrato di costituire un considerevole miglioramento dei metodi precedenti. L'analisi dei risultati a partire dal periodo preliminare di operazione è apparsa incoraggiante, dato che i dati forniscono altre prove della mancanza di compatibilità della “variazione di scala” in interazioni nucleari a energie molto alte, a meno che non si assumano raggi cosmici primari pesanti. Si discutono alcuni eventi anomali.

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To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

High-energy gravitational antennas: A theoretical approach

Summary Devices exploiting nuclear resonances are believed to be very promising in detecting weak gravitational-wave perturbations. The main difficulty with these systems is that the high-energy photons which induce the nuclear transitions need to travel over distances comparable with the gravity wave wave-lengths (∼100 km) in order to lead to the absorption the largest frequency shift, due to gravitational radiation. Here we show that, if these high-energy photons are not produced by nuclear de-excitation, but by inverse Compton scattering of laser light with ultrarelativistic electrons, a deviation from the resonant frequencies of the order of the gravity wave amplitude is still attained without the photon travel time being comparable with the gravitational-wave periods.

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Riassunto L'uso di apparati che sfruttano i processi di risonanza nucleare sembra essere promettente nella rivelazione delle onde gravitazionali. La difficoltà maggiore in questi apparati è che i fotoni di alta energia che inducono le risonanze devono viaggiare per distanze confrontabili con la lunghezza d'onda delle onde gravitazionali (∼100 km) per poter risentire della variazione di frequenza massima dovuta all'interazione con le onde gravitazionali. Qui si mostra che se questi fotoni di alta energia sono prodotti non dalla diseccitazione nucleare ma da urti Compton inverso di laser con particelle relativistiche, una deviazione dalla frequenza di risonanza dell'ordine dell'ampiezza delle onde gravitazionali è ottenuta senza che il tempo di volo dei fotoni sia confrontabile con il periodo delle onde gravitazionali stesse.

     

Atmospheric effects on cosmic-ray muon intensities at deep underground depths

Summary On the basis of the theoretical calculation of the atmospheric effect on the cosmic-ray muon intensity, it is demonstrated that the following two anomalous facts recently reported from muon observations at deep underground stations can be attributed to the atmospheric-temperature effect. One is the remarkable dependence of the muon intensity on the atmospheric pressure observed at Poatina (365 m w.e. in depth) and Matsushiro (250 m w.e. in depth), which is contradictory to theoretical expectations, and the other is the semi-annual variation in the muon intensity at Matsushiro, which exhibits a striking contrast to annual variations usually observed at underground stations shallower than Matsushiro. In the present paper, the barometer coefficient and the partial temperature coefficient are also provided for various combinations of parameters such as the muon threshold energy and the zenith angle to meet any requirement of observations.

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Riassunto Sulla base del calcolo teorico dell'effetto atmosferico sull'intensità dei muoni dei raggi cosmici, si dimostra che due fatti anomali riportati recentemente riguardanti osservazioni muoniche in stazioni a grande profondità si possono attribuire all'effetto della temperatura atmosferica. Uno è la notevole dipendenza dell'intensità muonica dalla pressione atmosferica osservata a Poatina (365 m w.e. di profondità) e Matsushiro (250 m w.e. di profondità), che è in contraddizione con previsioni teoriche, e l'altro è la variazione semiannuale nell'intensità muonica a Matsushiro, che mostra un contrasto stridente con le variazioni annuali osservate solitamente in stazioni sotterranee meno in profondità di Matsushiro. In questo lavoro si forniscono il coefficiente barometrico e il coefficiente parziale di temperatura per varie combinazioni di parametri come l'energia di soglia muonica e l'angolo zenitale per soddisfare ogni esigenza di osservazione.

     

Seasonal cycle of mean sea-level

Summary The seasonal cycle of rainfall, evaporation and local effect of Atlantic water inflow explains the annual variation of mean sea-level and of surface salinity.

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Riassunto Mediante lo studio del ciclo annuale della pioggia, evaporazione e dell'effetto locale del flusso entrante dall' Atlantico, si spiega la variazione annuale del livello medio del mare e della salinità.

     

Effects ofpH on the chromophore orientation in purple membrane

Summary Suspensions of purple-membrane fragments from Halobacterium halobium were oriented by a static electric field with intensity up to 25V/cm in the range ofpH from 4 to 9. It was found that the orientation of the transient dipole moment of the retinal chromophore for what concerns the permanent dipole moment of the membrane fragment undergoes a transition from (60±1)° atpH 5 to (71±1)° atpH 6. Moreover, the permanent dipole moment of the membrane fragments of 1.8·10⁻²³ C·m found at thepH values from 4 to 7 reduces to 1.3·10⁻²³ C·m atpH higher than 7.

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Riassunto Sospensioni di frammenti di membrana purpurea del Halobacterium halobium apH fra 4 e 9 furono orientati da un campo elettrico statico d’intensità fino a 25 V/cm. Fu trovato che l’orientazione del momento di transizione di dipolo del cromoforo, il retinale, rispetto al momento di dipolo permanente dei frammenti di membrana subisce una variazione da (60±1)°apH 5 a (71±1)° apH 6. Inoltre, il momento di dipolo permanente dei frammenti di membrana di 1.8·10⁻²³C·m trovato nell’intervallo dipH da 4 a 7 si riduce a 1.3·10⁻²³C·m per valori dipH delle sospensioni maggiori di 7.

     

16-month periodicity of cosmic-ray intensity

Summary Data from four neutron monitors, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) and Tokyo (1970–1983) are analysed. Power spectra reveal peaks at frequency 1c/16 months for all the stations. Harmonic analysis for the 16-month period is performed after eliminating the long-term solar-cycle variation. There is general agreement in the phases of the mean vectors for various neutron monitors. The amplitude averaged over all the four stations is 0.41±0.01, while it is higher for the two stations having lower cut-off rigidity as compared to that of the other two. The vectors are seen to become more consistent in phase for periods of minimum solar activity than those for maximum-activity period. The summation dials reveal abrupt changes in the directions of the 16-month wave vector corresponding to the reversal of polarity of the solar magnetic field. Comparison of the 16-month wave of sunspot activity with that of cosmic-ray intensity, however, does not show any significant correlation.

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Riassunto Si analizzano dati da quattro monitor di neutroni, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) e Tokyo (1970–1983). Gli spettri di frequenza rivelano picchi alla frequenza di 1 ciclo ogni 16 mesi per tutte le stazioni. Si effettua un'analisi armonica per un periodo di 16 mesi dopo aver eliminato la variazione del ciclo solare a lungo termine. Esiste un accordo generale riguardo alle fasi dei vettori medi per vari monitor di neutroni. L'ampiezza media rispetto a tutte e quattro le stazioni è di 0.41±0.01, mentre risulta superiore per le due stazioni che presentano una rigidità di taglio inferiore alle altre due. Si osserva una crescente coerenza di fase dei vettori in periodi di attività solare minima, rispetto a quella in periodi di attività massima. I grafici della somma rivelano cambiamenti repentini nelle direzioni del vettore d'onda di 16 mesi, corrispondenti all'inversione di polarità del campo magnetico del Sole. Il confronto di un'onda di 16 mesi dell'attività delle macchie solari con quella dell'intensità dei raggi cosmici, tuttavia, non mostra nessuna correlazione significativa.

     

Long-term thermal storage: a parametric analysis of the thermal discharge of an embedded large-size storage tank

Summary It has been analysed the influence of some design parameters on the thermal discharge of a large-size thermal storage tank. The results that have been achieved can suggest satisfactory solutions from the economical as well as structural point of view in the plant's design.

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Riassunto è stata analizzata l'influenza di alcuni parametri di progetto sul raffreddamento di un accumulatore di calore di grandi dimensioni. I risultati consentono di indirizzare le scelte progettuali piú adeguate da compiersi sotto il profilo dei costi e della complessità strutturale dell'impianto.

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Low-cost and high-reliability control and data acquisition system for the operation of a solar plant with a long-term thermal storage capability

Summary A solar plant with a long-term thermal storage capability has been built up at the University of Calabria. In this paper it is described the control and data acquisition system for the operation of the plant. Some considerations on the control's schedule of the plant are developed.

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Riassunto Si descrive un sistema di controllo e acquisizione dati a basso costo ed elevata affidabilità per la gestione di un impianto solare dotato di accumulo di calore a lungo termine.

     

Experimental structure factor of liquid mercury by neutron diffraction

Summary The experimental determination of the static structure factor of liquid mercury at room temperature has been done by employing a neutron beam from a steady source (Triga reactor at Casaccia, Rome). The anomalous behaviour of the structure factor has been found enough in agreement with previous X-ray measurements. The present data have been used to test a potential function including Friedel oscillations, by a Monte Carlo simulation.

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Riassunto Il fattore di struttura statico del mercurio liquido è stato misurato a temperatura ambiente per mezzo della diffrazione di neutroni termici. L'esperimento è stato realizzato presso la sorgente continua della Casaccia (Reattore Triga, Casaccia, Roma). Il comportamento anomalo del fattore di struttura, trovato in esperimenti di diffrazione di raggi X, è confermato dalla presente misura di neutroni. I dati sperimentali sono stati usati per verificare l'ipotesi di un potenziale interatomico contenente le oscillazioni di Friedel. I risultati di una simulazione Monte Carlo sono presentati.

     

Preliminary results on the operation of a 2270 kg cryogenic gravitational-wave antenna with a resonant capacitive transducer and a d.c. SQUID amplifier

Summary In November 1985 the gravitational-wave antenna of the Rome group, installed at CERN, has started operating. It consists of a 5056 aluminium cilinder 3 m long, 2270 kg heavy, cooled at 4.2 K. The antenna vibrations are detected by means of a resonant capacitive transducer that together with the bar makes a two-coupled-oscillator system. The low-noise amplification is obtained with a d.c. SQUID amplifier. The frequencies of the two resonant modes are:v _-=907.116 Hz andv ₊=923.083 Hz, with merit factorsQ ₋=3.2·10⁶ andQ ₊=5.6·10⁶. The sensitivity to short gravitational bursts, expressed in terms of effective noise temperature, is 18 mK. This corresponds to a change in the metric tensor whose Fourier transform isH=1.1·10⁻²¹ Hz⁻¹. For monochromatic waves the antenna is sensitive (SNR=1) toh∼2·10⁻²⁵ in a band width of about 1/3 Hz, with a three months integration time.

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Riassunto Nel novembre 1985 è stata messa in funzione l'antenna gravitazionale del gruppo di Roma, installata al CERN. Questa consiste di un cilindro d'alluminio 5056 lungo 3 m e pesante 2270 kg, raffeeddato a 4.2 K. Le vibrazioni dell'antenna vengono rivelate mediante un transduttore capacitivo risonante, che assieme alla sbarra forma un sistema di due oscillatori accoppiati. L'amplificazione a basso rumore è ottenuta con un amplificatore a d.c.-SQUID. Le frequenze dei due modi risonanti sono:v _-=907.116 Hz ev ₊=923.083 Hz, con fattori di meritoQ ₋=3.2·10⁶ eQ ₊ =5.6·10⁶. La sensibilità per brevi fiotti di onde gravitazionali, espressa in termini di temperatura efficace di numore, è 18 mK. Questa corrisponde a una variazione di tensore metrico con trasformata di Fourier:H=1.1·10⁻²¹ Hz. Per le onde monocromatiche l'antenna è sensibile (SNR=1) ah∼2·10⁻²⁵ in una banda di circa 1/3 Hz, con tempo d'integrazione di tre mesi.

     

The impact of higher-order bragg terms on radar sea return

Summary The possibility that radar sea return observed using aKu band fan beam Doppler airborne scatterometer flown over crude oil artificial spills might have been back-scattered via the second-order Bragg interaction is surmised. An attempt is made to justify the absence of the first-order Bragg term.

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Riassunto Prendendo in considerazione l'effetto dei primi ordini di Bragg e sopprimendo il ter mine di ordine 1, si mostra come l'inesplicato andamento dell'eco del mare in presenza di film di spandimento, rilevato con radar doppler in bandaKu montato su aereo, coincida con misure effettuate altrove in presenza di analogo film. Si propone una teoria secondo cui l'assenza del primo ordine è dovuta ad una carenza dell'onda capillare pertinente.

     

Spin density in Co65Pd35 alloy

Summary The spin density in Co₆₅Pd₃₅ disordered alloy has been determined by means of polarized neutron scattering. The asphericity of spin distribution has been analysed and the individual contributions of both Co and Pd have been deduced.

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Riassunto Si è determinata la densità di spin nella lega disordinata Co₆₅Pd₃₅ per mezzo della diffusione dei neutroni polarizzati. L'asfericità della distribuzione dello spin è stata analizzata deducendo i contributi separati di Co e Pd.

     

Sea wave spectra by electromagnetic techniques

Summary Sea wave measurements have been carried out in the Sicilian Channel using a navigational radar for the lower-frequency component and a teflon-coated wire (Goubau line) for the high-frequency component. The results are discussed and the continuity of the complete spectrum is clearly proved.

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Riassunto Mediante nuove tecniche elettromagnetiche è stata misurata l'ondosità del mare nel Canale di Sicilia. è stato ottenuto lo spettro completo del mare, dalla banda di gravità a quella capillare, grazie all'impiego congiunto di un radar di navigazione che fornisce la componente a bassa frequenza, e di un nuovo ondametro a microonde a filo che misura in modo assoluto la componente a bassa frequenza. Si discutono i risultati ottenuti e si dimostra la validità dei sistemi impiegati.

     

Measurements of the distribution of the flux of energy in the focus of a solar concentrator with visualization techniques

Summary This work analyses the setting-up of an optical head which allows the visualization of a section of the distribution of the flux of energy along the focal axis of optical systems in general and of solar concentrators in particular. A circular-type solar concentrator, with the reflector consisting of a plastic lamina aspirated by means of a pump, has been built. The distribution of the energy flux in the focus of this concentrator has been calculated by the theoretical method. Results are compared with experimental data obtained by means of the optical head.

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Riassunto Questo lavoro analizza la messa a punto di una testa ottica che consente la visualizazione di una sezione della distribuzione del flusso di energia lungo l'asse focale di sistemi ottici in generale e in particolare di concentratori solari. è stato realizzato un concentratore solare di tipo circolare, con riflettore costituito da una lamina di plastica aspirata mediante una pompa. La distribuzione del flusso energetico nel fuoco di questo concentratore è stata ricavata per via teorica. è stato fatto un confronto con misure sperimentali ottenute mediante la testa ottica.

     

The steady-state toroidal magnetized plasma «thorello» for basic plasma physics research

Summary Thorello is a steady-state toroidal magnetized plasma suitable for basic plasma physics experiments. The discharge is produced in hydrogen by hot-filament electron emission and acceleration by a bias. Electron temperature and density have been evaluated by electrostatic probes. Excitation and detection by an interferometric method of electrostatic ion cyclotron waves (ESICW) have permitted the evaluation of ion temperature.

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Riassunto Thorello è un plasma magnetizzato stazionario particolarmente adatto per esperimenti di fisica del plasma di base. La scarica è prodotta in idrogeno per mezzo di elettroni emessi da un filamento caldo ed accelerati da una differenza di potenziale. La temperatura e la densità elettronica sono state valutate per mezzo di sonde elettrostatiche. La temperatura ionica è stata ricavata mediante un metodo interferometrico basato sull’eccitazione e la rilevazione di onde elettrostatiche ioniche di ciclotrone (ESICW).