On the stability of geophysical flows

Summary The stability of the solution of two-dimensional stationary Euler equations for rotating flows with a constant Coriolis force is studied. An Arnold theorem in which some sufficient conditions for the stability are given was used for this purpose. This theorem can be applied to a large class of geophysical flows.

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Riassunto Si è studiata la stabilità delle soluzioni per le equazioni di Eulero stazionarie bidimensionali nel caso di un flusso in rotazione con una forza di Coriolis costante. A tal fine si è fatto uso di un teorema, dovuto ad Arnold, nel quale sono date le condizioni sufficienti per la stabilità del moto. Questo teorema può essere applicato ad una vasta classe di flussi geofisici.

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Work supported by a CNR grant. Progetto Finalizzato Oceanografia.     

Selective tunnelling effects in collinear chemical reactions

Summary Tunnelling contributions to the reactive probability of both early- and late-barrier reactions are investigated. For the first class of reactions a new type of tunnelling effect taking place at high translational energy is discussed. For both reactions relations linking tunnelling features to the type of energy promoting reactivity are discussed with regard to the barrier location.

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Riassunto Si esamina il contributo dell'effetto tunnel alla probabilità reattiva per reazioni con barriera anticipata e con barriera posticipata. Per la prima classe di reazioni si discute un nuovo tipo di effetto tunnel che ha luogo ad alte energie traslazionali. Per ambedue i tipi di reazione si discute il nesso esistente tra le caratteristiche dell'effetto tunnel e la forma di energia che è capace di favorire la reazione in relazione alla posizione della barriera.

     

Neutron excitation of landau and collective modes in a magnetized plasma

Summary The response function for magnetic neutron scattering off electrons forming a one-component plasma, or jellium model, subject to a steady magnetic field, is calculated in the semi-classical limit in which Boltzmann statistics apply to the electron states. A complete expression for the response of an ideal plasma is given in a compact, closed form, amenable to numerical investigation, and including the dependence on electron parameters such as effective mass and gyromagnetic ratio. Effects due to the Coulomb interaction are discussed within the limitations of the random phase approximation. The theoretical results are used to predict the conditions that must obtain for the observation of neutron excitation of Landau and collective modes.

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Riassunto La funzione di risposta per lo scattering magnetico dei neutroni dagli elettroni che forma un plasma ad un componente, o modello di jellio, soggetto ad un campo magnetico fisso, è calcolata nel limite semiclassico nel quale la statistica di Boltzmann si applichi agli stati elettronici. Si dà un’espressione completa per la risposta di un plasma ideale in una forma compatta e chiusa adatta alla ricerca numerica e che include la dipendenza dai parametri elettronici come la massa efficace ed il rapporto giromagnetico. Si discutono gli effetti dovuti all’interazione di Coulomb entro i limiti dell’approssimazione di fase random. I risultati teorici sono usati per prevedere le condizioni che devono essere ottenute dall’osservazione dell’eccitazione dei neutroni di Landau e dei modi collettivi.

     

Interference in the photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies

Summary The problem of photodissociation (photoionization) by two close-lying frequencies (two modes of a laser or two different lasers) is examined. In the case of one bound state and one continuum the problem is solved analytically and the solution is used to show that the photodissociation (photoionization) yield is reduced due to the interference between the two competing channels (i.e. absorption from one or the other photon mode). It is also shown that the population flow into the continuum happens simultaneously with a relevant photon redistribution between the two modes.

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Riassunto Si studia il problema della fotodissociazione (fotoionizzazione) ad opera di due frequenze vicine. Nel caso di un solo stato legato accoppiato dalla radiazione ad un continuo, si ricava una soluzione analitica del problema. Tale soluzione è adoperata per mostrare che la resa del processo è ridotta a causa dell'interferenza fra i due canali competitivi (assorbimento di uno o dell'altro fotone). Si mostra anche che contemporaneamente al flusso nel continuo si verifica una ridistribuzione dei fotoni fra i due modi.

     

Biostimulation of HeLa cells by low-intensity visible light

Summary The action of low-intensity red light with λ=633 nm (a He−Ne laser, a filament lamp with light filters a dye-laser pumped by a Cu laser) on the intensity of nucleic-acid synthesis in HeLa cells 1.5 hours after irradiation has been studied. It has been shown that the DNA synthesis is stimulated similarly after irradiation both by the He−Ne laser and by an ordinary source. The RNA synthesis intensity does not alter in both cases. A high-repetition-rate radiation at λ=633 nm acts in the opposite manner: it stimulates the RNA synthesis and the DNA synthesis remains constant. The action spectra of the DNA and RNA synthesis stimulation by continuous light in the range (570÷693) nm are presented.

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Riassunto è stata studiata l'azione della luce rossa a bassa intensità con λ=633nm (un laser a He−Ne, una lampadina a filamento con filtri per la luce, un laser a colorante pompato da un laser a Cu) sull'intensità della sintesi degli acidi nucleici in cellule HeLa un'ora e mezzo dopo irradiazione. Si è mostrato che la sintesi del DNA è stimolata in modo simile dopo irradiazione sia con laser a He−Ne che da una sorgente ordinaria. La sintesi del RNA non è alterata in entrambi i casi. Una radiazione ad alta frequenza di ripetizione a λ=633 nm agisce in maniera opposta: stimola la sintesi del RNA, mentre la sintesi del DNA resta costante. Si forniscono gli spettri d'azione della sintesi di DNA ed RNA mediante luce continua nell'intervallo da 570 a 693 nm.

     

Second-harmonic generation in centro-symmetric semiconductors

Summary The crystallographic dependence of optical-second-harmonic generation (SHG) in Si and Ge single crystals is obtained with 10 ps pulses at 527 nm and at incident fluences above the threshold for laser melting of the crystal lattice. We find that the experimentally observed dependence of SHG on crystal orientation remains unchanged up to the damage limit. Observed selection rules are analysed in terms of various possible contributions.

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Riassunto Generazione della seconda armonica ottica è ottenuta nei monocristalli di Si e Ge con impulsi laser di 10 ps, a 527 nm, e con densità di energia inpingente superiore all soglia per la fuzione del reticolo cristallino. Si osserva che la seconda armonica mantiene la propria dipendenza dall' orientazione cristallografica, indipendente dal valore della densità di energia che è incidente sulla superficie cristallina, fino alla soglia del danno. Il mutamento d'intensità di generazione a secondo orientazione cristallografica e piano di polarizzazione è stato analizzato in funzione di vari contributi probabili.

     

Some effects of elastic prestress within the Earth

Summary A dynamical theory, regarding the superposition of small deformations upon large ones, is applied to the study of the prestress effects in an isotropic medium. The primary configuration is in a dynamic state and no assumption is made regarding the smallness of time derivatives of the displacement field. In this framework, a reciprocity theorem is derived and the representation theorem for the displacement field is obtained in terms of the Green's function. Body force equivalents are derived in terms of the discontinuity of the displacement across the fault surface. The ray theory is briefly reviewed and applied to the study of seismic-wave propagation in homogeneous isotropic media. The prestressed configuration in proximity of the fault surface is treated as a perturbation on seismic waves and its effects are found to be of first order in the perturbation at the origin. The wave front equation and the nodal-surface equation for compressional waves are derived and both are found to suffer significant changes due to the perturbation.

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Riassunto Ci si serve di una teoria dinamica della sovrapposizione di piccole deformazioni su deformazioni grandi per studiare gli effetti del presforzo in un mezzo isotropo. La configurazione primarie è in uno stato dinamico e non si fa alcuna ipotesi sul valore della derivata temporale del campo degli spostamenti. In questo ambito si ottiene il teorema di reciprocità ed il teorema di rappresentazione per il campo degli spostamenti in termini della funzione di Green. Si ottengono le forze di massa equivalenti in funzione della discontinuità dello spostamento attraverso la superficie di faglia. Si passa brevemente in rassegna la teoria, dei raggi e si applica allo studio della propagazione di onde sismiche in mezzi isotropi ed omogenei. La configurazione presforzata in prossimità della superficie di faglia è trattata come una perturbazione sulle onde sismiche e si trova che i suoi effetti sono del primo ordine nella perturbazione all'origine. Si ottengono l'equazioni per i fronti d'onda e per le superfici nodali nel caso delle onde di compressione e si trova che entrambe subiscono variazioni significative dovute alla perturbazione.

     

Analysis of a feedback system governed by the diffusion equation

Summary In this paper the three-dimensional diffusion equation for a pollutant's source whose discharge depends lienarly on the concentration of the pollutant at a given point is solved analytically. The situation is that one corresponding to a linear feedback system applied to a partial differential equation. The obtained results show that this system is very robust to possible changes occurring in the eddy diffusion coefficient. Furthermore, a stability analysis for the feedback solution is carried out.

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Riassunto Si risolve analiticamente l'equazione tridimensionale della diffusione per uno scarico la cui portata inquinante è fatta dipendere linearmente dal valore della concentrazione dell'inquinante ad una certa distanza dalla sorgente. La situazione descritta corrisponde alla meassa a punto di un sistema a ?retroazione? retto da una equazione alle derivate parziali. I risultati ottenuti mostrano che un tale tipo di sistema è poco sensibile alle possibili variazioni del parametro di diffusività turbolenta. Si dà inoltre un'analisi di stabilità per la soluzione del sistema reazionato.

     

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.

     

Spatial and temporal plasma inhomogeneity effects on the luminescence of highly excited GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures

Summary The effects on the luminescence lineshape of the spatial and temporal inhomogeneities of the electron-hole plasma generated by strong laser pulses in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures are experimentally investigated. It is found that inhomogeneities strongly affect the luminescence spectra and must be taken into account for a correct interpretation of the experimental data. The lineshape of the luminescence spectra is analysed using a statistical model that includes, in a simple way, the spatial and temporal inhomogeneities of the laser pulses used for excitation. A fair agreement is obtained with the experimental data; at the same time the values of the fit parameters turn out to be rather sensitive to the model assumed for describing the inhomogeneities. Therefore, caution has to be used when inferring plasma properties, such as the carrier density and temperature, from a lineshape analysis.

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Riassunto Si presenta, in questo lavoro, uno studio sperimentale degli effetti delle disomogeneità spaziali e temporali nei plasmi di elettroni e lacune generati da impulsi laser potenti in strutture a buche quantiche di GaAs/AlGaAs. Si trova che tali disomogeneità modificano fortemente gli spettri di fotoluminescenza e devono quindi essere considerate per una corretta interpretazione dei dati sperimentali. La forma di riga degli spettri di luminescenza viene analizzata mediante un modello statistico che include, in modo semplice, le disomogeneità spaziali e temporali degli impulsi laser usati per l’eccitazione. Si ottiene un accordo soddisfacente con i dati sperimentali e si trova che i valori dei parametri ottenuti dal fit dipendono in modo sensibile dal modello assunto per la descrizione delle disomogeneità. Grande cautela deve essere quindi usata nel dedurre le proprietà del plasma fotogenerato a partire da una analisi delle forme di riga.

     

Hydraulic simulation of negatively buoyant plumes

Summary The results of a hydraulic simulation of denser-than-air plumes in a neutral atmosphere are presented and discussed. The behaviour of these amission is of particular practical interest in connection with problems of geothermal drilling. The experimental data, concerning the height and the horizontal distance from the source of the maximum plume rise, as well as the distance where the plume touches ground, were compared with simple analytical formulae available in the literature. It was found that plume rise is described with sufficient accuracy by Meroney's model; for touchdown distance an empirical formula, obtained fitting the data from the present experiment, is proposed. It was seen, moreover, that in the examined range of variability of the emission parameters the best value to be adopted for the entrainment coefficient is β=0.4.

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Riassunto Si presentano e discutono i risultati di uno studio in vasca idraulica del comportamento in atmosfera neutra di getti piú densi dell'aria, di particolare interesse in relazione a problemi di perforazione di pozzi geotermici. I dati sperimentali, riguardanti il massimo sovrainnalzamento dei pennacchi, la distanza orizzontale dalla ciminiera a cui tale massimo viene raggiunto, nonché la distanza alla quale il pennacchio ricade al suolo, sono stati confrontati con semplici formule analitiche reperibili in letteratura. Si è trovato che il ?plume rise? è descritto con sufficiente accuratezza dal modello di Meroney, mentre per la distanza di ricaduta si propone una formula empirica ottenuta per interpolazione dei dati di questo esperimento. Si è visto inoltre che nell'intervallo qui esaminato di variabilità dei parametri di emissione il valore piú opportuno da assegnare al coefficiente di ?entrainment? à β=0.4.

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Computer simulation of water-plastocyanin interaction energy

Summary We have used a computer simulation method to calculate the interaction energy between water and a copper-containing protein, plastocyanin. The isoenergy maps obtained provide useful information on the hydration layer around the biomolecule. This method, furthermore, also leads to an estimation (6.4 ?) of the distance between the Cu²⁺ ion bound to plastocyanin and the nearest water molecule; on this basis we could rule out the possibility of the direct accessibility of water to the Cu²⁺ ion.

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Riassunto Si è usato un metodo di simulazione al calcolatore per calcolare l'energia d'interazione fra l'acqua ed una proteina contenente rame, la plastocianina. Le mappe iso-energetiche che ottenute forniscono informazioni utili sullo strato d'idratazione della biomolecola. Il metodo ha inoltre portato ad una stima (6.4 ?) della distanza fra lo ione Cu²⁺ legato alla plastocianina e la molecola d'acqua piú vicina; sulla base di questo risultato si esclude la possibilità di una diretta accessibilità dello ione Cu²⁺ all'acqua.

     

An integral formulation of the shallow-water equations for a rotating basin of variable depth

Summary An integral formulation of the linearized shallow-water equations for a rotating basin, able to face numerically several oceanographical problems, like the diffraction of a Kelvin wave by a bay or the tide propagation in a gulf, is presented. Some general considerations are carried out about the main features of the formulation and the existing links with other similar approaches.

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Riassunto Si presenta una formulazione integrale delle equazioni linearizzate di acqua bassa per un bacino ruotante, capace di affrontare numericamente diversi problemi oceanografici, come la diffrazione di un'onda di Kelvin da parte di una baia o la propagazione mareale in un golfo. Si espongono quindi alcune considerazioni generali circa le caratteristiche principali di questa formulazione e i suoi legami con altri approcci similari.

     

Transition radiation from polarization charges

Summary A treatment of transition radiation is presented. This is based on the fields produced by the polarization charges in the radiation zone. These charges are extracted from the exact forms of the fields which were derived previously. A distinction is found between the radiation in the forward and in the backward regions. This would call for experimental verification. Comparison with other treatments shows similarity in the general features but important differences in the details.

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Riassunto Si presenta una trattazione della radiazione transitoria. Essa è basata sui campi emessi nella regione asintotica dalle cariche di polarizzazione. Queste cariche sono estratte dalle forme esatte di campi che erano stati precedentemente derivati. Si verifica una distinzione chiara fra la radiazione nella direzione avanti e indietro. Questo neccesiterebbe una verifica sperimentale. Il confronto con altri trattamenti mostra una somiglianza nelle linee generali ma anche importanti differenze nei dettagli.

     

Phenomenological models for nitrogen transport in tissues

Summary Transfer mechanisms and critical pressures are essential elements in decompression calculations and staged procedures. By coupling a multitissue transfer model to fitted critical pressures, decompression data can be synthesized for rapid numerical implementation in applications. Parametric fits to the critical nitrogen pressures are generated for the six tissue compartments (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) at seal-evel with both linear and constant-pressure ratio extrapolations to altitude conveniently effected with the barometer equation. The macroscopic model used to transfer nitrogen in tissues is described and functional forms of the fit equations are motivated. Accurate exponential representations for mantle pressures and the well-known Cross altitude factors are also generated. Fitted critical tensions vary inversely as the approximate fourth root of the tissue half-life and increase linearly with depth. Air mantle pressures decrease exponentially with altitude and inverse temperature. Using bounce dive constraints, a set of single-tissue decay coefficients, which increase logarithmically with depth, are extracted from depth-dependent decompression criteria and contrasted with corresponding multitissue decay parameters. Bend statistics and a decompression titration experiment, which predicts decreasing critical ratios at depth, are discussed. Overlapping predictions of the models and correlations with experiment are identified.

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Riassunto I meccanismi di trasferimento e le pressioni critiche sono elementi essenziali nei calcoli della decompressione e nelle procedure a stadi. Accoppiando un modello di trasferimento a molti tessuti e pressioni critiche adattate, i dati di decompressione possono essere sintetizzati per un rapido incremento numerico nelle applicazioni. Approssimazioni parametriche alle pressioni critiche dell'azoto sono generate per sei componenti del tessuto (5, 10, 20, 40, 80, 120 min) a livello del mare con estrapolazioni sia lineari che a pressione costante del rapporto ad un'altitudine convenientemente ottenuta con l'equazione barometro. Si descrive il modello macroscopico per trasferire azoto nei tessuti e si forniscono le motivazioni delle forme funzionali delle equazioni di approssimazione. Sono anche prodotte accurate rappresentazioni esponenziali per pressioni mantello ed i ben noti fattori di altitudine di Cross. Le tensioni critiche approssimate variano inversamente come la radice quarta approssimata della vita media del tessuto ed aumentano in maniera lineare con la profondità. Le pressioni del mantello d'aria diminuiscono esponenzialmente con l'altitudine e la temperatura inverse. Usando costanti di immersione di rimbalzo, un gruppo di coefficienti di decadimento di singoli tessuti, che aumentano logaritmicamente con la profondità, è estratto dai criteri di decompressione dipendenti dalla profondità ed è in contrasto con il parametro di decadimento a molti tessuti. La statistica dei piegamenti ed un esperimento di titolazione della decompressione, che prevede rapporti critici decrescenti in profondità, sono discussi. Si identificano le previsioni sovrapposte dei modelli e correlazioni con l'esperimento.

     

Thermally averaged orbital diamagnetism of a localized wigner oscillator

Summary Electron crystallization due to sufficiently strong Coulomb repulsions leads to a model of electrons oscillating about lattice sites in harmonic potentials. We have studied the orbital diamagnetism of such a localized Wigner oscillator in an applied magnetic field of arbitrary strength. The two contributions from orbital angular momentum and from Langevin-Pauli behaviour are separately calculated using Feynman's theorem. Possible relevance to the melting curve of the Wigner crystals in a magnetic field is pointed out.

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Riassunto La localizzazione di elettroni per effetto di repulsioni coulombiane sufficientemente forti porta ad un modello di elettroni che oscillano attorno a siti reticolari in potenziali armonici. Si studia il diamagnetismo orbitale di un siffatto oscillatore localizzato di Wigner in campo magnetico d'intensità arbitraria. Il contributo dovuto al momento angolare orbitale e quello di Langevin-Pauli sono calcolati separatamente mediante il teorema di Feynman. Si discute la possibile connessione dei risultati con il problema della curva di fusione del cristallo di Wigner in campo magnetico.

     

Final-state effects on the assignment of boronK-shell spectra in BF3 molecules

Summary Extensive, bound-state calculations for the electronic ground state of the BF₃ molecule are reported and a simple model is employed to generate its ionic state associated with aK-shell vacancy in the boron atom. The rearrangement of the molecular-charge distribution that follows the initial ionization process is examined within the present model and its effect on the full boron X-ray absorption spectra is discussed. The inadequancy of band classifications which are based only on initialstate calculations in providing anything more than qualitative results is again observed and analysed.

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Riassunto Si riportano estesi calcoliab initio per gli stati elettronici legati della molecola del BF₃ nel suo stato fondamentale e si descrive un modello semplice che permette di ottenere gli stati ionici relativi ad una vacanza nel guscioK dell’atomo di boro. Si esaminano il processo di riarrangiamento della distribuzione di carica molecolare che ha luogo dopo la ionizzazione iniziale ed i suoi effetti sullo spettro di assorbimento X relativo all’atomo centrale. Si evidenzia ed analizza il valore puramente qualitativo di ogni assegnazione delle righe di assorbimento che sia basata unicamente sulla struttura dello stato iniziale non perturbato.

     

Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

Sommario: I siti di legame con l'antigene degli anticorpi sono costituiti principalmente da sei anse, le RDC (Regioni determinante la complementarietà). La conformazione della catena principale di cinque di queste anse è descritta dal modello delle “strutture canoniche”, secondo il quale le catene principali di queste anse possiedono un repertorio di conformazioni limitato e discreto. Le conformazioni osservate per l'ultima ansa (RDC3 della catena pesante) sono molto più variabili, e qui ci limitiamo a distinguere fra le conformazioni di questa regione più vicine all'impalcatura. Dato il rapido aumento nella popolazione di strutture delle immunoglobuline nella banca dati, sarebbe utile avere un metodo automatico per identificare le strutture canoniche di un anticorpo. Abbiamo scritto un programma che accetta in entrata le coordinate di una struttura di un anticorpo, e assegna le strutture canoniche delle anse. Il programma utilizza (1) un insieme delle strutture di anticorpi conosciute e la definizione delle RDC in tutte queste strutture, e (2) le coordinate degli esempi che ci forniscono la definizione di ciascuna struttura canonica.

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Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

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Ricevuto il 10 Agosto 1999     

Stochastic modelling of solar-radiation data

Summary Daily global solar-radiation sequences are studied for Italy. We show that the experimental data can be described as a first-order autoregressive stochastic process independent of locality or season: the only climatic information needed is the monthly average of the clearness index. We also show that the clearness index sequences can be transformed in sequences with normal distribution but with the same autocorrelation properties; it is then easy to construct synthetic sequences of radiation data with the same statistical properties as the real data, useful for performance prediction of solar systems.

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Riassunto Si analizzano le serie temporali dei valori giornalieriK _T (rapporto tra la radiazione solare globale su superficie orizzontale e la radiazione extra-atmosferica) per il territorio italiano. Si dimostra che i dati possono essere descritti con processi stocastici autoregressivi del primo ordine indipendentemente dalla località o stagione: la sola informazione necessaria è il valore medio mensile dei rapportiK _T . Si dimostra inoltre che le successioni dei valoriK _T possono essere trasformate in successioni con funzione di distribuzione normale e con le stesse caratteristiche statistiche di autocorrelazione dei dati originari; in tal modo è poi possibile costruire successioni di dati di radiazione, di lunghezza pari al numero di giorni in un mese e con le stesse proprietà statistiche dei dati sperimentali, utili per il calcolo delle prestazioni di sistemi solari.

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Series solutions of the dispersion relation for linear water waves

Summary A review is given of various existing approximate solutions of the dispersion relation for linear water waves, along with some new series representations. A general method is also provided to get the wanted accuracy in the desired wave number range.

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Riassunto Si presenta una rassegna di varie formule atte ad approssimare la soluzione della relazione di dispersione per onde marine superficiali in regime lineare, insieme ad alcune nuove rappresentazioni in serie. Si fornisce anche un metodo generale per ottenere l'accuratezza desiderata nel campo di numeri d'onda voluti.