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.

     

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.

     

The fully relativistic dielectric tensor for electron cyclotron interaction in a Maxwellian plasma

Summary A thorough analytical and numerical study of the fully relativistic dielectric tensor relevant to the electron cyclotron propagation and absorption in a Maxwellian plasma is presented for arbitrary values of the wave refractive index parallel to the equilibrium magnetic field. Both the Hermitian and the anti-Hermitian part are calculated relativistically and, in particular, as for the anti-Hermitian part, the finite Larmor radius effects are accounted for to any order. Limiting forms are obtained along with a detailed numerical comparison with the nonrelativistic form.

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Riassunto Si calcola, sia analiticamente che numericamente, il tensore dielettrico completamente relativistico di rilevanza nella propagazione e nell'assorbilnento ciclotronico elettronico in un plasma maxwelliano, per valori arbitrari dell'indice di rifrazione parallelo al campo magnetico di equilibrio. Si tien conto degli effetti relativistici sia nella parte Hermitiana che nella parte anti-Hermitiana, in questa ultima pure gli effetti di raggio di Larmor finito sono inclusi a tutti gli ordini. Si ottengono e si discutono limiti significativi e si presenta un dettagliato confronto numerico con la forma non relativistica del tensore dielettrico.

     

Electrohydrodynamic stability of a fluid layer. Effect of a tangential periodic field

Summary The electrohydrodynamic stability of a fluid layer influenced by a periodic tangential electric field is studied. The model allows for general forms of deformations of the interface. Two simultaneous ordinary differential equations of Mathieu type are obtained. The coupled equations are solved by the method of multiple-scale perturbations for small electric-field amplitude and stability conditions are discussed. It is found that the tangential field has a stabilizing effect except at resonance points. Graphs are drawn to illustrate the resonance regions in a parameter space. The tangential periodic field cannot stabilize a system which is unstable under a constant electric field.

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Riassunto Si studia la stabilità elettrodinamica di una strato fluido influenzato da un campo elettrico tangente periodico. II modello tien conto delle forme generali di deformazioni dell’interfaccia. Si ottengono due equazioni simultanee differenziali ordinarie del tipo di Mathieu. Le equazioni accoppiate sono risolte col metodo delle perturbazioni su scala multipla per piccola ampiezza di campo, elettrico e si dicutono le condizioni di stabilità. Si è trovato che il campo tangente, ha un effetto stabilizzante eccetto nei punti di risonanza. I grafici sono fatti per illustrare le regioni di risonanza in uno spazio di parametri. Il campo periodico tangente non può stabilizzare un, sistema che è instabile in un campo elettrico costante.

     

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.

     

Temperature phase diagram of a quantum spin-1 Ising-like model with multipolar couplings

Summary A quantum spin-1 Ising-like model with dipolar as well as quadrupolar interactions and with an external field coupled to both dipole and quadrupole components is analysed in terms of an improved version of the mean-field theory (which has the usual mean-field theory as its zeroth order). The critical-surface equations in the complete phase space (temperature and field components) are explicitly derived by a Landau expansion at the lower order of the theory. Moreover, the full phase diagram is numerically described at the second order. The expressions for the free energy and the magnetization are given in detail.

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Riassunto Utilizzando una versione migliorata della teoria di campo medio (che ha come approssimazione d'ordine zero l'usuale teoria di campo medio) si analizza un modello quantistico tipo Ising di spin 1 con interazioni dipolari e quadrupolari e con un campo esterno accoppiato sia alle componenti di dipolo che di quadrupolo. Le equazioni delle superfici critiche nel diagramma di fase completo (temperatura e componenti di campo) sono derivate esplicitamente all'ordine piú basso della teoria. Il diagramma di fase completo all'ordine due è descritto numericamente. Le espressioni per l'energia libera e la magnetizzazione sono fornite in dettaglio.

     

Plane and cylindrical shock waves in magnetogasdynamics

Summary The Chisnell-Chester-Whitham method has been used to study the propagation of diverging plane and cylindrical shock waves through an ideal gas in the presence of a magnetic field having only constant axial and azimuthal components, simultaneously for both weak and strong cases. By assuming an initial density distribution ϱ₀ = ϱ′r ^−W , where ϱ′ is the density at the plane/axis of symmetry andw is a constant, the analytical expressions for shock velocity and shock strength have been obtained. The expressions for the pressure, the density and the particle velocity immediately behind the shock have been derived for both the cases.

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Riassunto Il metodo di Chisnell-Chester-Whitham è stato usato per studiare la propagazione di onde d’urto divergenti cilindriche e piane attraverso un gas ideale in presenza di un campo magnetico che ha solo componenti costanti assiali e azimutali, contemporaneamente per casi deboli e forti. Assumendo una distribuzione di densità iniziale ϱ₀ = ϱ′r ^−W , dove ϱ′ è la densità al piano/asse di simmetria ew è una costante, si sono ottenute le espressioni analitiche per la velocità d’urto e la forza d’urto. Le espressioni per la pressione, la densità e la velocità delle particelle immediatamente dopo l’urto sono state determinate per entrambi i casi.

     

Further developments of a general method for deducing average hourly insolations from average daily insolations

Summary The hourly solar-radiation values, global and diffuse, recorded during nine years in the town of Genua and at Monte Capellino and during seven years in the town of Macerata, in Italy, have been used to find simple expressions which give the hourly and daily solar irradiations in average sky conditions. It is then shown how the long-term average hourly, direct and diffuse, irradiation can be deduced with good accuracy by using, solely, the knowledge of the long-term average daily, direct and diffuse, irradiations, respectively. The long-term averages have been calculated, with an original method, on a time basis of six days instead of the monthly time basis, as is usual in the literature. Finally, the correlation between long-term averages of diffuse and global solar radiation is analysed and discussed.

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Riassunto L'analisi dei valori orari della radiazione solare, globale e diffusa, registrati per nove anni nella città di Genova e sul Monte Capellino e per sette anni nella città di Macerata, in Italia, ha permesso di trovare semplici espressioni che danno i valori degl'irraggiamenti solari, orari e giornalieri, in condizioni di cielo medie. è quindi mostrato come il valore orario della radiazione diretta e diffusa, mediato su tempi lunghi, possa essere dedotto, con buona approssimazione, dalla sola conoscenza del valore giornaliero della radiazione, rispettivamente diretta e diffusa, mediato su tempi lunghi. Le medie su tempi lunghi sono state calcolate applicando una metodologia originale, sulla base di periodi di sei giorni invece che su quelle, abituale nella letteratura, di periodi di un mese. Infine è stata analizzata e discussa la correlazione fra i valori giornalieri di radiazione diffusa, mediati su tempi lunghi, e i valori orari di radiazione globale, pure mediati su tempi lunghi.

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Work supported by CNR-Progetto Finalizzato Energetica, S.P. RERE, Tema N, under contract 80.00936.92.     

Propagation of a transient electromagnetic disturbance in an inhomogeneous, collisional, Magnetized plasma

Summary The time response of an anisotropic, inhomogeneous magnetized plasma to a time-dependent externally applied electric field is studied. The plasma is considered as a conducting medium embedded in a static magnetic fieldB _o, with finite and constant parallel conductivity σ_∥ and normal conductivity σ_⊥ exponentially varying; a constant ion polarization conductivity (σ_pol) normal toB ₀ is also included. The driving termE ₀ is assumed to be normal to the ambient magnetic field, with a space dependence only in the (E ₀, B₀)-plane (two-dimensional case). The problem is treated as an initial (in time) and boundary (in space) value problem, and an analytic solution is obtained for the time response of the system to a unit step of electric field; the solution for any other driving field is then given via a convolution integral. This model can be used in particular to study the propagation through the ionosphere of ULF waves generated by the motion of an artificially created ion cloud in the upperF region. Moreover, the mathematical technique is rather general, so it may be used also for different plasma models.

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Riassunto Si presenta lo studio della risposta temporale (transitorio) di un plasma magnetizzato, anisotropo e inomogeneo ad un campo elettrico esterno impresso. Il plasma è trattato come un mezzo conduttore, immerso in un campo magnetico staticoB ₀, la cui conducibilità elettrica parallela al campo magnetico σ_∥ è costante, mentre la conducibilità normale σ_⊥ varia esponenzialmente nello spazio; si considera inoltre una conducibilità dovuta alla polarizzazione degli ioni (σ_pol) costante e normale aB ₀. Il campo impressoE ₀ è assunto normale al campo magnetico ambiente con dipendenza spaziale solo nel piano (E ₀, B₀) (caso bidimensionale). In queste ipotesi si perviene ad un problema ai valori iniziali e al contorno, e si deriva una soluzione analitica per la risposta transitoria del sistema ad un gradino di campo elettrico impresso; la soluzione per una qualsiasi funzione di campo applicato è data come integrale di convoluzione con la risposta al gradino. Questo modello può essere usato, in particolare, per studiare la propagazione attraverso la ionosfera di un'onda ULF generata dal moto di una nuvola ionica creata artificialmente nella parte superiore della regioneF. Un ulteriore interesse deriva dal fatto che, essendo la tecnica matematica utilizzata molto generale, questa può essere applicata pure a differenti modelli di plasma.

     

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.

     

Energy-containing eddies in the strait of Messina

Summary The velocity field, measured by Vercelli (1922-23) in the Strait of Messina hourly at six depths, is analysed to determine the size and the intensity of the energy-containing eddies. The analysis is performed by separating the turbulent component of the velocity field from the deterministic tidal component. The intensity of the turbulence is given by the averaged square of the aleatoric velocities. The size of the eddies is computed through correlation of the aleatoric velocities at different depths. Results show that the intensity of the turbulent field velocity is of the order of (50⤜60) cm s⁻¹, while the size of the eddies is of the order of (20⤜45) m, reaching sometimes 70 m. These eddies are far beyond the inertial range predicted by the Kolmogorov theory. The eddies are due to Kelvin-Helmoltz shear instabilities between the surface and the deeper water.

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Riassunto Le velocità misurate da Vercelli (1922-23) nello Stretto di Messina con intervalli prari, a sei differenti profondità, sono usate per studiare la forma e l'intensità dei vortici portatori di energia. Si separa dapprima il campo deterministico delle velocità dal campo turbolento, la cui intensità è data dalla radice dell'energia dei fenomeni aleatori. La dimensione spaziale è data dalle correlazioni tra campi turbolenti osservati a profondità differenti. Ne risulta che l'intensità della velocità turbolenta raggiunge (50⤜60) cm s⁻¹ e le dimensioni sono (20⤜45) m ma possono arrivare a 70 m. Questi vortici sono lontani dalle dimensioni richieste dalla teoria di Kolmogorov e son dovuti a instabilità di Kelvin-Helmoltz tra gli strati di acqua che fluiscono a Messina.

     

Confronto critico tra kriging e analisi oggettiva

Riassunto Per la ricostruzione e la rappresentazione grafica di grandezze ambientali si fa spesso ricorso alla mappatura di isolinee. Per questo sono richiesti degli efficienti strumenti di interpolazione in grado di descrivere in modo obbiettivo e corretto il fenomeno in esame. In questo contesto la tecnica di interpolazione stocastica basata sulla teoria delKrigeage, applicata per lo più a fenomeni geologici in generale e idrologici, rappresenta un valido strumento automatico capace di produrre le mappe delle variabili in studio e del relativo intervallo di confidenza di ricostruzione. Analogo modello interpolativo è quello chiamato analisi oggettiva e prevalentemente adottato in campo metereologico-oceanografico. Entrambi i metodi ricostruiscono in modo obbiettivo le variabili in esame basandosi su due ipotesi statistiche: la convarianza dei dati osservati (variogramma) e il ?trend? dell'evento. Vengono qui confrontate le due tecniche, sia nel loro sviluppo teorico che nell'applicazione a due tipi di diversa informazione sperimentale (geologica ed oceanografica). Dall'esame complessivo che viene effettuato si conclude che i due metodi sono sostanzialmente identici. L'analisi oggettiva presenta comunque maggior generalità in quanto può essere applicata a campi dipendenti dal tempo.

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Summary Equicontour-line maps are often used in the reconstruction and in the graphic display of environmental phenomena. Effective and reliable interpolator tools are required to do this in the best objective manner. The stochastic-interpolation procedure based on the kriging technique satisfied this requirement and it is mostly applied to geological and hydrological problems. Along with the equicontour-plot map, the map of the standard deviation σ is given and provides the degree of reliability of the variable field reconstructed. A similar interpolation procedure, commonly used in meteorological-oceanographical fields, is called objective analysis. Both methods objectively reproduce the event under study, based upon two principal statistical hypotheses: the covariance of experimental data (variogram) and the trend of the occurrence. In this paper the two techniques are compared, either in their theoretical development, or in their application to the two different experimental data (geological and oceanographic). From the discussion which follows it can be concluded that the two methods are substantially identical. The objective analysis shows however more generality because it could be applied to time-dependent fields.

Lavoro eseguito nell'ambito del Progetto ?Sistema Lagunare Veneziano?.     

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.

     

The origin of the solar system and stochastic electrodynamics

Summary The formulation of the magnetic field of rotating bodies, obtained within the framework of stochastic electrodynamics, and Hoyle's mechanism for the transfer of angular momentum are used in the proposed model of the origin of the solar system. The ensemble of numerical results obtained is in good agreement with observations.

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Riassunto La formulatione del campo magnetico dei corpi rotanti, ottenuta nell'ambito dell'elettrodinamica stocastica, e il meccanismo di Hoyle per il trasferimento del momento angolare si usano nel modello proposto dell'origine del sistema solare. L'insieme dei risultati numerici ottenuti è in buon accordo con le osservazioni.

     

Surface wave propagation in a channel connecting two basins

Summary Surface waves propagating through a channel connecting two basins are both reflected and diffracted. A numerical method is presented to solve the problem for short waves in a rectangular channel of constant depth, based upon the solution of contour integral equations. The numerical effort required is dependent on the total length of the ends of the channel, but not on the channel length, as is the case, on the contrary, for other methods (finite differences and finite elements) that become prohibitive in the short-wave limit. The case of a rectangular channel with length and width in ratio 2∶1 and the internal end partially closed by a jetty is examined in some detail.

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Riassunto Le onde superficiali che si propagano attraverso un canale di connessione fra due bacini sono tanto riflesse che diffratte. Gli autori presentano un metodo numerico fondato su una formulazione integrale del problema, particolarmente adatto allo studio del comportamento di onde corte che si propagano lungo un canale rettangolare a profondità costante. Si rileva che lo sforzo numerico dipende dalla lunghezza complessiva delle imboccature del canale, ma non dalla lunghezza del canale stesso, a differenza di quanto avverrebbe invece qualora si adottassero altri metodi numerici (delle differenze finite o degli elementi finiti), che diverrebbero proibitivi sulle onde corte. Si è studiato in particolare il caso di un canale rettangolare con lunghezza doppia della larghezza e parzialmente chiuso da un molo all’estremità di connessione col bacino interno.

     

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.

     

The Chernobyl accident: the radioactive contamination in the area of Lake Como and in other Northern Italy sites

Summary The radioactive cloud released during the Chernobyl accident reached the Po Plain and Lombardy in the night of April 30, 1986; the cloud remained in the northern Italian skies for a few days and then disappeared either dispersed by winds or washed by rains. The evidence in the atmosphere of radionuclides as tellurium, iodine, cesium was promply observed by the Istituto di Fisica. The intense rain, in the first week of May, washed the radioactivity and the fallout contaminated the land, soil, grass and vegetables. The present work concerns the overall contamination of the Northern Italy territory and in particular the radioactive fallout in the Alpine region. Samples of soil have been measured at the gamma-spectroscope; a linear correlation is found between the radionuclide concentration in soil samples and the rain intensity, when appropriate deposition models are considered. A number of measurements has been done on Lake Como ecosystem: sediments, plankton, fishes and the overall fallout in the lake area have been investigated.

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Riassunto La nube radioattiva sprigionatasi nel corso dell'incidente al reattore nucleare di Chernobyl si è dispersa nei cieli lombardi fra la notte del 30 aprile 1986 e i primi giorni di maggio. La presenza di radioelementi nell'aria—tellurio, iodio, cesio—è stata osservata dalle numerose stazioni operanti nella pianura padana. Le piogge dei primi giorni di maggio, cadute soprattutto nelle zone prealpine, hanno trascinato al suolo consistenti quantità di radioelementi. Al fine di rilevare la correlazione fra pioggia e ricadute sono stati prelevati oltre un centinaio di campioni di terreno; i contenuti di radioelementi, e in particolare il cesio, sono misurati a mezzo di spettrometro gamma e risultano in buon accordo con i modelli di deposizione. Si rilevano particolarmente elevati i livelli di ricaduta nella zona del lago di Como e delle adiacenti vallate; un esame dei contenuti di radioelementi nell'ecosistema lacustre completa l'analisi.

     

Negatively buoyant plume dispersion: a comparison of simple mathematical models, hydraulic simulations and field data

Summary The ground-level concentration distribution for negatively buoyant gases of various densities, emitted from stacks with heights, diameters and exit velocities varying in the typical range of geothermal drilling activities, was studied by means of hydraulic simulations performed in neutral conditions at different flow speeds. These measurements, and a few others taken in the field in nearly neutral and unstable atmosphere during tests of CO₂ release from a geothermal well, were compared with the values expected from a Gaussian formula corrected for denser-than-air, tilted plumes. For calculating theoretical concentrations, three couples of horizontal and vertical plume standard deviations as functions of downwind distance from source were employed: those given by Singer-Smith and Briggs and a third one obtained by our group during a previous water channel experiment. Also the maximum ground-level concentration and its distance from the source were measured in each simulation and compared with the prediction of our Gaussian formula, as well as with a best-fit expression given by Meroney. The concentration pattern χ(x, y, 0) given by the corrected Gaussian formula proved to be in good agreement with experimental data, especially in association with Singer-Smith's or our sigmas. When only maximum g.l. concentrations are needed, also the simple formula suggested by Meroney can give a good approximation.

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Riassunto Una serie di simulazioni in vasca senza stratificazione, condotte a varie velocità della vena idraulica, ha permesso di studiare la distribuzione di concentrazione al suolo dovuta a gas con varie densità maggiori di quella dell'aria, emessi da ciminiere con altezze, diametri e velocità di efflusso variabili entro intervalli tipici delle attività di perforazione geotermica. Queste misure, ed alcune altre ottenute in campo in condizioni di atmosfera circa neutra e instabile durante prove di rilascio di CO₂ da un pozzo geotermico, sono state confrontate con i valori attesi in base ad una formula gaussiana corretta per pennacchi inclinati. Nel calcolo delle concentrazioni teoriche si sono impiegate tre diverse coppie di espressioni per le deviazioni standard orizzontale e verticale del pennacchio: quelle date da Singer-Smith e Briggs ed una terza ottenuta dal nostro gruppo durante una precedente esperienza in canale idraulico. In ciascuna prova si è misurata anche la concentrazione massima al suolo e la sua distanza dalla sorgente; queste quantità sono state raffrontate con le previsioni della formula gaussiana e con una espressione empirica proposta da Meroney. Il campo di concentrazione χ(x, y, 0) dato dalla formula gaussiana corretta è risultato in buon accordo con le misure, specialmente se associato alle sigma di Singer-Smith o alle nostre. Quando sia sufficiente una valutazione della concentrazione massima, anche la semplice formula di Meroney può dare una buona approssimazione.

     

Measurement of temperature distribution in thermocapillary instability

Summary We report the measurement of the temperature field inside a fluid layer with a free surface, heated from below, in the unstable regime (thermocapillary instability or Marangoni effect). The measurements have been done when the convective flow was time dependent. We show the evolution of the temperature spatial distribution in the periodic and biperiodic regimes. We also discuss the main differences of the temperature field between Rayleigh-Benard and Marangoni instabilities.

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Riassunto Si riporta la misura del campo di temperatura in uno strato di fluido scaldato dal di sotto e con una superficie libera nel regime instabile (instabilità termocapillare o effetto Marangoni). Le misure sono state effettuate quando il moto convettivo non era stazionario. L’evoluzione della distribuzione spaziale della temperatura è stata seguita nel regime periodico e biperiodico. Si discutono inoltre le prineipali differenze del campo di temperatura fra l’instabilità di Rayleigh-Benard e quella di Marangoni.