Di Maria Heibel – Nogeoingegneria.com

Bernard Vonnegut e il brevetto US3019989 : “Atmospheric Space Charge Modification”

Il brevetto US3019989A, intitolato “Atmospheric Space Charge Modification”, descrive un metodo per modificare la carica elettrica spaziale dell’atmosfera su vaste aree, con l’obiettivo dichiarato di attenuare, neutralizzare o intensificare temporali e tornado. Fu depositato nel 1954 da Bernard Vonnegut per Arthur D. Little Inc. e concesso nel 1962.

Il brevetto considera la Terra e la ionosfera come i due elettrodi di un gigantesco condensatore atmosferico. Secondo l’ipotesi illustrata nel documento, i moti convettivi delle nubi trasportano particelle cariche — ioni, nuclei di condensazione, goccioline, cristalli di ghiaccio e grandine — contribuendo alla separazione delle cariche nei temporali.

L’invenzione mira quindi a intervenire sulla quantità e sul segno delle cariche presenti nell’aria, modificando il cosiddetto space charge, cioè la densità di carica elettrica distribuita nel volume atmosferico.

Il sistema prevede una rete di stazioni distribuite su aree molto estese, dell’ordine di almeno 1.000 miglia quadrate — circa 2.600 km² — e preferibilmente fino a circa 10.000 miglia quadrate.

Le stazioni dovrebbero:

– generare particelle fini o utilizzare aerosol già presenti nell’aria;

– impartire a tali particelle una carica elettrica positiva o negativa;

– immetterle nell’atmosfera, sfruttando correnti ascensionali e vento;

– collocarsi eventualmente a monte del temporale, così che le particelle vengano trasportate verso la nube.

Il tasso di immissione di carica indicato nelle rivendicazioni è compreso tra circa 1 e 20 microampere per miglio quadrato.Per caricare le particelle il brevetto propone diversi sistemi:

– scariche a corona prodotte da fili o punte ad alta tensione;

– fonti radioattive;

– fiamme o filamenti riscaldati;

– induzione elettrostatica;

– elettrizzazione per attrito;

– aerosol artificiali prodotti tramite spruzzatura, condensazione o reazioni chimiche.

Il documento propone anche fili sospesi tramite palloni o aquiloni. I fili, estendendosi nell’atmosfera, produrrebbero scariche a corona e contribuirebbero a modificare il campo elettrico locale.Effetto previsto sui temporaliL’invenzione contempla due modalità opposte.

Il brevetto si basa in parte su ipotesi sull’elettrificazione dei temporali e sulla possibile natura elettrica dei tornado. Descrive un’architettura tecnica e una serie di rivendicazioni per tentare di farlo. Inoltre, il brevetto è ormai scaduto e non fornisce evidenza di un’applicazione operativa su scala meteorologica.

Esperimenti successivi al brevetto

Il brevetto non rimase solo teorico. Tra la fine degli anni Cinquanta e l’inizio degli anni Sessanta Vonnegut, insieme a C.B. Moore e ad altri collaboratori, realizzò esperimenti sul campo per verificare la possibilità di modificare lo space charge atmosferico. Furono utilizzati lunghi fili orizzontali (fino a 14 km) mantenuti a tensioni dell’ordine di 10–20 kV, capaci di generare correnti di corona di circa 1 milliampere. Le misure, effettuate anche da aereo, mostrarono che la carica artificiale si miscelava rapidamente nello strato limite e produceva perturbazioni significative del gradiente di potenziale elettrico di bel tempo fino a 10 km e più sottovento. Quando era presente convezione, la carica veniva trasportata verso l’alto dalle correnti ascensionali.

Esperimenti condotti nel 1960 in Illinois dimostrarono inoltre che i cumuli di bel tempo che si formavano nelle zone in cui era stata rilasciata carica artificiale presentavano variazioni nette di polarità e intensità del campo elettrico rispetto a nubi simili formatesi nelle vicinanze. Questi risultati, pubblicati su Journal of Geophysical Research (1961 e 1962), confermarono che era possibile influenzare l’elettrificazione iniziale delle nubi modificando lo space charge di partenza. Non dimostrarono, tuttavia, la capacità di controllare temporali maturi o tornado.

Il brevetto si inserisce in un filone di ricerca più ampio. Nel 1960 Vonnegut pubblicò l’articolo “Electrical theory of tornadoes”, in cui sosteneva che l’energia elettrica di un temporale intenso potesse contribuire alla formazione e al mantenimento di un tornado, sia attraverso riscaldamento locale dell’aria sia attraverso l’accelerazione di particelle cariche. L’idea di intervenire sullo space charge atmosferico era quindi coerente con questa visione: se la carica di partenza influenza l’elettrificazione della nube, modificarla poteva, in ipotesi, ridurre la probabilità di fenomeni estremi.

In sintesi, US3019989A descrive una forma di modificazione meteorologica elettrica: una rete di generatori dovrebbe alterare la carica spaziale dell’atmosfera per influenzare l’elettrificazione delle nubi e, secondo l’ipotesi dell’inventore, attenuare o rafforzare temporali e tornado.

Si tratta di una proposta davvero notevole per gli anni Cinquanta. Bernard Vonnegut cercava di collegare l’elettrificazione delle nubi, la fisica delle scariche atmosferiche e la modificazione meteorologica in un unico schema sperimentale. Gli esperimenti successivi mostrarono che la tecnica era realizzabile e capace di influenzare l’elettrificazione delle nubi giovani, ma non che fosse possibile “spegnere” o “accendere” temporali e tornado su scala meteorologica.

Dati su Vonnegut

Bernard Vonnegut lavorò praticamente fino alla fine della sua vita: morì il 25 aprile 1997, a 82 anni. Non si ritirò in realtà mai dall’attività scientifica.  Dopo il pensionamento ufficiale del 1985, continuò a pubblicare e a collaborare con altri ricercatori.

Principali tappe della carriera

1945–1950 circa: lavorò presso i laboratori di ricerca della General Electric a Schenectady. Nel 1946 scoprì che lo ioduro d’argento poteva agire come nucleo di congelamento nelle nubi, una scoperta fondamentale per lo sviluppo della semina delle nubi.

1952–1967: trascorse circa quindici anni presso la società di ricerca Arthur D. Little, occupandosi di elettricità atmosferica, precipitazioni artificiali, fulmini e modificazione meteorologica.

Dal 1967: entrò nell’Atmospheric Sciences Research Center e nel Dipartimento di Scienze dell’atmosfera della State University of New York ad Albany, dove divenne Distinguished Professor.

Dopo il 1985: pur essendo formalmente in pensione, pubblicò più di trenta lavori e rimase attivo nella ricerca.

1996–1997: pubblicò ancora lavori su raffreddamento evaporativo, correnti discendenti nei cumulonembi, elettrificazione delle nubi e misurazione delle precipitazioni. Due articoli erano ancora in corso di pubblicazione al momento della sua morte.

Nell’ultima fase della sua carriera si concentrò soprattutto su:

– elettrificazione dei temporali;

– fulmini e fenomeni luminosi associati;

– correnti ascensionali e discendenti nei cumulonembi;

– scambi tra troposfera e stratosfera;

– fisica della grandine e delle precipitazioni;

– problemi metodologici nella ricerca sull’elettricità atmosferica.

Quindi, Vonnegut rimase scientificamente attivo fino al 1997. La sua produzione tarda mostra che continuava a pubblicare e a proporre interpretazioni originali anche dopo il pensionamento formale. È inoltre interessante che la sua attività comprendesse sia ricerche applicate — come la semina delle nubi — sia studi più speculativi sull’interazione tra elettricità atmosferica, temporali e tornado. Bernard Vonnegut depositò o co-depositò circa 28 brevetti statunitensi tra il 1945 e il 1987. La lista ufficiale dell’Università di Albany comprende dispositivi per la meteorologia, la fisica degli aerosol, la misurazione dei fluidi, l’elettricità atmosferica e la strumentazione scientifica. 

Brevetti principali

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