Volare nel blu, irraggiato di blu.

Riceviamo e ripubblichiamo volentieri questo contributo. L’originale, in lingua inglese, è disponibile a questo link.

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Aggiornamento 29/7/2025: abbiamo pubblicato sul nostro canale Instagram alcuni quiz sulle tematiche trattate da questo articolo. Trovate i quesiti e le relative risposte in coda all’articolo.

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di Riccardo Bevilacqua

Vi siete mai chiesti come sarebbe galleggiare in un mare di radiazioni? Il modo migliore per scoprirlo è prenotare un biglietto aereo! Quando voliamo, siamo esposti a livelli di radiazioni molto più alti rispetto a quelli solitamente consentiti da leggi e regolamenti, qui sul pianeta Terra. Questa è la cosa interessante per me: mentre la maggior parte degli stati regola per legge e con attenzione l’esposizione alle radiazioni ionizzanti, salire su un aereo, anche con bambini piccoli (non so i vostri, ma mia figlia adora volare!), che sia per una vacanza o per lavoro, non ci preoccupa affatto, anche se i ratei di dose possono aumentare significativamente ad alta quota.

Ma non fraintendermi: non sto dicendo di smettere di volare! Il punto non è che prendere l’aereo sia pericoloso a causa delle radiazioni, ma piuttosto che la nostra percezione del rischio legato alle radiazioni dipende fortemente dal contesto in cui ci troviamo. E’ piuttosto raro che qualcuno si metta a pensare all’esposizione alle radiazioni durante un volo, ma probabilmente faremmo un passo indietro se ci chiedessero di accettare gli stessi livelli di dose in altre attività con i piedi per terra. Volete saperne di più? Seguitemi, e scopriamo insieme il motivo per cui volare ci espone a queste radiazioni e quale è la scienza dietro tutto questo.

Turisti Spaziali che si Tuffano nell’Atmosfera Terrestre: i Raggi Cosmici

I ratei di dose che vedete nel grafico qui sopra sono stati registrati con un serie di rilevatori Tracerco PED+ durante un volo da Copenaghen a Stoccolma. Le misurazioni sono state effettuate da me e dalla mia collega del gruppo di fisica di Elekta, Brankica Anđelić. Assieme ai ratei di dose, ho aggiunto anche l’altitudine in funzione del tempo, dato che è scaricabili da internet per ogni volo. Man mano che l’aereo sale, il rateo di dose aumenta, rimane abbastanza stabile a quota di crociera e poi diminuisce durante l’avvicinamento all’atterraggio.

Questo aumento del rateo di dose è dovuto alle radiazioni generate dai raggi cosmici, che composti principalmente da protoni provenienti dal sole, oppure da sorgenti galattiche ed extragalattiche. Queste particelle ad alta energia viaggiano liberamente nello spazio fino a quando non si scontrano con qualcosa lungo il loro percorso, come l’atmosfera terrestre (o magari una navicella spaziale in missione per Marte, un argomento perfetto per un altro articolo!). Quando i raggi cosmici colpiscono i gas che formano lo strato superiore dell’atmosfera, subiscono reazioni nucleari che producono uno zoo di particelle secondarie, tra cui neutroni, pioni, muoni, elettroni e raggi gamma. Il risultato? Una cascata di radiazioni in continua evoluzione, intensificata alle altitudini più elevate.

Come potete notare, il rateo di dose segue una scala logaritmica nel grafico. Perché? Perché la densità atmosferica e l’energia cinetica disponibile giocano un ruolo nell’intensità delle radiazioni. Man mano che l’altitudine aumenta, l’atmosfera si assottiglia, permettendo ai raggi cosmici di viaggiare più facilmente con maggiore energia disponibile. Ogni interazione produce particelle con energia inferiore a causa della perdita di energia in ogni reazione, creando una struttura a cascata complessa.

Mettiamo le cose nella giusta prospettiva

Immagino che voi stiate leggendo questo per sapere quante “radiazioni” riceviamo quando voliamo. Premesso che il rateo di dose effettivo dipende da fattori come l’attività solare del giorno in questione e la latitudine del volo (sì, la latitudine! Non è un errore di battitura per “altitudine”, poiché il campo magnetico terrestre influenza la distribuzione dei raggi cosmici e l’esposizione è maggiore vicino ai poli e minore vicino all’Equatore).

Sulla base dei dati che abbiamo misurato, in linea con quelli presenti in letteratura, si può stimare di ricevere circa 6 microSv per ogni ora di volo dai fotoni (più circa 4 microSv all’ora dai neutroni). Questo equivale a una radiografia dentale (5 microSv) o a mangiare 60 banane (ogni banana fornisce circa 0,1 microSv dal potassio-40).

Per i Curiosi:  qualcosa in più sui Raggi Cosmici

Per chi ama gli approfondimenti, i raggi cosmici offrono una finestra affascinante sui processi ad alta energia che governano l’universo.

Possiamo dividere i raggi cosmici in due categorie principali in base alla loro origine: solari e galattici. I raggi cosmici solari provengono dal Sole (lo dice la parola stessa, no?) e sono particolarmente attivi durante eventi violenti come i brillamenti solari e le espulsioni di massa coronale (CME). I raggi cosmici galattici (ed extragalattici), invece, provengono da oltre il nostro sistema solare, ed i residui delle esplosioni di supernovae sono probabilmente tra le principali sorgenti di questi proiettili spaziali (nota al lettore: lo ammetto, quando ho scritto “proiettili spaziali” ho subito penato ad “alabarde spaziali”). Queste particelle includono protoni, particelle alfa ed anche tracce di elementi più pesanti (sì, le supernove sono responsabili di molte cose nell’universo: dai raggi cosmici, ai gamma ray burst, e persino dell’esistenza dei metalli preziosi come l’oro, il platino e persino l’iridio usato nella brachiterapia, che poi è arrivato sulla Terra con l’asteroide che ha estinto i dinosauri).

Mentre i raggi cosmici solari variano con l’attività solare, i raggi cosmici galattici forniscono generalmente un fondo più stabile. Questa stabilità, tuttavia, presenta “singhiozzi” alle alte energie, dove caratteristiche come il “ginocchio” (un punto in cui la pendenza dello spettro energetico cambia) suggeriscono processi complessi nell’accelerazione delle particelle e nel loro trasporto. Questo campo di ricerca è ancora in evoluzione, con nuove scoperte che continuano a ridefinire la nostra comprensione!

Quindi, la prossima volta che sarete sospesi a 11.000 metri di quota, ricordatevi: non state solo galleggiando in una enorme lattina d’alluminio nei cieli sopra la superficie del pianeta, ma state anche viaggiando attraverso un mondo invisibile di energia cosmica. Altro che Goldrake!

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QUANTE NE SAI?

Abbiamo di recente lanciato sul nostro canale Instagram una serie di quiz a tema nucleare, con cadenza settimanale.
Ecco i quesiti proposti il 28 luglio 2025 (in grassetto le risposte corrette):

1) Quante radiazioni riceviamo in un’ora di volo?

a – tante quante mangiare 10 banane
b – tante quante fare una radiografia dentale (ha risposto correttamente il 36% dei partecipanti)
c – tante quante ne riceviamo normalmente in un anno

2) La latitudine incide sulle radiazioni ricevute. Perchè?

a – l’atmosfera è più rarefatta ai poli
b – il campo magnetico influenza i raggi (ha risposto correttamente il 60% dei partecipanti)
c – i gas nell’atmosfera reagiscono diversamente a temperature più basse

3) Perchè le radiazioni cosmiche sono più deboli al suolo?

a – maggiore distanza da percorrere
b – interazione con i gas atmosferici (ha risposto correttamente il 65% dei partecipanti)
c – interferenza con onde elettromagnetiche