INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
L’eruzione del vulcano Hunga Tonga-Hunga Ha’apai nell’Oceano Pacifico, avvenuta sabato 15 gennaio 2022 intorno alle 05:30 ora italiana (17:30 ora locale) ha generato un terremoto di magnitudo 5,8 durato circa 8 minuti. A seguito di questo evento uno tsunami si è abbattuto sulla vicina isola di Tonga per giungere fino in Giappone, nelle Fiji e in Perù.
In parallelo, una onda di pressione atmosferica è stata registrata dai barometri di tutto il mondo, in Italia intorno alle 21:00 del 15 gennaio. Considerando che l’Italia dista circa 17.500 chilometri dal vulcano significa che l’onda di pressione ha viaggiato a quasi 1.200 chilometri all’ora (ovvero la velocità del suono nell’aria).
Un piccolo “sobbalzo” è stato registrato anche nei nostri Laboratori dalla stazione di rivelatori di radiazione μ-RWELL (1) che è in acquisizione continua presso il laboratorio DDG (Detector Development Group). Nella stazione, equipaggiata anche con strumenti di misurazione dei parametri ambientali – temperatura (T), pressione (P) e umidità relativa (RH) – viene registrata la risposta in corrente del rivelatore. Il segnale del rivelatore a gas dipende in maniera inversa dal rapporto T/P (temperatura/pressione).
In fig. 1 l’andamento della pressione atmosferica misurata dalla nostra stazione barometrica a partire dalle 00:00 del 15 gennaio fino alle 12:00 del 16 gennaio.
La traccia barica mostra una prima oscillazione della pressione atmosferica locale, della durata di circa mezz’ora, con un fronte d’onda prima positivo e poi negativo con una ampiezza picco–picco di circa 2,5 mbar, ovvero in proporzione poco più di un leggero soffio. In questo lasso di tempo la temperatura si può considerare costante, quindi la risposta del rivelatore deve mostrare una oscillazione prima negativa e poi positiva (cioè opposta a quella di pressione).
Nella fig. 2 sono mostrati i grafici di pressione (barometro) e segnale (μ-RWELL) sovrapposti, durante l’arrivo dei fronti d’onda. Si osservano le oscillazioni di pochi nano-Ampere del rivelatore in corrispondenza delle variazioni di pressione.
I fronti d’onda registrati sono due: il primo percorre la via più breve tra noi ed il vulcano (arrivando da Est, 17.500 km) mentre il secondo gira il mondo nell’altro verso (arrivando da Ovest, 22.500 km). Il secondo fronte è arrivato circa 5 ore dopo il primo. Nell’ipotesi di terra perfettamente sferica questo ci permette di fare una stima del raggio terrestre: sapendo che le due onde sono arrivate circa 15,5 e 20 ore dopo l’esplosione e sapendo la velocità del suono (ovvero la velocità con cui queste onde si propagano) possiamo calcolare la circonferenza e quindi il raggio terrestre:
(15,5h+20h)×1.200km/h ≅ 42.600km → 42.600km/(2×π) ≅ 6.780km – compatibile entro il 6% con il raggio equatoriale terrestre di 6.378km.
In fig. 3 è possibile osservare, circa 35 ore dopo l’arrivo del primo fronte d’onda, un nuovo segnale barico anomalo. Questo è dovuto all’onda d’urto che, dopo averci attraversato, ha compiuto l’intera circonferenza terrestre ed è passata per la seconda volta in Italia.
(1) Bencivenni et al., “The μ-RWELL detector”, 2017 JINST 12 C06027