rumore

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Suoni indesiderati

Un rumore è in generale un segnale confuso, che copre o comunque disturba ciò a cui siamo più interessati. Può trattarsi di un suono, e quindi si parla di rumore acustico. Ma esiste anche un rumore elettrico (il fruscio continuo che si ascolta con una radio, la ‘neve’ sullo schermo dei televisori) dovuto a proprietà fondamentali della materia, in particolare all’agitazione termica degli elettroni presenti nei conduttori metallici

Il rumore acustico

Si chiama rumore – più precisamente rumore acustico – qualsiasi suono indesiderato, generalmente con effetti sgradevoli, che noi percepiamo attraverso l’udito. L’intensità del rumore, come di qualsiasi suono, si misura con strumenti chiamati fonometri e si esprime in decibel (dB). Lo zero di questa scala corrisponde al suono minimo che un orecchio normale riesce a percepire (soglia di udibilità), il livello di 120 dB corrisponde alla soglia del dolore. Quando il suono aumenta di 10 dB (passando, per esempio, da 20 a 30 dB o da 85 a 95 dB) significa che la sua potenza è aumentata di 10 volte.

Il rumore non ci distrae soltanto dalle attività che stiamo svolgendo. Quando è particolarmente intenso provoca dolore e danni permanenti all’udito, ma anche l’ascolto prolungato di rumori meno intensi può causare vari disturbi, dall’insonnia all’ansia fino alla depressione. Per questo si parla di inquinamento acustico e si cerca di prevenirlo – per esempio, disponendo barriere antirumore fra le autostrade e le abitazioni o facendo proteggere con appositi caschi e cuffie gli operai che lavorano in ambienti molto rumorosi.

Il rumore è però anche un prezioso strumento diagnostico per controllare il funzionamento di macchinari – quando si è in auto, l’ascolto di un ‘rumorino’ anomalo può rivelare l’insorgere di un guasto – oppure per valutare lo stato di salute di una persona: utilizzando uno strumento chiamato stetoscopio, il medico può ascoltare il suono del battito cardiaco o dell’aria che attraversa i polmoni e notare così eventuali anomalie. In generale, il rumore dovuto alle fluttuazioni della materia contribuisce agli ‘errori’ delle misure fisiche, ponendo perciò un limite alla precisione di qualsiasi misura o rilevazione.

Il rumore elettrico

Ascoltiamo una radio: se il segnale è debole si ode in sottofondo un caratteristico fruscio, che diventa dominante quando sintonizziamo l’apparecchio a una frequenza a cui non opera nessuna trasmittente.

Un fenomeno analogo si verifica quando è troppo debole il segnale ricevuto da un televisore e l’immagine sullo schermo viene offuscata da una sorta di ‘neve’. In entrambi i casi si tratta di manifestazioni del rumore elettrico (o rumore di fondo), al quale contribuisce principalmente il fenomeno dell’agitazione termica delle particelle.

Tutte le particelle che costituiscono la materia sono infatti soggette a moti irregolari casuali, con velocità crescente all’aumentare della temperatura. Consideriamo un filo metallico, nel quale si trova un gran numero di elettroni liberi (quelli che permettono il passaggio di una corrente elettrica attraverso il conduttore): questi, nel loro moto irregolare, a un certo istante potranno trovarsi in maggior numero a un estremo del filo piuttosto che all’altro. Poiché gli elettroni possiedono carica elettrica, la carica totale a un estremo del filo sarà maggiore di quella all’altro, e quindi fra i due estremi si avrà una differenza di potenziale che varia irregolarmente nel tempo, in dipendenza appunto dei moti casuali degli elettroni. Questa tensione di rumore è debolissima, ma quando viene fortemente amplificata, come avviene in una radio o in un televisore, il suo effetto diventa apprezzabile, ponendo anzi un limite al segnale utile più debole che l’apparecchio può ricevere.

Lo studio del rumore può riservare sorprese straordinarie

Nel 1931 l’ingegnere statunitense Karl Jansky stava eseguendo, per conto della società telefonica Bell, rilevazioni degli effetti atmosferici che potevano disturbare le trasmissioni radio. Oltre ai disturbi provocati dai temporali, trovò un eccesso di rumore rispetto ai calcoli, con alcune caratteristiche che suggerivano una origine extraterrestre. Si trattava infatti, come si scoprì in seguito, di ‘rumore’ proveniente dal centro della galassia e da altre sorgenti lontanissime. La scoperta di Jansky segnò la nascita di una nuova disciplina, la radioastronomia, che studia i segnali radio provenienti dal cosmo per mezzo di potenti radiotelescopi.