Anisotropia

L'anisotropia (opposto di isotropia) è la proprietà per la quale un determinato ente fisico ha caratteristiche che dipendono dalla direzione lungo la quale vengono considerate.

Descrizione

Per esempio, la radiazione elettromagnetica di un'antenna può essere anisotropa se il campo generato varia con la direzione di irradiamento; un materiale è anisotropo se le sue caratteristiche fisiche (conducibilità elettrica e termica, proprietà ottiche) o il suo comportamento meccanico (rigidezza, resistenza, tenacità) sono differenti in direzione longitudinale e trasversale. In un certo senso, l'anisotropia rappresenta per la direzione quello che la disomogeneità rappresenta per lo spazio.

Nei materiali, spesso questa caratteristica riflette la struttura atomica del materiale stesso; come accade ad esempio per i cristalli e le rocce, dove essa determina la dipendenza delle proprietà fisiche dalla direzione di propagazione dei campi elastici.

Anche il legno è un materiale anisotropo in quanto le sue variazioni dimensionali (ritiri, in special modo) variano a seconda della direzione delle fibre considerate :

ritiro longitudinale < 0,1 %
ritiro trasversale compreso tra 1 e 10 %
ritiro radiale = 5 %
ritiro tangenziale = 10 %

Le variazioni dimensionali, in questo caso, sono dovute soprattutto all'umidità e, in misura minore, alla temperatura.

Principali anisotropie dei materiali

Materiali ortotropi

Un materiale ortotropo è un materiale in cui si possono individuare tre direzioni ortogonali di simmetria di comportamento. Ogni direzione sarà quindi caratterizzata da diversi moduli elastici, moduli di taglio e coefficienti di Poisson.

Materiali cubici

Un materiale cubico è un caso particolare del materiale ortotropo, in cui i moduli elastici, moduli di taglio e coefficienti di Poisson sono gli stessi nelle tre direzioni ortogonali. Differiscono dai materiali isotropi perché non è possibile trovare una relazione tra i tre coefficienti e, pertanto, il legame costitutivo dipenderà da tre parametri anziché da due.

Materiali trasversalmente isotropi

Un materiale trasversalmente isotropo è un materiale in cui si può identificare un piano di simmetria di comportamento e una direzione ortogonale ad esso di differenza di comportamento. Anche questo è un caso particolare dei materiali ortotropi. Questo comportamento è tipico delle fibre intrecciate.

Anisotropie della radiazione di fondo

Pur essendo quasi isotropa, la radiazione cosmica di fondo a microonde presenta, comunque, delle piccole anisotropie divise in primarie e secondarie:

le anisotropie primarie sono quelle che si originano alla superficie di ultimo scattering, a z≈1089; i fotoni quindi mantengono le informazioni sulle condizioni in cui è avvenuta la diffusione;
le anisotropie secondarie sono quelle che si originano durante il cammino dei fotoni dalla superficie di ultimo scattering a noi e sono le seguenti:
- early ISW
- late ISW
- effetto Rees-Sciama
- effetto Vishniac
- gravitational Lensing
- effetto Sunyaev-Zel'dovich