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IN VOLO! Marie e Max:
A TU PER TU CON L’ARIA
Non ha colore, non ha odore, non la si può afferrare con le mani, eppure è importantissima per la nostra vita e, anzi, senza di lei proprio non potremmo vivere. È l’aria!
Ma che cos’è esattamente l’aria e quali sono le sue proprietà?
COS’È?
Tutto ciò che ci circonda lo possiamo trovare solido (come nel caso di rosse terra o foglie), liquido (come nel caso dell’acqua di fiumi e mari), oppure gassoso… come l’aria. In particolare, quella che nella scienza chiamiamo “aria” è l’insieme dei gas e vapori che ci sono nell’atmosfera terrestre.
di Agnese
Sonato (redazione)
Antoine-Laurent de Lavoisier
COM’È FATTA?
A seconda della distanza dalla superficie terrestre, l’aria cambia perché cambiano gli elementi chimici di cui è fatta e cambiano anche altre proprietà come la sua temperatura. L’aria che respiriamo, quindi quella in cui siamo immersi, la più vicina alla superficie terrestre, è fatta di questi elementi chimici: in gran parte è fatta di azoto, poi di ossigeno, e contiene anche un po’ di argon e anidride carbonica. E l’ossigeno è quello che serve agli esseri viventi per vivere: noi esseri umani, infatti, lo respiriamo.
A scoprire qualcosa sulla composizione dell’aria, è stato per primo il chimico francese AntoineLaurent de Lavoisier nel 1772 che chiamò “ossigeno” il componente dell’aria necessario agli esseri viventi e chiamò “azoto” l’altra parte dell’aria.
ESPERIMENTO Difficoltà:
IL PALLONCINO... CHE SI GONFIA DA SOLO
COSA MI SERVE:
• Un bottiglietta di plastica
• Un palloncino
• Aceto (quello che si usa per le pulizie)
• Bicarbonato di sodio
• Imbuto, un cucchiaino
COME SI FA
1. Versa un po’ di aceto nella bottiglietta. v
2. Aiutandoti con l’imbuto, metti un po’ di bicarbonato di sodio nel palloncino.
3. Fissa il palloncino all’apertura della bottiglia, piano piano spostalo verso l’alto e guarda… il palloncino inizierà a gonfiarsi!
CHE COS’È SUCCESSO?
Tra l’aceto e il bicarbonato di sodio avviene una reazione chimica che produce un gas: l’anidride carbonica. Ed è questo gas che, andando verso l’alto, gonfierà il palloncino.
di Agnese Sonato (redazione)
IL GUSCIO DEL NOSTRO PIANETA
L’aria che respiriamo fa parte dell’atmosfera, cioè quel gas che circonda il nostro Pianeta, come se fosse un “guscio”. Questo guscio, però, non è tutto fatto allo stesso modo, ma è a strati e ogni strato ha un suo compito e le sue caratteristiche.
A TU PER TU CON
L’ATMOSFERA
Ecco gli strati di cui è composta l’atmosfera.
Qui la temperatura si comporta in modo opposto a come si comporta nella troposfera: la temperatura risale man mano che si va sempre più distanti dalla Terra. Questo succede perché c’è uno strato particolare all’interno della stratosfera formato da una sostanza chiamata “ozono”. Questo strato si chiama “ozonosfera” e assorbe molti raggi ultravioletti che arrivano dal Sole e per questo si “scalda”, alzando la temperatura della stratosfera.
La temperatura in questo strato diventa sempre più bassa man mano che si va verso l’alto, arrivando fino a circa 55 gradi centigradi sotto lo zero. L’aria più calda della parte bassa di questo strato tende a salire verso l’alto, raffreddandosi, mentre l’aria fredda tende a scendere per poi scaldarsi di nuovo e risalire. In questo modo si formano dei particolari movimenti dell’aria che fanno nascere, ad esempio, i venti.
TERMOSFERA ESOSFERA
MESOSFERA
STRATOSFERA
TROPOSFERA
di Agnese
Sonato (redazione)
MILLE COLORI... PER UN SOLO CIELO
di Sara Bovolone (laureanda in Fisica dell’Universo)
Te lo sarai chiesto anche tu: perché il cielo è proprio azzurro? La risposta è nell’aria! L’atmosfera, infatti, è formata da tante particelle di gas, chiamate “molecole”, e da vapore acqueo, che si muovono qua e là ognuna per conto suo. Quando vengono colpite dalla luce, le molecole sono come delle “molle”: la fanno rimbalzare e la diffondono in tutte le direzioni, illuminando il cielo. La luce che ci arriva dal Sole contiene al suo interno tutti i colori dell’arcobaleno e, quando questa luce colpisce le molecole dell’atmosfera, ogni colore “rimbalza” con un’intensità diversa. Alcuni colori, ad esempio il verde, l’azzurro e il viola, riescono a “rimbalzare” meglio, e vengono diffusi su tutto il cielo: proprio in questo modo, riescono a “colorarlo”! E tra questi colori, l’azzurro, è la giusta via di mezzo!
Quando, però, all’alba e al tramonto la luce del Sole arriva più inclinata, le cose cambiano: in questo caso, la luce colpisce uno strato d’aria troppo spesso perché l’azzurro riesca ad arrivare bene fino a noi. A “sopravvivere” sono solo i colori che ci raggiungono in modo più “diretto”, come il giallo, l’arancione e il rosso... e per questo il cielo si riempie di questi colori!
LE NUVOLE
E le nuvole? Sono formate da goccioline d’acqua di tante dimensioni, molto più grandi delle molecole. Per questo riescono a far “rimbalzare” tutti i colori alla stessa maniera: la somma di tutti i colori è proprio il bianco. Una cosa simile succede anche con le molecole del vapore acqueo o degli inquinanti che compongono lo smog: ecco perché il cielo è “pallido” quando c’è afa, o quando c’è smog sulle città!
PHOTOGALLERY: IN VOLO!
Ecco alcuni progetti di veicoli volanti che abbiamo ricevuto da bambine e bambini... idee e sogni davvero speciali!
HELICOPTER CAR
(Carlo Vignato, 9 anni)
“Un’automobile con ali d’aereo, eliche da elicottero, fanali e ruote per planare”
IMPARARE A VOLARE
Da sempre noi esseri umani siamo affascinati da quello che c’è sopra la nostra testa: osserviamo il cielo lassù e ci chiediamo cosa ci sia e anche come facciamo ad andarlo a scoprire...da vicino. Da sempre ci affascina anche poter volare come fanno gli uccelli. E riuscire a volare è sempre stata anche una sfida per noi esseri umani. L’abbiamo sognato, immaginato e provato in tanti modi.
Ma come siamo riusciti a realizzare veicoli volanti? Come fa l’aereo a volare? Quali sono gli altri veicoli volanti esistenti e come funzionano?
Dietro tutto questo si nascondono storie e curiosità davvero sorprendenti! Scoprilo anche tu nelle prossime pagine.
VOLARE... DA SOGNO A REALTÀ
La storia del volo e delle macchine volanti
di Ilaria Ampollini (storica della scienza) e Agnese Sonato (Redazione)
Ma chi l’ha inventato l’aereo? Volare è sempre stato uno dei nostri sogni e di tentativi per costruire macchine volanti ne sono stati fatti tanti nella storia. Facciamo qualche passo indietro e andiamo a scoprire quali!
LE MONGOLFIERE
I voli delle mongolfiere sono davvero affascinanti: i palloni colorati popolano il cielo con leggerezza, tenendoci col naso all’insù. Tra i più celebri, ci sono quelli della Cappadocia, una regione che si trova in Turchia, capaci di regalare paesaggi meravigliosi. Ma se ci affascinano ancora oggi, pensa a quanto devono aver affascinato uomini, donne e bambini quando furono inventate, più di duecento anni fa. In un mondo in cui non c’erano ancora gli aerei né tantomeno missili spaziali, le mongolfiere furono il primo mezzo con cui si riuscì a volare. Non deve stupirti dunque che ci fossero immense folle di persone ad assistere alle loro ascensioni. Si trattava di veri e propri spettacoli. La prima mongolfiera che spiccò il volo con dei passeggeri a bordo, il 19 settembre 1783, trasportava un’oca, una pecora e un gallo: d’altronde, bisognava verificare che anche ad alta quota si potesse sopravvivere. Qualche mese dopo, volarono per la prima volta due uomini: Jean-François Pilâtre de Rozier e François-Laurent d’Arlandes.
Una folla oceanica assistette al primo volo di una mongolfiera nel settembre del 1783.
L’AEREO
di Matteo Serra (fisico e divulgatore scientifico)
Viaggiare in aereo è sempre un’esperienza elettrizzante! Ci permette di vedere il mondo dall’alto, spesso con panorami mozzafiato, e di raggiungere in poco tempo luoghi molto lontani. Ma come fanno gli aerei a volare? Non certo per magia, naturalmente, ma grazie alla nostra capacità di sfruttare nel modo migliore le leggi della fisica e dell’ingegneria.
Il primo problema da risolvere, per far volare un aereo, è fare in modo che resti sospeso in aria: come sappiamo bene, infatti, tutti gli oggetti sulla Terra sono soggetti alla forza di gravità, che tende a far cadere verso il basso ogni cosa (aerei compresi!). Per evitare che ciò accada, è necessario creare una forza diretta verso l’alto, che pareggi la gravità. Negli aerei, questa forza si chiama “portanza” ed esiste grazie alla presenza delle ali, un elemento davvero indispensabile per volare. Le ali degli aerei sono progettate in modo che l’aria sopra di esse si muova più velocemente rispetto all’aria che scorre sotto: in questo modo si crea una differenza di pressione che spinge l’aereo verso l’alto, permettendogli di stare sospeso. Ma tutto questo non basta: per viaggiare, è necessario che l’aereo sia anche continuamente spinto in avanti. A questo pensano i motori dell’aereo, che possono essere di due tipi: a elica oppure a reazione. In quelli a elica, la spinta è prodotta dalla rotazione rapidissima delle eliche, che spingono l’aria all’indietro facendo avanzare l’aereo. I motori a reazione invece aspirano aria, la comprimono, la mescolano con il carburante e generano una piccola esplosione che “scarica” l’aria all’esterno, a grande velocità, spingendo così l’aereo in avanti.
VEICOLI SENZA MOTORE
di Matteo Serra (fisico e divulgatore scientifico)
È possibile riuscire a volare senza motore? Eccome, e ci sono molti modi per farlo! Basta un po’ di ingegno, la conoscenza delle leggi della fisica e una buona dose di coraggio…
IL PARAPENDIO
Ha una grande ala morbida che si riempie d’aria, simile a un aquilone. Per partire, il pilota del parapendio deve correre giù per una collina, finché l’aria non gonfia l’ala abbastanza da creare “portanza” (sì, sempre lei, la stessa forza diretta verso l’alto che tiene in volo gli aerei!). Una volta in aria, il pilota usa delle speciali cinghie per controllare la direzione e la velocità. Per salire anche più in alto, sfrutta alcune correnti d’aria calda che si spostano verso l’alto, chiamate “termiche”.
CHE COS’È SUCCESSO?
Finché il tappo era chiuso, l’aria è rimasta dentro il palloncino. Appena hai aperto il tappo, l’aria del palloncino ha trovato una “via di fuga” e ha iniziato a uscire dal tappo creando una sorta di “cuscino d’aria” sotto il CD, sollevandolo leggermente dalla superficie su cui appoggiava e permettendogli così di spostarsi. Una volta sgonfiato il palloncino, il “cuscino d’aria” non c’era più e il CD è tornato a stare bene aderente alla superficie, quindi fermo. 3 4 5
SPETTACOLI BIANCHI NEL CIELO
Ecco le nuvole!
di Martina Tardivo (redazione)
Alza gli occhi verso il cielo, lasciati ispirare dalla fantasia e… potresti veder comparire un drago, che un attimo dopo si trasforma in qualcosa di diverso. È la magia delle nuvole! Oggi, come in passato, le nuvole sono spesso fonte di ispirazione per scrittori e pittori. Conoscerle è diventato però molto importante anche per poter prevedere il meteo.
Ma facciamo un passo indietro. Di cosa sono fatte le nuvole? Le nuvole sono fondamentalmente fatte di acqua. Più precisamente, fino ad una certa altezza nel cielo, sono formate da tantissime minuscole goccioline d’acqua che “galleggiano nell’aria”, strette una vicina all’altra. Più si sale, più la temperatura scende e al posto delle goccioline, a formare le nuvole sono dei microscopici cristalli di ghiaccio.
Ma da dove arriva quest’acqua? L’acqua è sempre presente nell’aria sotto forma di vapore acqueo, ovvero acqua allo stato gassoso. È il Sole che, con il suo calore, fa evaporare l’acqua di mari, laghi e fiumi facendo accumulare nell’aria vapore acqueo. La quantità di vapore acqueo che l’aria può contenere è però limitata. Questo limite non è sempre uguale perché dipende dalle condizioni di temperatura e pressione atmosferica. Quando il limite viene superato l’acqua cambia stato, si dice che condensa, tornando così ad essere liquida sotto forma di piccole goccioline …ed ecco che si formano le nuvole!
PERCHÉ RIUSCIAMO A
VEDERE LE NUVOLE?
Le goccioline d’acqua di cui sono fatte le nuvole sono così piccole da essere quasi invisibili ad occhio nudo. Nelle nuvole ce ne sono però così tante che la luce non riesce a passarci attraverso indisturbata, ma viene “deviata”: è proprio grazie ai fenomeni ottici di diffusione e riflessione della luce che vediamo le nuvole.
COME UN GRANDE SOFFIO
Alla scoperta dei venti
di
Sarah Libanore (redazione)
Soffia, spira, sibila, fischia. Ha molti nomi e sono tantissimi gli aggettivi che usiamo per descriverlo. A volte ci può spaventare, ma spesso quando arriva ci rinfresca e rasserena. Stiamo parlando del vento!
COME FUNZIONA IL VENTO?
Il vento si forma quando l’aria si sposta da una zona geografica all’altra. Questo spostamento non avviene a caso, ma ha una direzione molto precisa. Infatti, l’aria si muove sempre dalle zone dove la pressione atmosferica è più alta a quelle dove è più bassa. Nello spostamento, il vento non segue una linea diritta, ma viene curvato. E questo è dovuto… alla rotazione della Terra!
Il nostro pianeta infatti gira su sé stesso (e per fare un giro impiega ventiquattro ore, cioè una giornata) e per questo motivo ciò che si sposta sopra il pianeta “sente” una forza che lo spinge nella direzione opposta. Questa si chiama forza di Coriolis: nell’emisfero Nord, cioè sopra all’equatore, dove ci troviamo anche noi, la forza di Coriolis spinge il vento a curvare verso destra. Nell’emisfero Sud, invece, lo curva verso sinistra.
La pressione atmosferica è una grandezza fisica che si calcola dividendo il peso di una certa quantità di aria per l’area della zona in cui questa si trova. La pressione atmosferica può variare in base alla temperatura, all’umidità e all’altitudine, ed è anche collegata al meteo: quando c’è alta pressione, il tempo è di solito soleggiato, mentre quando la pressione atmosferica è bassa arrivano le nuvole e spesso la pioggia!
IL MUSEO
AMELIA EARHART E IL GIRO DEL MONDO LA SCIENZIATA
di Ilaria Ampollini (Storica della scienza, Università degli Studi di Milano Statale)
Oggi, un museo è dedicato a questa aviatrice: l’Amelia Hangar Museum, nel Kansas (Stati Uniti). Sul sito trovate un po’ di informazioni: ameliaearharthangarmuseum.org/https://
Uno degli articoli usciti sui giornali americani quando l’aereo della Earhart scomparve nel nulla, senza lasciare tracce
Nome: Amelia Earhart
Nascita: 1897
Morte: 1939
Nazionalità: statunitense
Quando volò per la prima volta, Amelia Earhart aveva 23 anni. Era il 1920. Amelia fece una breve gita su un aeroplano: dieci minuti in volo le furono sufficienti per decidere che nella vita avrebbe voluto volare. Racimolò i soldi per pagare le lezioni di una famosa aviatrice, Anika Snook, poi, con l’aiuto della sorella e della madre, comprò il suo primo aeroplano. Era tutto giallo e lo chiamò “Il Canarino”. Fu la prima donna a compiere la traversata dell’Atlantico su un aereo, anche se da semplice passeggera. Raccontò l’impresa in un libro, intitolato “20 Ore, 40 Minuti”. Nonostante non avesse pilotato l’aereo, la traversata la rese famosa in tutto il mondo. I giornali volevano intervistarla; numerose foto la ritraggono assieme alle più grandi star di Hollywood del tempo e divenne il volto di varie pubblicità. Arrivò persino a firmare una sua linea di abbigliamento e di valigie. Fu di ispirazione per molte donne della sua epoca e, quando nel 1929 venne fondata una organizzazione di donne pilota, Amelia Earhart ne fu la prima presidente. Nel 1931, si sposò con George Palmer Putnam, scrittore ed esploratore. Nel 1932, Amelia volò sull’Atlantico, e questa volta come pilota. Quando morì, nel 1937, la Earhart era estremamente popolare. Ma che cosa accadde? Amelia partì da Miami, con l’intenzione di diventare la prima donna pilota a compiere il giro del mondo. Dopo varie soste per fare rifornimento, si persero le tracce del suo aereo in prossimità di un’isola dell’Oceano Pacifico. Non si seppe mai che cosa provocò l’incidente e lo stesso relitto non fu mai ritrovato. Fu dichiarata morta due anni più tardi. Ancora oggi, la Earhart è una delle figure più importanti nella storia dell’aviazione.
La rotta che avrebbe dovuto seguire Amelia nel suo viaggio attorno al mondo
FORTE COME... UN URAGANO
di Niccolò Lazzarini (ingegnere
aerospaziale)
Alla scoperta di un fenomeno meteorologico estremo
Immagina di essere a bordo di una nave, solcando i mari, quando improvvisamente il cielo si fa scuro, il vento inizia a soffiare forte e il mare si agita come un leone arrabbiato. Cosa sta succedendo? Sta arrivando un uragano!
COS’È UN URAGANO?
Un uragano è una grande tempesta vorticosa con venti molto forti e piogge torrenziali; molto spesso la chiamiamo anche “ciclone”. Nasce sopra le acque calde dell’oceano con una temperatura tra 25 e 28 gradi centigradi e si muove verso terra. Gli uragani sono così potenti che possono far volare via le case, sradicare alberi e causare grandi inondazioni. Un uragano ha una parte centrale chiamata “occhio”, dove il tempo è stranamente calmo, non c’è vento e la pressione dell’aria è bassissima.
COME SI FORMA UN URAGANO?
Puoi immaginare l’uragano come un motore gigante che utilizza aria calda e umida come combustibile. Questo è il motivo principale per cui si forma solo sopra le acque calde degli oceani, nelle zone tropicali vicino all’Equatore. Più acqua calda c’è, più energia ci sarà per alimentare il ciclone. Lo schema che vedi qui a lato mostra come nasce un uragano: leggilo seguendo le frecce!
PAROLE DI SCIENZA (PAGINA 63) EQUATORE, PRESSIONE
QUANDO L’ARIA NON STA BENE
di Etienne Plantanida (chimica)
Scopriamo l’inquinamento dell’aria
Cielo grigio, foschia, aria poco limpida… sono alcuni segnali che ci indicano che l’aria è inquinata. Ma che cosa significa? Andiamo a scoprirlo!
CHE COS’È
L’INQUINAMENTO?
L’aria è inquinata quando contiene sostanze dannose per gli esseri viventi o per l’ambiente, chiamate “inquinanti”. Per conoscere la qualità dell’aria, cioè per capire quanto sia “buona” o inquinata, il primo importante passo è stabilire quali siano gli inquinanti e decidere come misurarli. In Italia, questo compito è affidato a delle Agenzie Regionali; per esempio, l’Agenzia Regionale che misura la qualità dell’aria in Veneto si chiama ”ARPAV”. Ogni giorno, queste agenzie misurano la concentrazione di inquinanti in posti diversi, ad esempio strade trafficate, zone industriali e campagne, in modo da rappresentare tutto il territorio.
DA DOVE VENGONO GLI INQUINANTI?
Gli inquinanti possono essere sia di origine umana, sia di origine naturale. Le attività umane che producono più inquinamento sono il riscaldamento delle case (in particolare, quando viene usata legna per stufe e camini), i trasporti e le sostanze usate in agricoltura. Invece, i fenomeni naturali che influenzano in modo negativo la qualità dell’aria sono gli incendi, le eruzioni vulcaniche e la dispersione dei pollini delle piante.
CHE FORZA L’ARIA!
di Martina Tardivo (redazione)
Scopriamo l’inquinamento dell’aria
Che si stia parlando di un aereo, di una macchina o di un ciclista in corsa durante una gara, la facilità con la quale si muove, e di conseguenza il consumo di energia o carburante, dipende per buona parte da come interagisce con l’aria, ovvero dall’aerodinamica!
LE FORZE AERODINAMICHE
Per capire che cos’è l’aerodinamica possiamo fare un piccolo esperimento. Che cosa succede se viaggiando in macchina metti una mano fuori dal finestrino? Non solo la sentirai spingere all’indietro, ma in base a dove rivolgi il palmo della mano percepirai anche una spinta verso il basso o verso l’alto. Quello che agisce sulla tua mano è la forza aerodinamica! In realtà non si tratta di una sola forza, ma di due forze “combinate”. La prima, chiamata “forza di resistenza aerodinamica”, è quella che agisce nella direzione del movimento, ma in verso contrario e che spinge quindi la tua mano all’indietro.
La seconda forza, invece, agisce in direzione diversa dal movimento spingendo la mano verso l’alto o verso il basso; nel primo caso si chiama “forza aerodinamica di portanza”, nel secondo si chiama “forza aerodinamica di deportanza”.
Le forze aerodinamiche che un oggetto subisce muovendosi dipendono da una serie di fattori. Innanzitutto dalla velocità: più veloci andiamo più fatica facciamo, più grande è quindi la forza aerodinamica che percepiamo. La stessa cosa vale per la superficie che esponiamo all’aria: più questa è grande, più la forza aerodinamica aumenta. Ma non è tutto, anche la forma gioca un ruolo molto importante: ci sono infatti alcune forme che risultano più aerodinamiche di altre, ovvero che riescono a “passare attraverso l’aria” più agilmente.
ANIMALI IN VOLO
di Etienne Plantanida (chimica)
Uno dei grandi sogni dell’umanità è sempre stato volare. Per secoli, poeti, scienziate, scrittrici e inventori si sono arrovellati su come portarci tra le nuvole, affascinati dal volo degli uccelli. Per molte culture, volare sembrava così speciale da attribuirvi un significato religioso: antichi Greci, Romani ed Etruschi, ad esempio, osservavano gli uccelli per prevedere l’andamento di una guerra o di un raccolto, cercando le risposte degli dèi. I sacerdoti che si occupavano di questo si chiamavano “àuguri”. La nostra parola “augùri” deriva proprio da qui.
Se pensiamo al volo ci vengono subito in mente gli uccelli: attualmente, sono gli animali vertebrati che più di tutti sanno padroneggiare questa abilità. Ma non è sempre stato così: nel Mesozoico, tra i duecento trenta e i sessantacinque milioni di anni fa, il cielo era solcato dai rettili volanti (Pterosauri), i primi vertebrati capaci di volare.
Per volare non basta avere le ali! Gli uccelli hanno ossa vuote per essere più leggeri e il loro sterno è grande, per poter agganciare i robusti muscoli del volo. Hanno poi delle sacche aeree, cioè dei “palloncini” gonfi d’aria per risultare più leggeri, e le penne, che rendono le ali abbastanza rigide e più efficienti nel volo.
Tutte queste caratteristiche permettono agli uccelli di spiccare il volo, sfruttando la portanza, una forza che li spinge verso l’alto durante il decollo e li mantiene in aria durante il volo (proprio come gli aerei!).
Per capire la portanza basta fare un semplice esperimento: mettiamo la mano fuori dal finestrino di un’auto in movimento. Se proviamo a inclinare verso l’alto la mano, sentiamo la spinta dell’aria che cerca di sollevarla. E più la incliniamo, più questa forza aumenta.
La mano rappresenta l’ala degli uccelli, che è leggermente arcuata nella parte superiore e piatta in quella inferiore. In questo modo, l’aria che passa sotto l’ala “spinge” l’animale verso l’alto, permettendogli di decollare e volare.
PICCOLI COLLABORATORI
Ecco chi ha partecipato alle revisioni dei testi di questo numero di PLaNCK!, con la redazione al parco oppure da casa, durante le vacanze estive. Grazie a tutti e a tutte per aver partecipato alla realizzazione di questo numero della rivista… per noi della redazione siete davvero speciali!
Samuele
Collaboratori delle revisioni al parco
the next issue... Communication February 2025 - May 2025 (n. 34)