E’ il vento che
muove le
barche a vela.
Ma che cos’è il
vento?
L’interesse
dell’uomo per
i fenomeni
atmosferici è
antico. Questa
“tavola dei
venti” è del
1400.
M. Sandoli “La Fisica in barca” Napoli Ottobre 2005
Esperienza di Torricelli (1640)
.
Barometro di Fortin (1800)
La pressione atmosferica cambia con la quota
La pressione atmosferica (1013 mb in media), è dovuta ai vari gas che
compongono l’aria. Se supponiamo che l'aria sia composta per il 78%
di azoto, 21% ossigeno e il rimanente 1% di vapor acqueo,
allora la pressione, supposta uguale a 1000 mb,avrà un contributo
proporzionale dai vari gas: 780 mb di azoto, 210 mb di ossigeno
e 10 mb di vapor acqueo.
L’acqua ha peso molecolare 18,mentre l’Azoto ha peso molecolare 28.
Poiché il numero di molecole contenuto in un volume di gas è
indipendente dal tipo di gas, se aumenta il vapore d’acqua diminuisce il
numero di molecole degli altri gas per cui
L’Aria più umida (o più calda) è meno densa e quindi
determina una pressione minore al suolo
L’Aria più secca (o più fredda) è più densa e quindi
determina una pressione maggiore al suolo
In media
Alta pressione
Bassa pressione
Bel tempo (sole)
Brutto tempo (pioggia)
La pressione atmosferica non è uguale in tutti i punti alla stessa
quota (gradiente orizzontale di pressione). L’andamento della
pressione è descritto dalle isobare.
Il vento è una massa d’aria che si sposta da una zona di alta
pressione verso una di bassa pressione. In prossimità della costa il
gradiente di pressione dovuto alla differenza di temperatura fra la
terra e l’acqua genera le brezze.
A
B
B
A
Nel suo moto la massa d’aria subisce gli effetti della rotazione
terrestre (forza di Coriolis). Di conseguenza la traiettoria delle
masse d’aria, inizialmente ortogonale alle isobare, viene deviata
dalla forza di Coriolis per cui si stabilizzerà parallelamente alle
isobare.
Una piccola spinta laterale determina
un movimento rotatorio della pallina
sottoposta alla forza di gravità.
La forza di Coriolis determina la circolazione delle masse
d’aria sarà in senso antiorario (ciclonica) attorno alle
basse pressioni, in senso orario (anticiclonica) attorno
alle alte pressioni (nell’emisfero nord)
L'aria, ruotando, converge verso le zone di bassa pressione
(B) e si allontana da quelle di alta pressione (A).
Il diverso riscaldamento delle zone terrestri determina una pressione
atmosferica non uniforme che provoca la circolazione delle masse d’aria.
La circolazione generale delle masse d'aria dovuta al gradiente di pressione
risente del moto rotatorio terrestre per cui i venti polari soffiano da NE,
quelli delle zone intermedie da NW ed i venti fra il tropico e l’equatore
(Alisei) soffiano da E verso W.
Nelle zone di contatto
fra masse d’aria a
temperatura diversa si
generano le
perturbazioni (fronti)
I fronti
(caldo, freddo ed
occluso) compaiono
durante le diverse fasi
vitali del ciclone: dalla
sua genesi (A,B), allo
sviluppo e maturità
(C,D), alla
dissoluzione (E).
Il riscaldamento delle masse d’acqua al suolo determina la formazione
di vapore che, condensando in piccole gocce, forma le nuvole che
“galleggiano” a quote diverse immerse in aria di pari densità. Se le
piccole gocce si aggregano, il loro peso supera la spinta di Archimede
dell’aria in cui galleggiano e cadono dando origine alla pioggia.
Classificazione delle nubi a prevalente sviluppo orizzontale
Altezza della base dal suolo
(Minimo e massimo)
Famiglia
Specie
Sigla
Nubi basse
Stratocumulus
Stratus
Nimbostratus
Sc
St
Ns
Pochi metri
2000
2500
Nubi Medie
Altocumulus
Altostratus
Ac
As
2000
2500
6000
700
Nubi alte
Cirrus
Cirrocumulus
Cirrostratus
Ci
Cc
Cs
6000
7000
10000
12000
Metri piedi
12000
6000
2000
cirrostrati
cirri
cumulonembo
cirrocumuli
altocumuli
cumulonembo
altocumuli
altostrati
nembostrati
cumuli
cumuli
strati
Cliclone maturo
visto dall'alto e di
lato secondo le due
sezioni A-B e C-D.
Navigando in una
zona in cui è attiva
una
perturbazione, la
scelta della rotta
determina il tipo
di fenomeni
atmosferici (vento
e pioggia) che si
incontreranno
Col fronte caldo l'aria calda sale lentamente sopra quella fredda, si verificano i
fenomeni nuvolosi caratteristici del regime di "stabilità", cioè dai cirri ai
nembostrati, con precipitazioni sotto gli altostrati e i nembostrati. La pressione
col sopraggiungere dell'aria calda, e quindi meno densa, diminuisce
gradualmente fino al passaggio del fronte. I venti fino a detto passaggio
continuano a spirare dai quadranti meridionali. Al passaggio del fronte il vento
cambia bruscamente di direzione ruotando in senso orario (es. da S a SW e poi
NW per la circolazione antioraria intorno alle basse pressioni).
Col fronte freddo l'aria fredda avanzando si incunea sotto quella calda che viene
sollevata violentemente verso l'alto creando depressione. Si vengono a verificare i
fenomeni caratteristici della "instabilità" con relative formazioni nuvolose (cumuli e
nembostrati) e precipitazioni violente. La pressione diminuisce irregolarmente fino al
passaggio del fronte, poi aumenta repentinamente accompagnata da una
diminuzione della temperatura e da un rinforzo del vento, che gira rapidamente
anche di 180° in senso orario (es. da SW a NW). Prima del passaggio del fronte sotto
gli imponenti fenomeni nuvolosi si possono verificare groppi di vento anche violenti
di direzione estremamente variabile.
Che vento avremo oggi?
La rosa dei venti: il nome e la direzione dei venti
© Istituto e Museo di Storia della Scienza