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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
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Esperienza di Torricelli (1640)
. Barometro di Fortin (1800) La pressione atmosferica cambia con la quota
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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.
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Bassa pressione Brutto tempo (pioggia)
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 Bel tempo (sole) Bassa pressione Brutto tempo (pioggia)
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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.
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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. B A A B
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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.
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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)
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L'aria, ruotando, converge verso le zone di bassa pressione (B) e si allontana da quelle di alta pressione (A).
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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.
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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).
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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.
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Altezza della base dal suolo (Minimo e massimo)
Classificazione delle nubi a prevalente sviluppo orizzontale Famiglia Specie Sigla Altezza della base dal suolo (Minimo e massimo) Nubi basse Stratocumulus Stratus Nimbostratus Sc St Ns Pochi metri Nubi Medie Altocumulus Altostratus Ac As Nubi alte Cirrus Cirrocumulus Cirrostratus Ci Cc Cs
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Metri piedi 12000 6000 2000
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cirrostrati cirri cirrocumuli cumulonembo altocumuli cumulonembo
altocumuli altostrati nembostrati cumuli strati cumuli
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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
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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).
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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.
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Che vento avremo oggi?
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La rosa dei venti: il nome e la direzione dei venti
© Istituto e Museo di Storia della Scienza
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