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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 Novembre 2007
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Esperienza di Torricelli (1640)
. Barometro di Fortin (1800) La pressione atmosferica cambia con la quota
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Pressione atmosferica: si misura in millibar(mb) o in ectopascal (hPa)
L’atmosfera è composta in media dal 78% di Azoto, 21 % di Ossigeno e 1 % di vapore acqueo (e altri gas) Legge di Dalton: In una miscela di gas la pressione totale è la somma delle pressioni parziali dei singoli componenti Pressione atmosferica: si misura in millibar(mb) o in ectopascal (hPa) Una pressione atmosferica di 1000 mb è determinata dalla somma di 780 mb (Azoto) mb(Ossigeno)+ 10 mb (Vapore acqueo)
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Bassa pressione Brutto tempo
L’acqua ha peso molecolare 18, mentre l’Azoto ha peso molecolare 28. Legge di Avogadro: il numero di molecole contenuto in un volume di gas è indipendente dal tipo di gas. Ne consegue che se, in un volume di aria, aumentano le molecole di 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 Bassa pressione Brutto tempo
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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. Di giorno la brezza (di mare) al suolo soffia dal mare verso la terra, in quota si chiude il ciclo Bassa pressione Alta pressione Terra + calda Mare + freddo Di notte la brezza (di terra) al suolo soffia dalla terra verso il mare, in quota si chiude il ciclo Alta pressione Terra + fredda Bassa pressione Mare + caldo
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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. La sua traiettoria diviene ortogonale alla forza (di gravità) che ne determina lo spostamento verso il basso.
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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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Nelle zone di contatto fra masse d’aria a temperatura diversa si generano le perturbazioni (fronti)
I fronti (caldo, freddo ed occluso) presentano diverse fasi vitali. dalla genesi del ciclone (A,B), allo sviluppo e maturità (C,D), alla dissoluzione (E).
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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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Nel 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. 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 creando depressione. Si verificano i fenomeni caratteristici della "instabilità" con le 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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Le nuvole sono masse di vapore acqueo che galleggiano a diverse quote immerse in masse d’aria di pari densità (principio di Archimede). Il riscaldamento delle masse d’acqua al suolo determina la formazione di vapore. 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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Che vento avremo oggi? Le isobare in quota (circa 5000 m) indicano l’arrivo di aria fredda da NW incanalata fra un’alta ed una bassa pressione. La piccola distanza fra le isobare indica vento forte. L’incontro fra masse d’aria calda e fredda determina la formazione di un fronte freddo in arrivo da NW. La conformazione del suolo (Alpi) modifica il moto dell’aria (isobare più distanti). Avremo venti moderati da W-NW.
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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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