Programma didattico. Seguite il tempo che fa e Fate parte della rete di osservatori EUR-OCEANS!

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1 Programma didattico EUR-OCEANS: European Network of Excellence Seguite il tempo che fa e Fate parte della rete di osservatori EUR-OCEANS!

2 Partecipate alla rete di osservazione! 1) Per cominciare dovreter realizzare gli strumenti della stazione meteorologica. Nelle pagine che seguono troverete la guida alla costruzione di ciascuno strumento. Nota: I materiali sono stati scelti in modo da assicurare la realizzazione minima per ottenere strumenti funzionali. Per questo vi invitiamo a non lasciarli all esterno, ma di portarli fuori solo nel momento di ciascuna misurazione. Naturalmente potete, se lo desiderate, utilizzare dei materiali migliori o diversi, ma fate attenzione a rispettare le dimensioni indicate nella guida per poter ottenere dei dati comparabili con quelli delle altre scuole. 2) Per fare le vostre rilevazioni (una volta al giorno e, preferibilmente, sempre alla stessa ora), preparate il vostro registro dei dati o copiate il nostro modello (annesso). 3) Attenzione a non dimenticare di inserire sul nostro sito web i dati da voi registrati (per esempio una volta alla settimana), per potere realizzare dei grafici e compararli con i dati delle altre scuole europee! Connettetevi sul sito: Prima di cominciare, scriveteci per iscrivervi e ottenere login e password! EUR-OCEANS

3 Indice Come definire il o i climi?... 3 Strumenti da costruire... 4 Istruzioni di costruzione... 7 Anemometro... 7 Pluviometro... 9 Anemoscopio Barometro Rosa dei venti Registro dei dati EUR-OCEANS

4 IL CLIMA Uno dei compiti della meteorologia consiste nell osservare l evoluzione del tempo per poter fare delle previsioni. Ma a quale scopo? Unicamente per sapere se domani ci sarà molto vento per poter andare a fare windsurf? No, naturalmente. La meteorologia è molto più di questo. Essa si interessa allo studio dell atmosfera del nostro pianeta e dei meccanismi o delle forze responsabili dei cambiamenti del tempo meteorologico e del clima. Delle osservazioni, e in particolare delle misurazioni precise, sono essenziali nella nostra vita quotidiana, per esempio: per la navigazione aerea o marittima, per l agricoltura, o per l attivazione di procedure di allarme nel caso di segni premonitori di catastrofi naturali potenziali come uragani, inondazioni, ecc. Come definire il o i climi? Sono due concetti totalmente differenti. * Il tempo meteorologico: sono la temperatura, la presenza di sole, le precipitazioni, registrati in un dato momento, in un luogo definito. Sono, quindi, le condizioni meteorologiche istantanee; lo stato dell atmosfera in un momento preciso. Tuttavia, grazie all acquisizione di dati sul tempo meteorologico, fatte per molti anni, gli scienziati sono in grado di determinare delle tendenze su scale temporali ben più grandi (secoli), e mettere in evidenza dei cambiamenti del clima planetario. * Il clima: corrisponde alle condizioni medie di temperatura, piovosità, umidità, vento di una Regione, di un pianeta. Per ottenere una media del clima mensile, è necessaria una trentina d anni di misure quotidiane, rilevate da numerose stazioni meteorologiche. Le registrazioni precise dei dati degli ultimi decenni servono da base per sviluppare dei modelli numerici, che a loro volta rendono possibile la simulazione di differenti scenari sul tempo e sul clima futuri, quindi di formulare delle previsioni. In una determinata regione, i vegetali rappresentano un buon indicatore climatico. L energia solare non è distribuita ugualmente sulla superficie del globo. Il calore è maggiore all Equatore e diminuisce spostandosi verso i Poli; questo genera delle grandi aree climatiche distribuite in fasce parallele intorno alla Terra. Tuttavia, la distribuzione dei climi non è solamente dipendente dalla latitudine. Il deserto del Sinai (Israele meridionale), il Monte Everest e le foreste della Florida sono luoghi situati lungo il ventottesimo grado di latitudine Nord, ma con situazioni climatiche molto diverse. Anche l altitudine e la prossimità o meno dell Oceano intervengono sul clima. Si differenziano quindi diversi tipi di clima: * Tropicale e subtropicale * Polar (glaciale, tundra) * Secco - arido * Montano * Méditerraneo * Continentael (taiga) * Temperato EUR-OCEANS

5 Strumenti per la realizzazione della vostra stazione meteorologica Termometro Il termometro è uno strumento usato per misurare la temperatura. Avrete sicuramente visto diversi tipi di termometro. La maggior parte si presenta sotto forma di un tubo di vetro chiuso contenente un liquido come alcool o mercurio. Quando la temperatura intorno al tubo scalda il liquido, questo si espande e risale lungo il tubo. Una graduazione sul tubo permette di leggere la temperatura. Per misurare la temperatura esterna, può essere usato un termometro di vetro o un termometro digitale. L unità di misura è il grado centigrado ( C) ed è sufficiente fornire valori con una cifra decimale (per esempio: 18.5). Igrometro L igrometro è uno strumento che misura il tasso di umidità dell aria. Avete sicuramente sperimentato la differenza tra un aria secca o un umidità molto elevata (per esempio nel vostro bagno quando fate la doccia). L igrometro misura l umidità relativa, cioè il contenuto d acqua presente nell aria ad una determinata temperatura, in relazione alla quantità che essa può contenere a saturazione. Questo significa che, se l igrometro indica per esempio 70, l aria è saturata al 70%. Sarà sufficiente fornire valori a cifre intere, senza decimali. Dal momento che la costruzione di un Termometro e di un Igrometro molto precisi non è facile, vi chiediamo di usarne uno della vostra scuola, se non è disponibile, di portarne uno da casa. Anemoscopio Ascoltando le previsioni del tempo possiamo sentire per esempio, venti occidentali soffieranno su. La direzione del vento è spesso indicata da una freccia o da un punto su una bussola: ma cosa ci indicano? La direzione dalla quale i venti provengono o la direzione verso la quale soffiano? Come può essere determinata la direzione del vento? Per rispondere a questa domanda esiste un semplice strumento: l anemoscopio. L anemoscopio è costituito da una freccia che può ruotare su un asse e assumere la sua posizione in funzione del vento. Questa freccia è associata ad una rosa dei venti, orientata con una bussola in modo che il Nord della rosa dei venti sia effettivamente puntato verso il Polo Nord magnetico della Terra. In questo modo quando il vento soffia la freccia si muove e punta in una certa direzione, che può essere determinata grazie alla rosa dei venti. Quella che indica la freccia è la direzione da dove proviene il vento! Quindi, quando sentiamo venti occidentali alle previsioni del tempo, ci viene detto che ci sarà vento proveniente da Ovest. EUR-OCEANS

6 Anemometro Quando c è vento si possono misurare due fattori. Uno è la direzione del vento, che possiamo misurare con un anemoscopio. L altro fattore è la velocità del vento, che può essere misurata con un anemometro. L anemometro è una sorta di ruota del vento, che gira ad una certa velocità in funzione della forza del vento. Può essere conteggiato il numero di giri dell anemometro in un minuto e quindi determinata la velocità del vento in funzione dei giri al minuto, indicati con la sigla rpm (dall inglese revolutions or rotations per minute ). Questo è il valore che vi viene chiesto di registrare e inserire nel computer. Il nostro valore della velocità del vento è, naturalmente, una approssimazione, perché ci sono altre forze che agiscono sull anemometro, che qui trascureremo per semplicità! Successivamente alle istruzioni per costruire l anemometro : il valore che registrerete ondine (sull interfaccia del nostro sito web) sarà automaticamente convertito in un altra unità di misura, il metro al secondo o m/s. A titolo informativo, ecco il procedimento utilizzato per questa conversione: sapendo la circonferenza del bicchiere, la moltiplichiamo per i gpm (rpm) che voi indicate. Se la circonferenza è in metri, otteniamo un valore in metri al minuto, il che rende possibile il calcolo dei metri al secondo, m/s. Pluviometro Sebbene alcuni di noi non amino molto la pioggia, essa è comunque molto importante. La pioggia e la neve sono chiamate precipitazioni. Per registrare quanta pioggia cade, abbiamo bisogno di uno strumento appropriato. Per la nostra stazione meteorologica, useremo il pluviometro. È costituito semplicemente da una bottiglia posizionata all esterno, in modo da raccogliere la pioggia, ed è completato da una scala graduata (una riga millimetrata) che indica la quantità di pio- ggia caduta. La misura delle precipitazioni deve essere presa una volta al giorno, consentendo così di registrare la quantità di pioggia (o neve) che è caduta nelle 24 ore precedenti. Non dimenticate di svuotare la bottiglia dopo ogni misurazione! L unità di misura è il millimetro (mm) ed è sufficiente fornire valori senza cifre decimali (per esempio: 1mm) EUR-OCEANS

7 Barometro Probabilmente già sapete che la pressione atmosferica (cioè la pressione dell aria sopra di noi) ci dà informazioni su come si svilupperà il tempo. Alte o basse pressioni comportano, in parole semplici, rispettivamente del bel tempo o del brutto tempo. Voi costruirete un semplice barometro: lo strumento che vi consente di seguire le variazioni della pressione atmosferica. Potrete quindi misurare gli scarti in millimetri sulla scala graduata via via che l indicatore salirà o scenderà e collegare le indicazioni del barometro all evoluzione del tempo. L unità di misura è quindi in millimetri (mm) ed è sufficiente fornire valori interi, senza le cifre decimali. EUR-OCEANS

8 Guida di costruzione degli strumenti Anemometro Materiale: * 5 tazzine da caffè in cartone o in plastica (il cartone è più facile da forare) * 1 sacchetto di cannucce diritte (senza «grinzature» per poterle piegare) * 1 matita grigia dotata di una gomma ad una estremità * 1 piccolo chiodo * 1 piccola pinzatrice * 1 paio di forbici * 1 pennarello indelebile rosso Istruzioni: - Realizzate due fori (o due fenditure a forma di croce) opposti sui lati di 4 tazzine (tazzine laterali), della dimensione minima per far passare una cannuccia. - Sulla quinta tazzina (tazzina centrale), realizzate due fori opposti, come per le tazzine laterali, più altri due fori su un asse perpendicolare al precedente ma leggermente più in basso, in modo da potervi introdurre due cannucce a croce senza che queste si incontrino. - Realizzare un ultimo foro centrale sul fondo della tazzina centrale, sufficientemente grande per lasciar passare facilmente la matita. - Verificate la lunghezza delle cannucce in modo tale che la distanza tra i punti centrali delle due tazzine opposte sia di 20cm (potete tagliarle se sono troppo lunghe o infilarne una in un altra se sono troppo corte, ma in quest ultimo caso fate in modo che una entri nell altra per almeno 2cm e assicuratevi che il punto di inserzione rimanga nella parte centrale) - Introducete una cannuccia attraverso i fori di una tazzina laterale, rivoltate l estremità della cannuccia contro la tazzina e fissatela con la pinzatrice. - Fate quindi passare la cannuccia attraverso due fori opposti della tazzina centrale, poi fissate un altra tazzina laterale all altra estremità come avete fatto con la prima. Attenzione: la seconda tazzina laterale deve essere fissata con l apertura nel senso opposto rispetto alla prima. - Rifate la stessa operazione con le altre due tazzine laterali, facendo passare la cannuccia nei due fori rimanenti nella tazzina centrale. - Le 4 tazzine laterali devono essere tutte orientate o in senso orario o in senso anti orario. Dipingete o segnate una delle tazzine laterali con il pennarello rosso, in modo che sia facilmente riconoscibile rispetto alle altre. - Infine, fate entrare l estremità della matita provvista della gomma nel buco posto sul fondo della tazzina centrale, e fissate le due cannucce incrociate sulla gomma facendo penetrare il più possibile un chiodo nella gomma. Attenzione: verificate attentamente che l anemometro giri senza difficoltà! EUR-OCEANS

9 Anemometro 1 2 Fate passare la cannuccia attraverso la tazzina centrale e fissatene un altra all estremità opposta della cannuccia, come per la precedente. Nota: la seconda tazzina laterale deve essere orientata nel senso opposto alla prima. Realizzate due fori opposti sui lati della tazzina, fate passare la cannuccia, rivoltate l estremità e fissatela con una pinzatrice. 20cm 3 Fate le stesse operazioni con l altra cannuccia. Tutte le tazzine devono essere orientate in senso orario o in senso anti orario. 4 Inserite la matita nel foro sul fondo della tazzina centrale e fissate le cannucce alla gomma con l aiuto di un chiodo. Assicuratevi che l anemometro giri facilmente. 5 Segnate una delle tazzine laterali in modo da poter contare il numero di giri al minuto. EUR-OCEANS

10 Pluviometro Materiale: * 1 bottiglia d acqua minerale vuota da 1,5l (possibilmente con profilo regolare, senza strozzature) * 1 coltello o un cutter o delle forbici * 1 attacapanni metallico flessibile o del fil di ferro * 2 elastici * 1 righello (20cm) * 1 bastone, un asse o un manico di scopa * 1 pennarello indelebile a punta fine * Eventualmente un piccolo chiodo e un martello Istruzioni: - Con l aiuto di un coltello (e facendo attenzione a non ferirvi), tagliate la parte superiore svasata della bottiglia, che conserverete. - Il fondo delle bottiglie di plastica non è mai liscio e regolare; misurare l altezza dell acqua partendo direttamente dalla base falserà il risultato. Versate, quindi, un po d acqua nella bottiglia, per riempire completamente le irregolarità del fondo, fino all inizio della parte perfettamente rettilinea della parete della bottiglia. Utilizzando il pennarello indelebile, marcate questa altezza con una linea molto fine: vi servirà come punto di riferimento per le misurazioni successive. - Utilizzando gli elastici fissate saldamente il righello alla bottiglia facendo attenzione a: a) girare la parte graduata verso l esterno b) allineare lo 0 (zero) esattamente al livello della linea marcata con il pennarello c) sistemare il righello in modo che sia esattamente perpendicolare alla base - Utilizzate ora il fil di ferro o l attaccapanni (preventivamente modificato) per fissare la bottiglia al supporto (asse, manico di scopa, bastone). Assicuratela in modo che: a) la bottiglia non possa cadere a terra b) la bottiglia sia rimovibile dall alto c) l attaccapanni o il fil di ferro non scivolino sul supporto A seconda del supporto scelto, potrebbe essere necessario utilizzare un chiodo per fissare il fil di ferro. - Riposizionate la parte svasata, capovolta, sulla bottiglia, come imbuto. - Infine, posizionate il vostro supporto con il pluviometro all esterno, in una zona libera e non coperta, affondandolo nel terreno o fissandolo solidamente in posizione verticale. - Una volta che il pluviometro è installato e prima di cominciare il vostro periodo di rilevamento (24h), assicuratevi che il livello dell acqua al suo interno corrisponda esattamente alla linea di riferimento che avete tracciato (linea di riferimento = 0)! EUR-OCEANS

11 Pluviometro Linea di 2 1 Tagliate la parte svasata della bottiglia, versatevi all interno dell acqua in modo da riempire tutte le parti irregolari del fondo e segnate questo livello «zero» con un pennarello indelebile. Fissate il righello all estrno della bottiglia con gli elastici. Allineate lo 0 del righello con la linea di riferimento sulla bottiglia. 3 Con il fil di ferro formate una spirale e fissatela al supporto in modo che non scivoli e che la bottiglia possa essere inserita e sfilata facilmente 4 Posizionate la bottiglia, posate sulla parte superiore il pezzo svasato capovolto, come imbuto, e installate il vostro pluviometro all esterno EUR-OCEANS

12 Anemoscopio Materiale: * Strumenti geometrici * Forbici * Colla * 1 bussola * 3 perle di plastica forate o delle rondelle di metallo piatte * 1 pezzo di legno o manico di scopa * Una lastra di balsa (o sughero) o del cartone rigido * 1 piccolo chiodo e un martello (il diametro del chiodo deve essere leggermente inferiore a quello del foro nelle perle Istruzioni: a) Per l anemoscopio: - Prima di tutto un po di geometria. Disegnate sulla balsa o sul cartone le parti dell anemoscopio, così come indicati nello schema sottostante, e ritagliateli. - Incollate i tre pezzi e lasciate asciugare. Se avete dei dubbi sulla resistenza dell incollatura, potete rinforzare la struttura con del nastro adesivo - Individuate il punto di equilibrio dell anemoscopio e praticatevi con molta cura un foro, con delle forbici, la punta di un coltello o il chiodo e il martello. b) Per la Rosa dei Venti: Potete stampare il modello fornito qui di seguito e incollarlo su un cartone rigido oppure realizzarla voi stessi. - Se la volete costruire: su un pezzo di cartone disegnate due cerchi concentrici (uno dentro l altro), in modo che il diametro del cerchio interno sia leggermente più piccolo del pezzo di legno (o manico di scopa) che utilizzerete per fissare l anemoscopio. - Dividete il cerchio in 8 parti uguali. Come nel nostro modello, segnate i punti cardinali. - Ritagliate il cerchio interno e inserite la Rosa dei venti nel pezzo di legno (o manico di scopa). c) Montaggio finale : - Prendete il pezzo di legno con la Rosa dei Venti e fissate l anemoscopio con il chiodo sulla parte superiore. Potete infilare in successione il chiodo, una perla, l anemoscopio e due perle. - Verificate che l anemoscopio giri facilmente, senza interruzioni. - Quando registrate i dati, orientate la Rosa dei Venti con l aiuto della bussola e verificate la direzione verso la quale punta l anemoscopio! Se lo strumento è ben realizzato, l anemoscopio deve puntare nella direzione dalla quale proviene il vento! EUR-OCEANS

13 Anemoscopio 30cm 2cm 6cm 1cm 10cm 8cm 1 Disegnate i pezzi sulla balsa o sul cartone, secondo le misure indicate, e ritagliateli 5cm 2 Assemblate i pezzi tra loro, incollateli e lasciate asciugare 3 Cercate il punto di equilibrio, segnatelo e poi foratelo con attenzione. Disegnate una Rosa dei Venti in cartone, ritagliatela e fissatela al supporto. Inchiodate l anemoscopio alla sommità del supporto, sostenuto dalle perle. Al momento di rilevare la direzione del vento, orientate la Rosa dei Venti con l aiuto della bussola. N N N O E S S S EUR-OCEANS

14 Barometro Materiali: * 1 recipiente di vetro (barattolo per conserve alimentari) * 1 pallone * 1 cannuccia diritta (senza «grinzature» per poterla piegare) * 1 elastico * colla (senza solventi) * 1 righello * forbici * cartone * carta Istruzioni: - Tagliate la calotta del pallone con la valvola e posatela sull apertura del barattolo di vetro, facendo attenzione che sia ben distesa. Fissatela con un elastico. - Tagliate la cannuccia in modo che sia lunga 20cm e tagliate a punta una delle sue estremità (se la vostra cannuccia è troppo corta, potete unirne due come per l anemometro). - Tagliate una striscia di carta e realizzate una scala millimetrata con il righello (naturalmente potete utilizzare il righello stesso). - Incollate la carta su del cartone. - Fissate il lato non tagliate della cannuccia al centro del pallone con la colla. - Incollate la scala millimetrata (carta o righello) a un supporto, in modo che la punta della cannuccia sia perpendicolare alla scala graduata. Funzionamento: quando la pressione dell aria è alta, preme sulla superficie del pallone facendo salire la punta della cannuccia; quando la pressione è bassa, il pallone si gonfia e la punta della freccia si inclina verso il basso. Nota: il movimento del pallone verrà influenzato anche dalla temperatura! i valori delle vostre misurazioni saranno quindi approssimativi; per questo sarà necessario osservare le reazioni del barometro a seconda delle variazioni del tempo. EUR-OCEANS

15 Barometro 1 Tagliate la calotta del pallone con la valvola e stendetela sull apertura del recipiente, controllando che sia ben distesa. Fissatela con un elastico. 2 Tagliate a punta un estremità della cannuccia 3 Fissate la parte intatta della cannuccia al centro del pallone con la colla EUR-OCEANS

16 Rosa dei venti N NO NE O E SO SE S EUR-OCEANS

17 Registro dei dati Data Temperatura aria ( C) Velocità del vento (gpm) Direzione del vento Precipitazioni (mm) Pressione atmosferica (mm) Umidità relativa (%)