Nocchiero. Appunti di meteorologia a cura del Prof. Natalino Usai. La Pressione atmosferica

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1 Nocchiero Appunti di meteorologia a cura del Prof. Natalino Usai La Pressione atmosferica

2 Definizioni La pressione atmosferica è la Pressione presente in qualsiasi punto dell atmosfera terrestre Nella maggior parte dei casi il valore della pressione atmosferica è equivalente alla pressione idrostatica esercitata dal peso dell'aria presente al di sopra del punto di misura. Le aree di bassa pressione hanno sostanzialmente minor Centrale massa di controllo atmosferica sopra di esse, viceversa aree di alta pressione hanno una maggior massa atmosferica. Analogamente, con l'aumentare dell'altitudine, il valore della pressione decresce. Al livello del mare il volume di una colonna d'aria della sezione di 1 cm2 ha un peso di circa 1,03 kg. Ne consegue che una colonna d'aria della superficie di 1 m2, pesa approssimativamente 10,3 tonnellate. Il valore della pressione atmosferica varia anche in funzione della temperatura e della quantità di vapore acqueo contenuto nell'atmosfera e decresce con l'aumentare dell altitudine, rispetto al livello del mare, del punto in cui viene misurata. La pressione atmosferica normale o standard è quella misurata alla latitudine di 45, al livello del mare e ad una temperatura di 15 C, che corrisponde ad una colonna di mercurio di 760 mm. Nelle altre unità di misura corrisponde a: 1 atm = 760 mm hg = 760 torr = pa = 1 013,25 mbar. Apparato motore Con la diffusione dell'uso del sistema internazionale anche in ambito meteorologico, la pressione atmosferica si misura in ettopascal (centinaia di Pascal) il cui simbolo è hpa. Dal momento che 1013,25 mbar = Pa = 1013,25 hpa, si ha un'identità tra l'ettopascal ed il millibar Centrale elettrica Barografo Tunnel dell elica Barometro Locale pompe

3 Variazione della pressione atmosferica A causa della comprimibilità dell'aria sotto il proprio peso la diminuzione della pressione atmosferica con la quota sul livello del mare non è lineare come nei liquidi, ma diminuisce in modo esponenziale (in prima approssimazione). Vari fattori come le condizioni atmosferiche e la latitudine influenzano il suo valore, la nasa a compilato valori medi per tutte le parti del mondo. La seguente tabella fornisce i valori indicativi della pressione, in percentuali di una atmosfera, in funzione dell'altitudine. Altitudine in metri Percentuale di 1 atm , , , , , , , , , , ,01 La pressione atmosferica è influenzata dalla temperatura dell'aria. Essa diminuisce con l'aumentare della temperatura poiché l'atmosfera, riscaldandosi, tende a dilatarsi diventando meno densa e più leggera a parità di volume occupato. Di conseguenza il minore peso della massa d'aria calda riduce la pressione della colonna d'aria e quindi si avrà una più bassa pressione atmosferica rispetto alle ore precedenti. Al contrario, quando l'aria si raffredda aumenta la propria densità ed il maggiore peso della massa d'aria aumenterà la pressione atmosferica. Localmente, con tempo stabile quindi, la pressione atmosferica varierà nell'arco delle 24 ore anche a seconda delle variazioni di temperatura tra il giorno e la notte. I valori locali della pressione, considerati a se stanti, non hanno significato di prognosi; lo hanno invece se confrontati con i valori simultaneamente rilevati nelle zone adiacenti per mettere in risalto le aree di alta pressione (bel tempo) o di bassa pressione (brutto tempo). Localmente solo cambiamenti repentini dei valori di pressione (ovvero cambiamenti di pressione più rapidi rispetto a quelli relativi alla temperatura) sono indice di modifiche sostanziali delle condizioni meteorologiche.

4 Variazione della pressione con l umidità Anche l'umidità ambientale influenza la variazione della pressione atmosferica. Quando nell'aria aumenta la presenza di particelle di vapore acqueo vuol dire che in un dato volume d'aria questa maggiore quantità di particelle d'acqua avrà sostituito altri elementi più pesanti come azoto o ossigeno. Da ciò deriva che più l'aria è umida più risulterà leggera e di conseguenza si avrà una minore pressione atmosferica (bassa pressione). Al contrario, un'aria più secca sarà anche più pesante, quindi, esercitando un peso maggiore determinerà un aumento della pressione atmosferica (alta pressione). L esperimento di Torricelli Il tubo di Torricelli, o barometro di Torricelli, chiamato così dal nome del suo inventore, Evangelista Torricelli, fu il primo strumento realizzato appositamente per misurare la pressione atmosferica. È costituito da un tubo di vetro chiuso a un'estremità riempito di mercurio e posto in una vaschetta contenente mercurio, in modo da creare un sistema di vasi comunicanti. La scelta del mercurio è data dalla sua alta densità, che permette di lavorare a grandi pressioni con volumi relativamente piccoli. Un tubo, lungo 1 m, della sezione di 1 cm 2 e sigillato a un'estremità, viene riempito di mercurio e posto, con l'apertura verso il basso tenuta chiusa in modo che non entri aria, in una bacinella anch'essa piena di mercurio. A questo punto viene aperta l'estremità inferiore e si constata che il tubo non si svuota e che il mercurio scende solo per un certo tratto. (Vi è da notare il fatto che l'esperimento è valido con tubi di qualsiasi sezione). Torricelli misurò l'altezza che la colonna di mercurio aveva raggiunto, pari a 760 mm, e dedusse che il peso di questa colonna era antagonista ad una forza, generata da quella che oggi chiamiamo pressione atmosferica. Il mercurio contenuto nel tubo non è infatti soggetto alla pressione esterna, al contrario di quello nella vaschetta. Torricelli notò che il mercurio contenuto nel tubo si abbassava fino ad un certo punto. Infatti la pressione agiva solo sulla vaschetta e non nel tubo non essendovi aria dentro questo, e faceva ostacolo al mercurio nel tubo. Per ottenere il valore della pressione atmosferica in pascal sarà quindi sufficiente calcolare il valore della pressione della colonna di mercurio.

5 Campo barico al suolo o di superficie si traccia su una carta geografica, riportando, in corrispondenza di ogni stazione meteorologica, il relativo valore della pressione atmosferica ridotto al livello del mare ed unendo con una linea (isobara) i punti aventi la stessa pressione. La superficie di livello di riferimento è quindi il livello medio del mare. Campo barico in quota una superficie isobarica di valore interessante per le previsioni del tempo, ad esempio, quella di 500 mb (hpa) viene intersecata da superfici di livello ad equidistanza prestabilita, partendo dalla quota media della superficie isobarica di interesse

6 Gli anticicloni Sono caratterizzati da isobare concentriche chiuse con un massimo di pressione al centro indicato con A o H (High). I venti vi spirano in senso orario (emisfero Nord) od antiorario (emisfero Sud). Le depressioni o cicloni sono rappresentati da isobare quasi concentriche con un minimo di pressione al centro indicato con B o L (Low). Hanno in genere una forma ellittica allungata per meridiano ed il vento fluisce intorno al centro in senso antiorario (emisfero Nord) od orario (emisfero Sud). A B

7 Il Promontorio rappresenta un espansione di una Alta pressione tra due Basse pressioni. E caratterizzata da tempo stabile. La Saccatura indica una lingua di Bassa pressione che si incunea tra due Alte pressioni. E caratterizzata da tempo instabile.