M00.14 – Pressione atmosferica e sua misurazione¶
1. Obiettivi della lezione¶
Al termine di questa lezione sarai in grado di:
- definire fisicamente la pressione atmosferica;
- comprendere perché l'atmosfera esercita una pressione;
- conoscere le principali unità di misura;
- convertire hPa, Pa, bar, millibar e mmHg;
- comprendere la relazione tra pressione e quota;
- conoscere l'equilibrio idrostatico;
- interpretare il gradiente barico;
- leggere il significato delle isobare;
- distinguere alta e bassa pressione;
- riconoscere i principali strumenti di misura;
- comprendere la differenza tra pressione locale e pressione ridotta al livello del mare;
- interpretare le variazioni della pressione nel tempo.
2. Che cos'è la pressione atmosferica¶
La pressione atmosferica è la pressione esercitata dall'aria su una superficie.
L'atmosfera possiede massa ed è sottoposta alla forza di gravità terrestre.
La colonna d'aria sovrastante una determinata superficie esercita quindi una forza dovuta al proprio peso.
La pressione è definita come il rapporto tra la forza perpendicolare applicata a una superficie e l'area della superficie stessa.
La formula generale è:
p = F / A
Dove:
- p = pressione;
- F = forza perpendicolare alla superficie;
- A = area della superficie.
Nel Sistema Internazionale:
- la forza si misura in newton (N);
- l'area si misura in metri quadrati (m²);
- la pressione si misura in pascal (Pa).
Un pascal corrisponde a un newton per metro quadrato:
1 Pa = 1 N/m²
2.1 Perché l'atmosfera esercita pressione¶
L'aria è composta da molecole dotate di massa.
Queste molecole sono sottoposte alla gravità e si distribuiscono intorno alla Terra.
Il peso dell'aria sovrastante contribuisce alla pressione presente a ogni quota.
La pressione atmosferica è inoltre collegata agli urti continui delle molecole sulle superfici.
Non bisogna quindi immaginare la pressione soltanto come una forza che agisce dall'alto verso il basso: in un fluido la pressione agisce in tutte le direzioni.
2.2 Pressione e superficie¶
A parità di forza, una superficie più piccola subisce una pressione maggiore.
Esempio:
Una forza di 100 N agisce su una superficie di 2 m².
p = 100 / 2
p = 50 Pa
Se la stessa forza agisce su una superficie di 0,5 m²:
p = 100 / 0,5
p = 200 Pa
La pressione aumenta perché la stessa forza viene distribuita su un'area più piccola.
3. Il valore della pressione atmosferica al livello del mare¶
La pressione atmosferica varia continuamente in funzione delle condizioni meteorologiche e della quota.
Come riferimento si utilizza il valore standard al livello medio del mare:
1013,25 hPa
Questo valore corrisponde a:
101325 Pa
oppure:
1013,25 mbar
oppure:
760 mmHg circa
È importante comprendere che 1013,25 hPa è un valore convenzionale di riferimento, non la pressione che si verifica sempre al livello del mare.
Nella realtà la pressione può essere superiore o inferiore.
3.1 La pressione standard¶
L'atmosfera standard utilizza una pressione al livello medio del mare pari a 1013,25 hPa.
Questo riferimento viene impiegato in meteorologia, aeronautica e nella taratura degli strumenti.
3.2 Pressione e condizioni meteorologiche¶
In generale:
- valori relativamente elevati possono essere associati ad aree anticicloniche;
- valori relativamente bassi possono essere associati a depressioni;
- la distribuzione spaziale della pressione contribuisce a determinare il vento.
Il valore assoluto della pressione, tuttavia, non basta da solo a descrivere il tempo: occorre considerare anche la distribuzione geografica, la quota, la temperatura e l'evoluzione temporale.
4. Unità di misura della pressione¶
Le unità più utilizzate sono:
| Unità | Simbolo | Equivalenza |
|---|---|---|
| Pascal | Pa | 1 N/m² |
| Kilopascal | kPa | 1000 Pa |
| Hectopascal | hPa | 100 Pa |
| Bar | bar | 100000 Pa |
| Millibar | mbar | 100 Pa |
| Millimetro di mercurio | mmHg | circa 133,322 Pa |
| Atmosfera standard | atm | 101325 Pa |
In meteorologia si utilizza soprattutto l'hectopascal.
4.1 Relazioni fondamentali¶
1 hPa = 100 Pa
1 mbar = 100 Pa
1 hPa = 1 mbar
1 bar = 1000 hPa
1 atm = 1013,25 hPa
1 atm ≈ 760 mmHg
4.2 Perché hPa e mbar hanno lo stesso valore numerico¶
L'hectopascal e il millibar sono unità differenti, ma hanno la stessa equivalenza in pascal.
Pertanto:
1013 hPa = 1013 mbar
Oggi l'unità preferita nel Sistema Internazionale è l'hectopascal.
5. Conversioni tra unità di pressione¶
5.1 Da hPa a Pa¶
Per convertire gli hectopascal in pascal si moltiplica per 100.
Esempio:
995 hPa × 100 = 99500 Pa
5.2 Da Pa a hPa¶
Per convertire i pascal in hectopascal si divide per 100.
Esempio:
100000 Pa / 100 = 1000 hPa
5.3 Da bar a hPa¶
Si moltiplica per 1000.
Esempio:
1,02 bar × 1000 = 1020 hPa
5.4 Da mmHg a hPa¶
Si utilizza il fattore approssimativo:
1 mmHg ≈ 1,33322 hPa
Esempio:
750 mmHg × 1,33322 ≈ 999,9 hPa
5.5 Esercizio svolto¶
Convertire 980 hPa in:
- pascal;
- millibar;
- bar.
Calcolo:
980 hPa = 98000 Pa
980 hPa = 980 mbar
980 hPa = 0,98 bar
6. La pressione diminuisce con la quota¶
Salendo di quota, la pressione atmosferica diminuisce.
La ragione è che, a quote maggiori, la quantità di aria sovrastante è inferiore.
La diminuzione non è lineare.
Nei bassi strati dell'atmosfera la pressione diminuisce relativamente rapidamente.
Alle quote maggiori la variazione assoluta per ogni chilometro tende a diventare più piccola.
6.1 Valori indicativi¶
Nell'atmosfera standard:
| Quota | Pressione approssimativa |
|---|---|
| 0 km | 1013 hPa |
| 1 km | 899 hPa |
| 2 km | 795 hPa |
| 3 km | 701 hPa |
| 5 km | 540 hPa |
| 8 km | 356 hPa |
| 10 km | 265 hPa |
| 15 km | 121 hPa |
| 20 km | 55 hPa |
I valori sono indicativi e riferiti all'atmosfera standard.
6.2 La relazione tra pressione e peso dell'aria¶
La pressione a una determinata quota è collegata al peso della colonna d'aria che si trova al di sopra di quella quota.
Questo principio è alla base della misura barometrica e della stima dell'altitudine.
6.3 Applicazioni pratiche¶
La diminuzione della pressione con la quota è importante per:
- meteorologia;
- aviazione;
- escursionismo;
- misurazione dell'altitudine;
- funzionamento degli strumenti barometrici;
- studio della struttura verticale dell'atmosfera.
7. Equilibrio idrostatico¶
L'equilibrio idrostatico descrive una situazione nella quale il gradiente verticale della pressione bilancia il peso dell'aria.
La relazione fondamentale è:
dp/dz = -ρg
Dove:
- p = pressione;
- z = quota;
- ρ = densità dell'aria;
- g = accelerazione di gravità.
Il segno negativo indica che la pressione diminuisce quando la quota aumenta.
7.1 Significato fisico¶
Immaginiamo una piccola porzione verticale di atmosfera.
La pressione nella parte inferiore è maggiore di quella nella parte superiore.
Questa differenza di pressione sostiene il peso della massa d'aria.
In condizioni di equilibrio idrostatico le forze verticali si bilanciano.
7.2 L'equazione idrostatica non significa atmosfera immobile¶
L'atmosfera è in continuo movimento.
L'equilibrio idrostatico rappresenta un'approssimazione molto utile per descrivere la struttura verticale della pressione su scale meteorologiche ordinarie.
I moti verticali atmosferici esistono comunque, soprattutto nei temporali, nella convezione e in altri fenomeni intensi.
8. Il gradiente barico¶
Il gradiente barico è la variazione della pressione nello spazio.
In meteorologia è particolarmente importante il gradiente orizzontale, cioè la variazione della pressione tra località differenti.
Si può esprimere in forma semplificata come:
Gradiente barico = Δp / Δd
Dove:
- Δp = differenza di pressione;
- Δd = distanza tra i punti considerati.
L'unità dipende dalle grandezze utilizzate.
Per esempio, si può esprimere la variazione in hPa ogni 100 km.
8.1 Esempio numerico¶
In due località distanti 200 km si misurano:
- località A: 1018 hPa;
- località B: 1008 hPa.
Differenza:
Δp = 1018 - 1008
Δp = 10 hPa
Gradiente medio:
10 / 200 = 0,05 hPa/km
Oppure:
5 hPa ogni 100 km
8.2 Importanza per il vento¶
La differenza di pressione nello spazio genera una forza che tende a mettere in movimento l'aria.
In generale, l'aria viene accelerata dalla zona di pressione maggiore verso quella di pressione minore.
La direzione e la velocità effettive del vento dipendono anche dalla rotazione terrestre, dall'attrito e dalla geometria del campo di pressione.
Un gradiente barico più intenso è generalmente associato a venti più forti, a parità delle altre condizioni.
9. Le isobare¶
Le isobare sono linee tracciate sulle carte meteorologiche che uniscono punti aventi la stessa pressione atmosferica.
Le carte meteorologiche utilizzano normalmente la pressione ridotta al livello medio del mare per confrontare località situate a quote differenti.
Le isobare permettono di individuare:
- aree di alta pressione;
- aree di bassa pressione;
- zone con forte gradiente barico;
- configurazioni del campo barico;
- possibili aree di vento intenso.
9.1 Isobare ravvicinate¶
Quando le isobare sono molto ravvicinate, la pressione cambia rapidamente nello spazio.
Il gradiente barico è elevato.
In generale, queste situazioni sono associate a venti più intensi.
9.2 Isobare distanziate¶
Quando le isobare sono molto distanziate, la pressione cambia più lentamente nello spazio.
Il gradiente barico è generalmente più debole.
In condizioni comparabili, i venti tendono a essere meno intensi.
9.3 Intervallo tra le isobare¶
Le carte meteorologiche utilizzano intervalli di pressione prestabiliti.
Un intervallo frequente nelle carte sinottiche è di 4 hPa, ma può variare in funzione della carta e della scala rappresentata.
Esempio:
1000 hPa 1004 hPa 1008 hPa 1012 hPa 1016 hPa
9.4 Interpretazione¶
Le isobare non indicano direttamente la velocità del vento.
Permettono di valutare il gradiente di pressione, che è uno dei principali fattori che determinano il vento.
Per stimare la velocità occorrono anche informazioni sulla latitudine, sulla rotazione terrestre, sull'attrito e sulla struttura atmosferica.
10. Alta e bassa pressione¶
10.1 Alta pressione¶
Un'area di alta pressione, chiamata anche anticiclone, è una regione nella quale la pressione è relativamente più elevata rispetto alle zone circostanti.
Sulle carte meteorologiche viene spesso indicata con la lettera A oppure H.
Nell'emisfero boreale, il vento intorno a un anticiclone tende a ruotare in senso orario, considerando la circolazione su larga scala vicino al suolo.
Nell'emisfero australe la rotazione è generalmente opposta.
Le aree anticicloniche sono spesso associate a moti discendenti su larga scala.
La subsidenza può favorire:
- stabilità atmosferica;
- riduzione dello sviluppo verticale delle nubi;
- inversioni termiche;
- ristagno degli inquinanti in condizioni favorevoli.
Non significa che in presenza di alta pressione il cielo sia sempre sereno.
10.2 Bassa pressione¶
Un'area di bassa pressione, chiamata anche depressione o ciclone extratropicale quando presenta le caratteristiche appropriate, è una regione nella quale la pressione è relativamente più bassa rispetto alle zone circostanti.
Sulle carte meteorologiche può essere indicata con la lettera B oppure L.
Nell'emisfero boreale il vento intorno a una depressione tende a ruotare in senso antiorario.
Le aree depressionarie sono spesso associate a convergenza e moti ascendenti.
Questi movimenti possono favorire:
- formazione di nubi;
- precipitazioni;
- instabilità atmosferica;
- sviluppo di sistemi frontali.
Non tutte le depressioni producono necessariamente precipitazioni nella stessa area o nello stesso momento.
10.3 Confronto¶
| Caratteristica | Alta pressione | Bassa pressione |
|---|---|---|
| Pressione centrale | Relativamente elevata | Relativamente bassa |
| Emisfero nord | Rotazione generalmente oraria | Rotazione generalmente antioraria |
| Movimento verticale su larga scala | Tendenza alla subsidenza | Tendenza all'ascesa |
| Stabilità | Spesso maggiore | Spesso minore |
| Nubi e precipitazioni | Spesso meno favorevoli | Spesso più favorevoli |
La tabella descrive tendenze generali, non regole assolute.
11. La forza del gradiente di pressione¶
La forza del gradiente di pressione tende ad accelerare l'aria dalle pressioni maggiori verso quelle minori.
La sua intensità per unità di massa è collegata al gradiente della pressione e alla densità dell'aria.
In forma vettoriale:
Fp = -(1/ρ) ∇p
Dove:
- Fp = accelerazione dovuta alla forza del gradiente di pressione;
- ρ = densità dell'aria;
- ∇p = gradiente spaziale della pressione.
Il segno negativo indica che la forza è diretta verso pressioni più basse.
Questa forza è fondamentale per comprendere la circolazione atmosferica.
11.1 Le altre forze che influenzano il vento¶
Il vento non è determinato soltanto dalla forza del gradiente di pressione.
Intervengono anche:
- forza di Coriolis;
- attrito con la superficie terrestre;
- forza centrifuga nelle traiettorie curve;
- effetti della topografia.
La combinazione di queste forze determina la direzione e la velocità del vento.
12. Gli strumenti per misurare la pressione¶
Lo strumento utilizzato per misurare la pressione atmosferica è il barometro.
Esistono diverse tipologie.
12.1 Barometro a mercurio¶
Il barometro a mercurio è uno strumento storico basato sull'equilibrio tra la pressione atmosferica e il peso di una colonna di mercurio.
Fu sviluppato da Evangelista Torricelli nel XVII secolo.
È costituito da un tubo riempito di mercurio, capovolto in una vaschetta contenente lo stesso liquido.
La pressione atmosferica sostiene la colonna di mercurio.
Al valore standard della pressione atmosferica corrisponde una colonna alta circa 760 mm.
12.2 Il principio di Torricelli¶
La pressione esercitata da una colonna di liquido è:
p = ρgh
Dove:
- p = pressione;
- ρ = densità del liquido;
- g = accelerazione di gravità;
- h = altezza della colonna.
Nel barometro a mercurio, la pressione atmosferica equilibra la pressione idrostatica della colonna.
12.3 Esempio¶
Consideriamo:
- densità del mercurio = 13595 kg/m³;
- accelerazione di gravità = 9,81 m/s²;
- altezza della colonna = 0,760 m.
Calcolo:
p = 13595 × 9,81 × 0,760
p ≈ 101325 Pa
Il risultato corrisponde approssimativamente alla pressione atmosferica standard.
12.4 Barometro aneroide¶
Il barometro aneroide non utilizza liquidi.
È dotato di una capsula metallica parzialmente evacuata.
Quando la pressione esterna cambia, la capsula si deforma.
Un sistema meccanico amplifica il movimento e lo trasmette a un indice.
Lo strumento può indicare direttamente la pressione su una scala graduata.
12.5 Barometro digitale¶
I barometri digitali utilizzano sensori elettronici, spesso di tipo piezoresistivo o capacitivo.
La pressione provoca una deformazione microscopica di una struttura sensibile.
Il circuito elettronico converte il segnale in un valore numerico.
Sono utilizzati in:
- stazioni meteorologiche;
- smartphone;
- altimetri;
- dispositivi portatili;
- sistemi di acquisizione dati.
La precisione dipende dalla qualità del sensore, dalla taratura e dalle condizioni operative.
13. Pressione assoluta, relativa e differenziale¶
È importante distinguere tre concetti.
13.1 Pressione assoluta¶
È la pressione misurata rispetto al vuoto assoluto.
La pressione atmosferica meteorologica viene normalmente espressa come pressione assoluta.
13.2 Pressione relativa o manometrica¶
È la differenza tra una pressione e la pressione atmosferica locale.
Per esempio, un manometro per pneumatici indica normalmente la pressione rispetto all'atmosfera.
13.3 Pressione differenziale¶
È la differenza tra due pressioni.
Viene utilizzata, per esempio, per misurare:
- differenze di pressione tra ambienti;
- perdita di carico nei condotti;
- differenze di pressione tra due punti di un impianto.
Queste definizioni sono importanti per non confondere le misure meteorologiche con quelle utilizzate negli impianti tecnici.
14. Pressione locale e pressione ridotta al livello del mare¶
Una stazione meteorologica installata in montagna misura una pressione inferiore rispetto a una stazione al livello del mare, anche quando le condizioni atmosferiche appartengono alla stessa situazione meteorologica generale.
Per confrontare correttamente le località si utilizza spesso la pressione ridotta al livello medio del mare.
14.1 Pressione della stazione¶
È la pressione effettivamente misurata alla quota della stazione.
Viene anche chiamata pressione al livello della stazione.
14.2 Pressione ridotta al livello del mare¶
È un valore calcolato riportando convenzionalmente la pressione alla quota del livello medio del mare.
La riduzione tiene conto della colonna d'aria compresa tra la stazione e il livello del mare.
Il calcolo richiede ipotesi sulle condizioni termiche e sulla struttura verticale dell'atmosfera.
Non è una semplice sottrazione di un valore fisso.
14.3 Perché viene utilizzata¶
La pressione ridotta al livello del mare permette di:
- confrontare stazioni a quote differenti;
- costruire carte meteorologiche sinottiche;
- individuare depressioni e anticicloni;
- seguire l'evoluzione dei sistemi atmosferici.
14.4 Attenzione all'altitudine¶
La pressione ridotta al livello del mare non è la pressione realmente misurata dalla stazione.
È un valore riportato a una quota di riferimento attraverso un procedimento di calcolo.
15. Variazioni della pressione nel tempo¶
La pressione atmosferica cambia continuamente.
Le variazioni possono essere dovute a:
- passaggio di una depressione;
- avvicinamento di un anticiclone;
- transito di un fronte;
- cambiamenti della massa d'aria;
- fenomeni locali;
- oscillazioni atmosferiche.
Osservare l'andamento della pressione nel tempo è utile per interpretare l'evoluzione meteorologica.
15.1 Pressione in aumento¶
Un aumento della pressione può essere associato:
- all'avvicinamento di un'area anticiclonica;
- al passaggio di un fronte seguito da aria più stabile;
- alla diminuzione dell'influenza di una depressione.
Non garantisce automaticamente un miglioramento del tempo.
15.2 Pressione in diminuzione¶
Una diminuzione della pressione può indicare:
- avvicinamento di una depressione;
- approfondimento di un minimo barico;
- transito di un sistema frontale;
- cambiamento della circolazione atmosferica.
Non significa necessariamente che inizierà subito a piovere.
15.3 Tendenza barometrica¶
La tendenza barometrica è la variazione della pressione durante un intervallo di tempo.
Può essere espressa in hPa nelle ultime tre ore, sei ore o in un altro intervallo definito.
Esempio:
- pressione tre ore fa: 1015 hPa;
- pressione attuale: 1009 hPa.
Variazione:
1009 - 1015 = -6 hPa
La pressione è diminuita di 6 hPa.
Una variazione significativa merita attenzione, ma deve essere interpretata insieme a vento, nuvolosità, temperatura e situazione sinottica.
16. Pressione atmosferica e vento¶
Il vento è il movimento dell'aria rispetto alla superficie terrestre.
La distribuzione della pressione è uno dei principali fattori che determinano il movimento dell'aria.
In generale, l'aria viene accelerata dalla pressione maggiore verso quella minore.
Tuttavia, la rotazione terrestre introduce la forza apparente di Coriolis.
16.1 Forza di Coriolis¶
La forza di Coriolis è un effetto apparente osservato in un sistema di riferimento rotante come la Terra.
Nell'emisfero boreale devia i movimenti verso destra rispetto alla direzione del moto.
Nell'emisfero australe li devia verso sinistra.
La forza di Coriolis aumenta con la velocità del vento e con la latitudine, mentre è nulla all'equatore nel modello orizzontale usuale.
16.2 Attrito¶
Vicino alla superficie terrestre il vento subisce l'attrito dovuto a:
- edifici;
- vegetazione;
- rilievi;
- rugosità del terreno;
- ostacoli.
L'attrito modifica la velocità e la direzione del vento.
Per questo motivo il vento al suolo attraversa generalmente le isobare dirigendosi parzialmente verso le basse pressioni.
16.3 Vento in quota¶
Al di sopra dello strato influenzato dall'attrito, il vento tende a disporsi più parallelamente alle isobare in condizioni di equilibrio geostrofico.
Questo comportamento è particolarmente utile per interpretare la circolazione atmosferica su larga scala.
17. Lettura di una carta meteorologica¶
Una carta meteorologica con isobare permette di individuare le principali strutture del campo barico.
Per interpretarla occorre:
- osservare i valori delle isobare;
- individuare i minimi e i massimi di pressione;
- riconoscere le zone con isobare ravvicinate;
- valutare la posizione delle depressioni e degli anticicloni;
- osservare la presenza di fronti;
- confrontare la carta con quelle delle ore precedenti.
17.1 Esempio di campo anticiclonico¶
Immaginiamo una zona con pressione centrale di 1030 hPa e valori progressivamente inferiori allontanandosi dal centro.
Si tratta di una configurazione compatibile con un'area di alta pressione.
17.2 Esempio di campo depressionario¶
Immaginiamo una zona con pressione centrale di 990 hPa e valori progressivamente maggiori allontanandosi dal centro.
Si tratta di una configurazione compatibile con un'area di bassa pressione.
17.3 Limiti della carta barica¶
La carta delle isobare non fornisce da sola tutte le informazioni necessarie per una previsione.
È necessario considerare anche:
- temperatura;
- umidità;
- vento;
- fronti;
- stabilità atmosferica;
- distribuzione verticale delle masse d'aria;
- evoluzione temporale dei sistemi.
18. Errori comuni da evitare¶
- Confondere pressione atmosferica e forza.
- Confondere hPa e Pa.
- Pensare che 1013 hPa sia sempre la pressione al livello del mare.
- Considerare la diminuzione della pressione con la quota lineare.
- Confondere pressione locale e pressione ridotta al livello del mare.
- Pensare che le isobare indichino direttamente la velocità del vento.
- Ritenere che alta pressione significhi sempre bel tempo.
- Ritenere che bassa pressione significhi sempre pioggia.
- Confondere gradiente verticale e gradiente orizzontale.
- Dimenticare che il vento dipende anche dalla forza di Coriolis e dall'attrito.
- Confondere pressione assoluta e pressione manometrica.
- Considerare il barometro aneroide uno strumento basato su una colonna di liquido.
- Interpretare una singola misura barometrica senza considerare la sua tendenza.
19. Esercizi di verifica¶
Esercizio 1 – Conversione¶
Converti 1005 hPa in pascal.
Esercizio 2 – Conversione¶
Converti 1,025 bar in hPa.
Esercizio 3 – Conversione¶
Converti 760 mmHg in hPa utilizzando:
1 mmHg ≈ 1,33322 hPa
Esercizio 4 – Pressione e superficie¶
Una forza di 500 N agisce perpendicolarmente su una superficie di 2,5 m².
Calcola la pressione.
Esercizio 5 – Gradiente barico¶
Due località distano 150 km.
La prima registra 1020 hPa, la seconda 1011 hPa.
Calcola il gradiente medio in hPa ogni 100 km.
Esercizio 6 – Barometro a mercurio¶
Una colonna di mercurio ha:
- densità = 13595 kg/m³;
- altezza = 0,750 m;
- accelerazione di gravità = 9,81 m/s².
Calcola la pressione esercitata dalla colonna.
Esercizio 7 – Tendenza barometrica¶
La pressione passa da 1018 hPa a 1010 hPa in tre ore.
Calcola la variazione e stabilisci se è in aumento o in diminuzione.
Esercizio 8 – Isobare¶
Su una carta meteorologica le isobare sono molto ravvicinate.
Che cosa suggerisce questa configurazione riguardo al gradiente barico e al vento?
Esercizio 9 – Alta pressione¶
Descrivi il comportamento generale della circolazione intorno a un anticiclone nell'emisfero boreale.
Esercizio 10 – Pressione in montagna¶
Perché una stazione meteorologica situata a 1500 metri registra normalmente una pressione inferiore rispetto a una stazione al livello del mare?
20. Soluzioni degli esercizi¶
Soluzione 1 – Conversione¶
1 hPa = 100 Pa
1005 × 100 = 100500 Pa
Soluzione 2 – Conversione¶
1 bar = 1000 hPa
1,025 × 1000 = 1025 hPa
Soluzione 3 – Conversione¶
760 × 1,33322 = 1013,2472 hPa
Il risultato è circa:
1013,25 hPa
Soluzione 4 – Pressione e superficie¶
p = F / A
p = 500 / 2,5
p = 200 Pa
Soluzione 5 – Gradiente barico¶
Differenza:
1020 - 1011 = 9 hPa
Gradiente:
9 / 150 = 0,06 hPa/km
Convertendo in hPa ogni 100 km:
6 hPa/100 km
Soluzione 6 – Barometro a mercurio¶
p = ρgh
p = 13595 × 9,81 × 0,750
p ≈ 100045 Pa
Convertendo:
p ≈ 1000,45 hPa
Soluzione 7 – Tendenza barometrica¶
Variazione:
1010 - 1018 = -8 hPa
La pressione è diminuita di 8 hPa in tre ore.
Soluzione 8 – Isobare¶
Le isobare ravvicinate indicano un gradiente barico elevato.
In condizioni comparabili, questo è generalmente associato a venti più intensi.
Soluzione 9 – Alta pressione¶
Nell'emisfero boreale la circolazione intorno a un anticiclone è generalmente in senso orario.
Su larga scala sono spesso presenti moti discendenti.
Soluzione 10 – Pressione in montagna¶
La stazione in montagna ha una colonna d'aria sovrastante più corta.
Il peso dell'aria sopra la stazione è quindi minore e la pressione atmosferica misurata diminuisce.
21. Glossario¶
| Termine | Significato |
|---|---|
| Pressione | Forza perpendicolare esercitata per unità di superficie |
| Pressione atmosferica | Pressione esercitata dall'aria |
| Pascal | Unità SI della pressione |
| Hectopascal | Unità pari a 100 pascal |
| Millibar | Unità equivalente numericamente all'hectopascal |
| Atmosfera standard | Valore convenzionale di 101325 Pa |
| Barometro | Strumento per misurare la pressione atmosferica |
| Barometro a mercurio | Strumento basato sull'equilibrio di una colonna di mercurio |
| Barometro aneroide | Strumento meccanico basato sulla deformazione di una capsula |
| Barometro digitale | Strumento elettronico con sensore di pressione |
| Equilibrio idrostatico | Bilanciamento tra gradiente verticale della pressione e peso dell'aria |
| Gradiente barico | Variazione della pressione nello spazio |
| Isobara | Linea che unisce punti con uguale pressione |
| Anticiclone | Area di pressione relativamente elevata |
| Depressione | Area di pressione relativamente bassa |
| Gradiente di pressione | Variazione spaziale della pressione |
| Pressione assoluta | Pressione misurata rispetto al vuoto assoluto |
| Pressione manometrica | Differenza tra pressione assoluta e pressione atmosferica locale |
| Pressione ridotta al livello del mare | Pressione riportata convenzionalmente al livello medio del mare |
| Tendenza barometrica | Variazione della pressione in un intervallo di tempo |
| Forza di Coriolis | Effetto apparente dovuto alla rotazione terrestre |
| Vento geostrofico | Vento idealizzato in equilibrio tra forza del gradiente di pressione e forza di Coriolis |
22. Riepilogo della lezione¶
I concetti fondamentali da ricordare sono:
- La pressione è il rapporto tra forza perpendicolare e superficie.
- L'atmosfera esercita pressione perché possiede massa ed è soggetta alla gravità.
- L'unità SI della pressione è il pascal.
- In meteorologia si utilizza soprattutto l'hectopascal.
- Un hectopascal equivale numericamente a un millibar.
- La pressione standard al livello del mare è 1013,25 hPa.
- La pressione diminuisce generalmente con la quota.
- L'equilibrio idrostatico descrive il bilanciamento verticale tra pressione e peso dell'aria.
- Il gradiente barico descrive la variazione della pressione nello spazio.
- Le isobare uniscono punti con uguale pressione.
- Le isobare ravvicinate indicano generalmente un gradiente più intenso.
- Gli anticicloni sono aree di pressione relativamente elevata.
- Le depressioni sono aree di pressione relativamente bassa.
- Il barometro misura la pressione atmosferica.
- La pressione ridotta al livello del mare permette di confrontare stazioni situate a quote diverse.
- L'andamento della pressione nel tempo fornisce informazioni utili sull'evoluzione meteorologica.
Concetto chiave: la pressione atmosferica non è soltanto un numero letto su un barometro. La sua distribuzione nello spazio e la sua variazione nel tempo costituiscono una delle basi per comprendere la circolazione atmosferica e prevedere l'evoluzione del tempo.
23. Collegamento con la lezione successiva¶
La prossima lezione sarà dedicata alla temperatura atmosferica e alla sua misurazione.
Studieremo:
- temperatura e calore;
- scale Celsius, Kelvin e Fahrenheit;
- temperatura dell'aria;
- temperatura al suolo;
- strumenti di misura;
- termometri a liquido;
- termometri digitali;
- sensori di temperatura;
- schermi meteorologici;
- temperatura massima e minima;
- escursione termica;
- inversione termica;
- andamento giornaliero e stagionale della temperatura;
- distribuzione della temperatura sulla Terra.
Questi argomenti saranno indispensabili per comprendere il bilancio energetico, la stabilità atmosferica e la formazione dei fenomeni meteorologici.