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Discussione: DIDATTICA A DISTANZA : Impariamo la MeteoClimatica Lez. dal web -

  1. #121
    Andrew
    Guest

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    Esatto, la fig. sopra mostra questo. Ma come mai il Jet devìa anche se come sappiamo ben piu' in alto rispetto al campo barico che non arriva certo ai 300hpa ?''

    Eehh....., buona riflessione.

  2. #122
    Andrew
    Guest

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    Equilibrio idrostatico



    Come visto nell'articolo dedicato agli Stati Termodinamici dell'Atmosfera, è un dato di fatto che la pressione atmosferica decresca con la quota. Ma come si spiega tale andamento?


    Per capirlo occorre tenere presente che l'atmosfera, nel formare la sottile "pellicola" che avvolge il nostro pianeta, si trova in sostanziale equilibrio tra due forze contrapposte: da una parte c'è la forza di gravità, che tende a "schiacciare" tutta l'aria verso il basso, cioè verso il suolo; dall'altra vi si oppone la forza di gradiente di pressione verticale. Infatti, visto che la pressione aumenta scendendo di quota, allora dato che l'aria si muove da dove la pressione P è maggiore a dove è minore, si stabilirà una forza che tenderà a far salire l'aria stessa, opponendosi alla forza di gravità.

    L'atmosfera si trova, dunque, in generale equilibrio idrostatico ("idro" perché è un fluido, "statico" perché è in uno stato "stazionario", fermo). Tale condizione può essere assunta quasi sempre come vera, eccetto se siamo in presenza di forti moti verticali dell'atmosfera (come nel caso di temporali e così via). Ma vediamo più in dettaglio come si arriva ad esprimere matematicamente la condizione di equilibrio idrostatico.

    Come detto, lungo la verticale abbiamo a che fare con 2 forze. Iniziamo con il gradiente verticale di pressione. Come si può osservare dalla figura 1, poiché la pressione P diminuisce con la quota, la pressione esercitata sulla faccia inferiore di un generico sottile strato orizzontale è maggiore di quella esercitata sulla faccia superiore. Si ha così una forza

    FP = ΔP · A

    dove ΔP = P(inferiore) - P(superiore) e A è l'area della sezione della colonna d'aria considerata.

    Ma sullo stesso "straterello" agisce anche la forza di gravità, che sarà data da

    FG = -m · g


  3. #123
    Andrew
    Guest

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    Questa è, appunto, l'equazione dell'equilibrio idrostatico dell'atmosfera (il segno "-" indica che la pressione P diminuisce con la quota). Essa ci dice che muovendoci verticalmente da una quota z1 a una quota z2 (quindi Δz = z2 - z1) la pressione deve variare di una quantità ΔP = P2 - P1 che è legata al prodotto tra la densità dell'aria ρ (che tiene conto del "galleggiamento" dell'aria stessa) e g (che tiene conto della gravità).

    Così come l'abbiamo scritta l'equazione idrostatica è matematicamente approssimata in quanto è in forma "algebrica" (la cosiddetta "approssimazione alle differenze finite"). Ma se consideriamo, anziché variazioni finite ΔP e Δz, variazioni infinitesime dP e dz (come si fa in quella branca della matematica che si occupa del calcolo infinitesimale) allora il rapporto dP/dz altri non è che la derivata di P rispetto a z. Il significato fisico è lo stesso, ma descrive le variazioni di P rispetto a z punto per punto, anziché "segmento" per "segmento".

    Possiamo inoltre osservare come a parità di quota percorsa la pressione decresce con l'altezza maggiormente laddove densità e/o g siano maggiori.
    Sebbene l'accelerazione di gravità possa ritenersi costante nella maggior parte delle applicazioni, lo stesso non si può dire per la densità! Ecco che anche qui possiamo capire per quale motivo, per esempio, se c'è aria più fredda e/o più secca (cioè più densa) la P diminuisce più rapidamente con la quota rispetto a zone circostanti più calde e/o più umide (e dunque meno dense).


    L'equazione idrostatica è fondamentale in fisica dell'atmosfera e trova numerose applicazioni, come vedremo. Nel frattempo però facciamo un esempio numerico: in prossimità del livello del mare, un aumento di quota di 100 metri a quale diminuzione di pressione corrisponde?

    A livello del mare è ρ = 1.225 kg/m3. Posto Δz = 100 m si ha:

    ΔP = -ρ · g · Δz = -1.225 · 9.8 · 100 = -1200.5 kg/ms2 = -12 hPa

    Naturalmente questa variazione di pressione sarebbe diversa per quote di partenza diverse (cambia ρ) e comunque occorre in generale usare molta cautela nell'impiegare la formula dell'equazione idrostatica nella forma alle differenze finite (che è quella di più facile impiego, in quanto come abbiamo visto può essere risolta con semplici operazioni algebriche). Essendo infatti specialmente la densità molto variabile con l'altezza, l'errore che si commette è tanto maggiore quanto maggiore è l'intervallo Δz impiegato.

    Considerazioni conclusive: Oltre a quanto già esposto in questo articolo, ricordiamo che la legge dell'equilibrio idrostatico è usata in molte applicazioni in ambito meteorologico, da sola o in combinazione con altre leggi fisiche (come nel caso dell'equazione ipsometrica, oggetto di un articolo successivo). Essa è in grado di spegare, fra le altre cose, il motivo per cui ad esempio i venti verticali sono spesso più deboli rispetto a quelli orizzontali.









  4. #124
    Andrew
    Guest

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    Abbiamo un po' ripassato in questi gg. di ferma didattica quanto sopra. . ?' E soprattutto , abbiamo compreso qualcosa ?'

    No perche' e' molto importante comprendere l'art. cui sopra, per capire meglio la dinamica dell'Atmosfera.

  5. #125
    Andrew
    Guest

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    LEZIONE n° 13 -

    quali sono le tre leggi di "conservazione" in Fisica dell'Atmosfera ?'

    E quindi conoscendole, tali leggi, cosa si opera in modo matematico con operazioni d'insieme d'equazioni sia semplici che differenziate ?'

    Perche' una colonna d'aria piu' sottile esercita una press. e quindi un peso inferiore sull'unita' di superfice ?'

    Il vapore acqueo s'aggiunge al peso specifico d'una massa d'aria ?'

    La compressione adiabatica, che effetti ha sulla press. atmosferica e sulla temperatura ?'

    Una massa d'aria calda avra' un punto di rugiada piu' o meno elevato d'una fredda ?'

    Una massa d'aria calda in risalita, s'espande o meno e perche' e cosa provoca nella massa stessa ?'

    ATTENZIONE : QUESTA E' PER TUTTI [ IVI COMPRESI I MIEI COLLABORATORI. . .. . .] VEDIAMO CHI SA' RISPONDERE E QUINDI CAPISCE DI METEO QUALCOSA DAVVERO. . .. . .. . ..,, ,,





    Considerando un gradiente termico VERTICALE di 100mm.Hg ogni 100mt. , la press. atmosferica normalizzata [standard]**
    corrisponderebbe a ?''

    **= press. atmosf. a 45° latitud. / a liv. del mare / sulla superf. unitaria di 1 cm2 che corrisponde a 760mm. nella colonnina di mercurio.

  6. #126
    Andrew
    Guest

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    FORZA CON LE RISPOSTE, CHE SONO QUELLE CHE SI STANNO FACENDO AGLI STUDENTI DEL 1° ANNO NELL'ATENEO DI FIS. dell'ATMOSFERA.

  7. #127
    MODERATORE ESPERTO L'avatar di Fabio93
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    Citazione Originariamente Scritto da Andrew Visualizza Messaggio
    LEZIONE n° 13 -

    quali sono le tre leggi di "conservazione" in Fisica dell'Atmosfera ?'

    E quindi conoscendole, tali leggi, cosa si opera in modo matematico con operazioni d'insieme d'equazioni sia semplici che differenziate ?'

    Perche' una colonna d'aria piu' sottile esercita una press. e quindi un peso inferiore sull'unita' di superfice ?'

    Il vapore acqueo s'aggiunge al peso specifico d'una massa d'aria ?'

    La compressione adiabatica, che effetti ha sulla press. atmosferica e sulla temperatura ?'

    Una massa d'aria calda avra' un punto di rugiada piu' o meno elevato d'una fredda ?'

    Una massa d'aria calda in risalita, s'espande o meno e perche' e cosa provoca nella massa stessa ?'

    ATTENZIONE : QUESTA E' PER TUTTI [ IVI COMPRESI I MIEI COLLABORATORI. . .. . .] VEDIAMO CHI SA' RISPONDERE E QUINDI CAPISCE DI METEO QUALCOSA DAVVERO. . .. . .. . ..,, ,,





    Considerando un gradiente termico VERTICALE di 100mm.Hg ogni 100mt. , la press. atmosferica normalizzata [standard]**
    corrisponderebbe a ?''

    **= press. atmosf. a 45° latitud. / a liv. del mare / sulla superf. unitaria di 1 cm2 che corrisponde a 760mm. nella colonnina di mercurio.
    Le tre leggi di conservazione dovrebbero essere conservazione della massa, della quantità di moto e dell'energia
    La compressione adiabatica determina un aumento della pressione e della temperatura, il punto di rugiada è più alto in caso di aria più fredda, una massa d'aria calda in risalita tende a raffreddarsi e a condensare determinando instabilità atmosferica.
    Ultima modifica di Fabio93; 25 April 2020 alle 13:22

  8. #128
    Andrew
    Guest

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    Mmhhh…., risposte un tot frettolose e alquanto incomplete stavolta…….stanchezza. Se è cosi' ci fermiamo….

    cmq ora rispondo. .

  9. #129
    Andrew
    Guest

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    Mai sentito il detto : " Nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma" . . . …. ,, , ahjaiaj. . …! E' il principio di Lavosier…

    del momento angolare…? ci sarebbe anche della carica di colore ma lasciamo stare, cmq sono esatte quelle tre.

    La compressione diabetica dev'esser d'un altro campo…...credo medico !

    Il punto di rugiada non aumenta con l'aria fredda o calda ma aumenta soprattutto in base all'umidita' di questa.
    MASSA D'ARIA CALDA IN RISALITA . [ SOTTO…]



  10. #130
    Andrew
    Guest

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    Abbiamo infine il raffreddamento per innalzamento in quota. Quando una bolla d'aria risale, incontra zone a pressione progressivamente inferiore, perciò si espande e si raffredda con raffreddamento adiabatico perché non scambia calore con l'aria circostante, essendo un cattivo conduttore. Finché la temperatura della massa d'aria che si innalza è inferiore al punto di rugiada, la diminuzione della temperatura avviene secondo il gradiente adiabatico secco. Quando è raggiunto il punto rugiada, che dipende dalla temperatura iniziale e dalla quantità di vapore, la temperatura diminuisce più lentamente, secondo il gradiente adiabatico umido. Questo raffreddamento produce la formazione delle nubi.La differenza sostanziale tra la nebbia e la nube riguarda la modalità di condensazione del vapore: nelle nubi la massa d'aria subisce una trasformazione adiabatica, in cui l'abbassamento di temperatura non è dovuto ad uno scambio di calore con l'ambiente circostante, ma a una variazione di pressione.

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