Archivio per la categoria ‘Meteorologia’

L’ALBA – (The dawn)

Pubblicato: 1 aprile 2014 in Meteorologia

L’ALBA – (The dawn)

Alba1L’alba è un momento temporale variamente definito, secondo i contesti linguistici, o come l’intervallo nel quale appare il primo chiarore all’orizzonte, parzialmente confondendosi col concetto di aurora, o come il momento del sorgere del sole, ponendosi come l’opposto del tramonto. Dal punto di vista astronomico, l’alba dura un solo istante, ed equivale al momento in cui il bordo superiore di un astro diviene visibile sopra l’orizzonte. Tuttavia, e più generalmente nel caso del Sole, indica tutto il periodo che va dal primo chiarore del cielo mattutino fino all’apparire del Sole. Le prime luci dell’alba derivano dalla rifrazione dei raggi solari da parte dell’atmosfera quando ancora l’astro si trova sotto l’orizzonte. La sua luminosità è di un colore biancastro che vira poi in una tonalità arancio-giallo oro. Generalmente, rispetto al tramonto, la differenza dei colori del cielo circostante il Sole dipendono in gran misura dalla minor quantità di particelle sospese nell’atmosfera mattutina, fatto dovuto alla minor temperatura dell’aria e alla minor presenza di venti durante la notte. Un’ipotetica alba su Kepler-22b, un pianeta che orbita attorno a una stella simile al Sole. Alba2Astronomicamente, il punto sull’orizzonte dal quale all’alba transita corrisponde esattamente alla direzione dell’est solo nelle date degli equinozi: esso si sposta infatti, nell’emisfero boreale, a nord-est nei mesi primaverili ed estivi (raggiungendo il punto più a nord al solstizio d’estate) e a sud-est nei mesi autunnali e invernali (analogamente, raggiungendo il punto più a sud al solstizio d’inverno). La zona dell’orizzonte compresa tra il punto più a nord e quello più a sud è detta zona ortiva. L’alba esiste anche sugli altri pianeti, ma differisce a causa della distanza dal sole, o, nel caso di pianeti extrasolari, dalla stella madre e della composizione atmosferica del pianeta stesso.Alba3

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L’ARCOBALENO

Pubblicato: 17 novembre 2012 in Meteorologia

L’ARCOBALENO

L’arcobaleno è un fenomeno ottico e meteorologico che produce uno spettro quasi continuo di luce nel cielo quando la luce del Sole attraversa le gocce d’acqua rimaste in sospensione dopo un temporale, o presso una cascata o una fontana. Visivamente è un arco multicolore, rosso sull’esterno e viola sulla parte interna, senza transizioni nette tra un colore e l’altro. Comunemente, tuttavia, lo spettro continuo viene descritto attraverso una sequenza di bande colorate; la suddivisione tradizionale è: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto. Esso è la conseguenza della dispersione e della rifrazione della luce solare contro le pareti delle gocce stesse. In rari casi, un arcobaleno lunare, o notturno, può essere visto nelle notti di forte luce lunare. Ma, dato che la percezione umana dei colori in condizioni di poca luminosità è scarsa, gli arcobaleni lunari sono percepiti come bianchi.

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Spiegazione scientifica

Gli arcobaleni possono essere osservati ogni qualvolta ci siano gocce di acqua nell’aria e luce solare proveniente da dietro l’osservatore ad una bassa altezza. L’arcobaleno più spettacolare si può vedere quando metà del cielo è ancora scuro per le nuvole di pioggia e l’osservatore si trova in un punto con il cielo pulito sopra. L’effetto dell’arcobaleno è anche comune vicino alle cascate o alle fontane. A volte si possono vedere frange di arcobaleno ai bordi delle nuvole illuminate da dietro e come bande verticali nella pioggia distante o nelle virghe. L’effetto si può anche creare artificialmente disperdendo goccioline di acqua nell’aria durante un giorno soleggiato. L’aspetto di un arcobaleno è provocato dalla dispersione ottica della luce solare che attraversa le gocce di pioggia. La luce viene prima rifratta quando entra nella superficie della goccia, riflessa sul retro della goccia e ancora rifratta uscendo dalla goccia. L’effetto complessivo è che la luce in arrivo viene riflessa in una larga gamma di angoli, con la luce più intensa riflessa con un angolo di 40°–42°. L’angolo è indipendente dalla dimensione della goccia, ma dipende dal suo indice di rifrazione. L’acqua del mare ha un indice più alto di quella della pioggia, quindi il raggio di un arcobaleno negli spruzzi di acqua di mare è più piccolo di quello di un arcobaleno di pioggia. Questo è visibile a occhio nudo dal disallineamento di questi due archi.

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La quantità di luce che viene rifratta dipende dalla sua lunghezza d’onda, e quindi dal suo colore. La luce blu (onde più corte) viene rifratta ad un angolo più grande di quella rossa, ma siccome l’area nel retro di una gocciolina ha un punto focale al suo interno, lo spettro lo attraversa, e così la luce rossa appare più alta nel cielo, formando i colori esterni dell’arcobaleno. La luce dietro alle gocce di pioggia non va in riflessione interna totale e un poco di luce emerge dal retro; tuttavia, la luce che viene fuori dal retro della goccia non crea un arcobaleno tra l’osservatore e il sole perché lo spettro emesso dal retro non ha un massimo di intensità, come hanno gli altri arcobaleni visibili, e quindi i colori si mescolano tra loro piuttosto che formare un arcobaleno.

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Un arcobaleno non è qualcosa di concreto che abbia esistenza effettiva in una particolare posizione del cielo. Si tratta solo di un fenomeno ottico la cui posizione apparente dipende dal punto in cui si trova l’osservatore e dalla posizione del sole. La posizione di un arcobaleno nel cielo è sempre dalla parte opposta rispetto al sole, e l’interno è sempre leggermente più luminoso dell’esterno. Tutte le gocce di pioggia rifrangono la luce solare nello stesso modo, ma solo la luce di alcune di esse raggiunge l’occhio dell’osservatore. Questa luce è quella che costituisce l’arcobaleno per quel determinato osservatore. L’arco è centrato sull’ombra della testa dell’osservatore, e più precisamente nel nadir (che si trova sotto all’orizzonte durante il giorno), apparendo ad un angolo di 40°–42° rispetto alla linea tra la testa dell’osservatore e la sua ombra. Come risultato, se il sole è più alto di 42°, allora l’arcobaleno si trova sotto l’orizzonte e non può essere visto siccome di solito non ci sono abbastanza goccioline di pioggia tra l’orizzonte (che è l’altezza degli occhi) e la terra per contribuirvi. Eccezioni avvengono quando l’osservatore si trova sopra la terra, per esempio su di un aeroplano (vedi figura), su di una montagna o su di una cascata. Un arcobaleno può essere generato utilizzando uno spruzzino da giardino, ma perché vi siano abbastanza gocce, esse devono essere molto fini.

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È difficile fotografare l’arco completo di un arcobaleno, poiché questo richiede un angolo visivo di 84°. Con una fotocamera formato 35 mm, è necessaria una lente con una lunghezza focale di 19 mm, mentre la maggior parte delle fotocamere compatte è dotata di lenti con focale minima di 28 mm. Un sistema per aggirare questo limite è l’utilizzo di appositi programmi, facilmente reperibili in rete, che permettono di fare un “collage” di più immagini. Da un aeroplano, si ha l’opportunità di vedere un cerchio intero di arcobaleno, con l’ombra dell’aereo nel suo centro. Questo fenomeno potrebbe essere confuso con il fenomeno gloria, ma un gloria è solitamente molto più piccolo, coprendo solo 5°–20°.

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Varianti

A volte un arcobaleno secondario, più scuro e più grosso, è visibile all’esterno dell’arco primario. Gli arcobaleni secondari sono provocati da una doppia riflessione della luce solare dentro le gocce di pioggia, e appare ad un angolo di 50°–53°. Come risultato della seconda riflessione, i colori dell’arcobaleno secondario sono invertiti in confronto a quelli del primario, con il blu all’esterno e il rosso all’interno. L’area scura di cielo non illuminato posta tra l’arcobaleno primario e quello secondario viene chiamata banda di Alessandro, da Alessandro di Afrodisia che la descrisse per primo. Un terzo, o triplo, arcobaleno si può vedere in rare occasioni, e pochissimi osservatori hanno riportato l’avvistamento di arcobaleni quadrupli, nei quali l’arco più esterno, molto più fioco, aveva un aspetto increspato e pulsante. Questi arcobaleni apparirebbero dallo stesso lato nel cielo dove si trova il sole, rendendoli molto difficili da avvistare.

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Altre volte può essere osservato un altro meraviglioso fenomeno di arcobaleno, consistente in diversi deboli arcobaleni nel lato interno dell’arco primario e, molto raramente, anche all’esterno di quello secondario. Sono leggermente separati ed hanno bande di colori pastello che non entrano nello schema classico. Questi sono conosciuti come arcobaleni “supernumerosi”, e non è possibile spiegare la loro esistenza utilizzando la geometria ottica classica. I fiochi archi alternati sono provocati da interferenze tra i raggi di luce che seguono percorsi leggermente diversi con lunghezza d’onda leggermente diverse all’interno delle gocce di pioggia. Alcuni raggi sono in fase rinforzandosi l’un l’altro attraverso una interferenza costruttiva, creando una banda molto luminosa; altri sono fuori fase fino a mezza lunghezza d’onda, cancellandosi a vicenda attraverso interferenza distruttiva, creando un buco. Data la differenza tra gli angoli di rifrazione per raggi di diversi colori, i modelli dell’interferenza sono leggermente diversi per questi ultimi, così ogni banda luminosa è differenziata nel colore, creando un arcobaleno in miniatura. Gli arcobaleni supernumerosi sono meglio visibili quando le gocce di pioggia sono piccole e di dimensioni simili. L’esistenza reale di tale tipo di arcobaleno è stato storicamente un primo indizio della natura ondulatoria della luce e la prima spiegazione fu fornita da Thomas Young nel 1804.

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Altre varianti di arcobaleno vengono prodotte quando la luce solare si riflette su una massa di acqua. Là dove la luce si riflette sull’acqua prima di raggiungere le gocce di pioggia, si produce un arcobaleno di riflesso. Questi arcobaleni condividono gli stessi punti finali del normale arcobaleno ma hanno un arco molto più grande quando tutto esso è visibile. Sia l’arco primario che quello secondario riflessi possono essere osservati. Un arcobaleno riflesso, in contrasto, viene prodotto quando la luce che è stata prima riflessa dentro le gocce viene riflessa da una massa di acqua prima di raggiungere l’osservatore. Un arcobaleno riflesso non è una immagine specchiata dell’arco primario, ma è posizionata ad un angolo dipendente dall’altezza del sole.

L’AURORA BOREALE

Pubblicato: 7 ottobre 2012 in Meteorologia

L’Aurora Boreale

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L’aurora polare, spesso denominata Aurora Boreale o Australe a seconda dell’emisfero in cui si verifica, è un fenomeno ottico dell’atmosfera terrestre caratterizzato principalmente da bande luminose di colore rosso-verde-azzurro, detti archi aurorali. Le aurore possono comunque manifestarsi con un’ampia gamma di forme e colori, rapidamente mutevoli nel tempo e nello spazio. Il fenomeno è causato dall’interazione di particelle cariche (protoni ed elettroni) di origine solare (vento solare) con la ionosfera terrestre (atmosfera tra i 100–500 km). Tali particelle eccitano gli atomi dell’atmosfera che diseccitandosi in seguito emettono luce di varie lunghezze d’onda. A causa della geometria del campo magnetico terrestre, le aurore sono visibili in due ristrette fasce attorno ai poli magnetici della terra, dette ovali aurorali. Le aurore visibili ad occhio nudo sono prodotte dagli elettroni, mentre quelle di protoni possono essere osservate solo con l’ausilio di particolari strumenti, sia da terra sia dallo spazio. L’aurora polare è visibile, spesso, anche in zone meno vicine ai poli, come la Scozia, o molte zone della penisola scandinava. Le aurore sono più intense e frequenti durante periodi di intensa attività solare, periodi in cui il campo magnetico interplanetario può presentare notevoli variazioni in intensità e direzione, aumentando la possibilità di un accoppiamento (riconnessione magnetica) con il campo magnetico terrestre.

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Origine o provenienza

L’origine dell’aurora si trova a 149 milioni di km dalla Terra, cioè sul Sole. La comparsa di un grande gruppo di macchie solari è la prima avvisaglia di una attività espulsiva di massa coronale intensa. Le particelle energetiche emesse dal Sole viaggiano nello spazio formando il vento solare. Questo si muove attraverso lo spazio interplanetario (e quindi verso la Terra, che può raggiungere in 50 ore) con delle velocità tipicamente comprese tra i 400 e gli 800 km/s, trascinando con sé parte del campo magnetico solare (campo magnetico interplanetario). Il vento solare, interagendo con il campo magnetico terrestre detto anche magnetosfera, lo distorce creando una sorta di “bolla” magnetica, di forma simile ad una cometa.

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La magnetosfera terrestre funziona come uno scudo, schermando la Terra dall’impatto diretto delle particelle cariche (plasma) che compongono il vento solare. In prima approssimazione queste particelle “scivolano” lungo il bordo esterno della magnetosfera (magnetopausa) e passano oltre la Terra. In realtà, a causa di un processo noto come riconnessione magnetica (il campo magnetico interplanetario punta in direzione opposta a quello terrestre), il plasma del vento solare può penetrare dentro la magnetosfera e, dopo complessi processi di accelerazione, interagire con la ionosfera terrestre, depositando immense quantità di protoni ed elettroni nell’alta atmosfera, e dando luogo, in tal modo, al fenomeno delle aurore. È da notare che le zone artiche, possedendo una protezione magnetica minore, risultano le più esposte a questo fenomeno e spesso, per qualche giorno dopo l’evento, l’ozono si riduce circa di un cinque per cento. Le aurore sono più intense quando sono in corso tempeste magnetiche causate da una forte attività delle macchie solari. La distribuzione dell’intensità delle aurore in altitudine mostra che si formano prevalentemente ad un’altitudine di 100 km sopra la superficie terrestre. Sono in genere visibili nelle regioni vicine ai poli, ma possono occasionalmente essere viste molto più a sud, fino a 40º di latitudine.

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Le particelle che si muovono verso la Terra colpiscono l’atmosfera attorno ai poli formando una specie di anello, chiamato l’ovale aurorale. Questo anello è centrato sul polo magnetico (spostato di circa 11º rispetto dal polo geografico) ed ha un diametro di 3000 km nei periodi di quiete, per poi crescere quando la magnetosfera è disturbata. Gli ovali aurorali si trovano generalmente tra 60º e 70º di latitudine nord e sud.

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La fisica dell’aurora

L’aurora è formata dall’interazione di particelle ad alta energia (in genere elettroni) con gli atomi neutri dell’alta atmosfera terrestre. Queste particelle possono eccitare (tramite collisioni) gli elettroni di valenza dell’atomo neutro. Dopo un intervallo di tempo caratteristico, tali elettroni ritornano al loro stato iniziale, emettendo fotoni (particelle di luce). Questo processo è simile alla scarica al plasma di una lampada al neon. I particolari colori di un’aurora dipendono da quali gas sono presenti nell’atmosfera, dal loro stato elettrico e dall’energia delle particelle che li colpiscono. L’ossigeno atomico è responsabile del colore verde (lunghezza d’onda 557,7 nm), e l’ossigeno molecolare per il rosso (630 nm). L’azoto causa il colore blu.

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Aspetto

La forma di un’aurora polare è molto varia. Archi e brillanti raggi di luce iniziano a 100 km sopra la superficie terrestre e si estendono verso l’alto lungo il campo magnetico, per centinaia di chilometri. Gli archi possono essere molto sottili, anche solo 100 metri, pur estendendosi da orizzonte ad orizzonte. Possono essere quasi immobili e poi, come se una mano fosse passata su una lunga tenda, iniziare a muoversi e torcersi. Dopo la mezzanotte, l’aurora può prendere una forma a macchie e ognuna delle macchie spesso lampeggia più o meno ogni 10 secondi fino all’alba. La maggior parte della luce visibile in un’aurora è di un giallo verdognolo, ma a volte i raggi possono diventare rossi in cima e lungo il bordo inferiore. In occasioni molto rare, la luce del sole può colpire la parte superiore dei raggi creando un debole colore blu. Ancora più raramente (una volta ogni 10 anni o più) l’aurora può essere rosso sangue da cima a fondo. Oltre a produrre luce, le particelle energetiche che formano l’aurora portano calore. Questo è dissipato come radiazione infrarossa o trasportato via dai forti venti dell’alta atmosfera.

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Variazioni del Sole ed effetti sulla Terra

Il Sole è una stella con alcune caratteristiche molto variabili, che cambiano con periodi che vanno da poche ore a centinaia d’anni. La direzione del campo magnetico interplanetario, e la velocità e la densità del vento solare, dipendono tutte dall’attività del Sole. Possono cambiare drasticamente in poco tempo e influenzare l’attività geomagnetica. Quando questa aumenta, il bordo meridionale dell’atmosfera boreale si muove verso sud. Anche le emissioni di materia della corona solare causano ovali aurorali più grandi. Se il campo magnetico interplanetario è rivolto in direzione opposta a quello terrestre il trasferimento di energia è più grande, e quindi le aurore sono più pronunciate. I disturbi della magnetosfera terrestre sono chiamati tempeste geomagnetiche. Esse possono produrre cambiamenti improvvisi nella forma e nel moto dell’aurora, chiamati sotto-tempeste aurorali. Le fluttuazioni magnetiche di tutte queste tempeste possono causare disturbi alla rete di energia elettrica, a volte facendo guastare alcuni apparecchi e causando black out estesi. Possono anche influenzare il funzionamento delle radiocomunicazioni via satellite. Le tempeste magnetiche possono durare parecchie ore o anche giorni, e sotto-tempeste aurorali possono avvenire molte volte al giorno. Ogni sotto-tempesta genera centinaia di terajoule di energia, tanta quanta ne consumano gli interi Stati Uniti in dieci ore.

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Suoni delle aurore

A volte, durante l’apparizione di un’aurora, si possono udire suoni che somigliano a sibili. Si tratta di suoni elettrofonici, un fenomeno che si può manifestare, sebbene molto più raramente, anche durante l’apparizione di bolidi. L’origine di questi suoni è ancora non chiara, si ritiene che sia dovuta a perturbazioni del campo magnetico terrestre locale causate da un’aumentata ionizzazione dell’atmosfera sovrastante.

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Cenni storici

Il 28 agosto 1859 vennero avvistate alcune aurore lungo una vasta area del territorio americano. Nei centri scientifici di tutto il mondo, la strumentazione subì forti e inspiegabili variazioni e correnti spurie si formarono nelle linee telegrafiche. Il giorno seguente, l’astronomo inglese Richard Christopher Carrington notò un gruppo di macchie solari di dimensioni insolitamente grandi, dal quale partiva un lampo di luce biancastra, che dopo qualche ora produsse una seconda ondata di aurore di grande intensità. Con la “Grande Aurora” del 1859, i modelli di spiegazione dei fenomeni di attività solare evolvettero rapidamente e le antiche ipotesi di lampi ad alta quota, o di luce riflessa da iceberg vennero sostituite da quelle più attinenti agli eventi solari e alla perturbazione. È stimato che tempeste di tale intensità capitino ogni 500 anni. L’ultimo evento di un’intensità pari alla metà di quella del 1859 è accaduto nel 1960 provocando interruzioni radio in tutto il pianeta. Gli esperti ritengono che i costi di una eventuale super-tempesta potrebbero essere paragonabili a quelli di un grande terremoto, nel caso dovessero mancare le opportune contromisure, come procrastinare alcune attività delicate svolte dai satelliti, spostare le rotte aeree, individuare in anticipo gli elementi vulnerabili delle reti. L’attività magnetica solare, e quindi anche la formazione di macchie solari, varia ciclicamente ogni undici anni. Nel mese di gennaio del 2008 è iniziato il nuovo ciclo quindi è lecito attendersi per i prossimi anni un incremento di attività. Negli ultimi undici anni, gli studiosi hanno rilevato circa 21 000 brillamenti e 13 000 nubi di plasma fuoriusciti dalla superficie solare.

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La Supercella

Mentre la gran parte dei temporali hanno un aspetto simile, le supercelle sono distinguibili dalla loro rotazione su larga scala. Una supercella è un temporale caratterizzato dalla presenza di un mesociclone, in continua rotazione. Delle quattro classificazioni di temporali, le supercelle sono complessivamente rare ma sono molto più distruttive. Le supercelle si trovano solitamente isolate da altri temporali, anche se a volte possono essere incorporate in un squall line. Le supercelle hanno la capacità di deviare dal vento medio. Le supercelle possono essere di qualsiasi dimensione – grande, piccola, basso o alto. Di solito producono abbondanti quantità di grandine, pioggia e vento particolarmente forte. Le supercelle sono uno dei pochi tipi di nuvole che solitamente portano alla formazione di tornado.

Anatomia di una supercella

L’attuale modello concettuale di una supercella è stata descritta nel Thunderstorm Evolution e Mesocyclone Structure, di Leslie R. Limone e Charles A. Doswell III. Forti correnti ascensionali sollevano l’aria su un asse orizzontale e l’aria a ruota attorno ad un asse verticale. Ciò costituisce il mesociclone. Il “tappo” è generalmente richiesto per formare una corrente ascensionale di sufficiente resistenza. Il tappo mette uno strato caldo-freddo che impedisce all’aria calda di superficie di salire, consentendo uno o entrambi di questi fenomeni:

  • L’aria si scalda sotto il tappo e/o diventa più umida
  • L’aria sopra la calotta si raffredda

Questo crea uno strato più caldo, uno strato umido al di sotto di uno strato più freddo, che è sempre più instabile (perché l’aria calda è meno densa e tende a salire). Quando il tappo si indebolisce o si muove, segue lo sviluppo esplosivo. Nel Nord America, le supercelle di solito vengono rilevate dai radar come un punto a forma di gancio sul lato sud-ovest. Le precipitazioni sono più pesanti di solito sul lato sud-ovest, terminando improvvisamente sulla “rain-free updraft base” Il downdraft ruota in senso antiorario e le precipitazioni sono in tutto il lato nord e nord-ovest della base della corrente ascensionale, producendo un “gancio” che indica la presenza di un mesociclone.

Caratteristiche di una supercella

  • Overshooting top

Questa caratteristica, chiamata “cupola”, appare sopra l’incudine del sistema temporalesco. L’overshooting top viene prodotto dalla potente corrente ascensionale all’interno della supercella che “sfonda” il limite della troposfera. Se l’osservatore a terra è troppo vicino alla tempesta, non riuscirà a vederlo.

  • Incudine

L’incudine si forma nelle parti più in alto dei temporali, e non vi sono precipitazioni a causa della bassa temperatura. Poiché non vi è umidità, i venti possono muoversi liberamente. Le nuvole assumono la forma di un’incudine quando l’aria raggiunge i 12.000-18.000 km. Caratteristica che distingue l’incudine è che si protende davanti alla tempesta, come un’enorme mensola.

  • Rain-free base (zona senza precipitazioni)

Questa zona, di solito sul lato meridionale della tempesta, è priva di precipitazioni. Questa si trova sotto l’updraft principale, ed è la principale area di afflusso.

  • Shelf cloud

La shelf cloud (nube a mensola) è una nube bassa, lunga, a volte arcuata, orizzontale o a forma di cuneo associata a un gust front temporalesco e raramente al transito di fronte freddo che non provoca però temporali. Questa nube viene anche chiamata disco supercellulare quando si forma sul bordo avanzante (lato orientale) alla base di una supercella. Una shelf cloud si forma quando l’aria calda ed umida, presente al suolo o nei bassi strati, viene sollevata dal transito del gust front fino alla quota di condensazione dove prende corpo questa “mensola nuvolosa”, a volte spettacolare ma anche paurosa a causa delle enormi dimensioni, della sua vicinanza al suolo e del colore molto scuro.

  • Wall cloud

La wall cloud (tradotto letteralmente: nube a muro) è una protuberanza nuvolosa che esce dalla base di un cumulonembo che nasce per il fatto che la corrente discendente all’interno del cumulonembo (dowdraft), invece di abbattersi al suolo dietro al temporale come outflow, viene richiamata all’interno della nube temporalesca da un movimento rotatorio indotto dal mesociclone interno alla supercella. Parte di quest’aria fredda si infiltra nella corrente ascendente calda (updraft) ed avvolgendosi a spirale intorno ad essa viene spinta nuovamente verso l’alto. Poiché il punto di rugiada di una massa di aria fredda si trova ad una quota inferiore rispetto a quello di una massa di aria più calda, l’aria fredda infiltrata condenserà ad una quota altimetrica inferiore formando una Wall Cloud alla base del Cumulonembo. Non è da escludere che la wall cloud si possa formare anche al livello del suolo.

  • Nubi mammelolari

Le nubi mammelolari (mammatus) sono nuvole a forma di bulbo o di cuscino e si formano sotto l’incudine di un tempo. temporale Queste nubi si formano quando l’aria fredda dentro l’incudine affonda l’aria più calda sotto di essa. Le mammatus sono più evidenti quando sono illuminate da un lato o al di sotto e sono quindi più affascinanti da vedere, soprattutto dopo l’alba quando il Sole è basso nel cielo. Come per le nubi a muro, le mammatus possono formarsi anche in normali cumulonembi e non per forza in presenza di supercelle.

  • Zona delle precipitazioni

Questa è l’area dove le precipitazioni sono più pesanti. Nelle supercelle con elevate precipitazioni, le piogge possono scatenarsi sotto l’area principale della corrente ascensionale.

  • Flanking line

La flanking line è una linea di cumuli medi e cumuli congesti connessi alla parte più attiva di una supercella o comunque di un temporale. La flanking line si estende verso l’esterno del nucleo principale del temporale, in direzione Sud- Sudovest, assumendo un aspetto a gradini con i cumuli congesti più alti che gradualmente diminuiscono in altezza.

IL MAREMOTO O TSUNAMI

Pubblicato: 29 febbraio 2012 in Meteorologia

Il Maremoto o Tsunami

Il maremoto (o tsunami) è un anomalo moto ondoso del mare, originato da un terremoto sottomarino o da altri eventi che comportino uno spostamento improvviso di una grande massa d’acqua quali, per esempio, una frana, un’eruzione vulcanica sottomarina o un impatto meteoritico. Di solito un maremoto si genera in mare aperto dove tuttavia l’onda rimane poco intensa e poco visibile e concentra la sua forza in prossimità della costa quando l’onda si solleva e si riversa più o meno dentro l’entroterra (una barca in mare aperto nemmeno si accorge del passaggio di un’onda di maremoto). L’intensità di un maremoto dipende dalla quantità di acqua spostata al momento della formazione del maremoto stesso, intensità valutabile quando l’onda raggiunge le coste: in generale un’onda di maremoto che lungo la costa non supera 2,5 m in altezza non provocherà grandi danni e i suoi effetti non saranno pericolosi, mentre un’onda di oltre 4–5 m in altezza sarà distruttiva per la costa investita.

Negli ultimi anni è invalso, in Italia e nel resto del mondo, l’uso del termine giapponese “tsunami” (“onda contro il porto”) come sinonimo di maremoto (dal latino mare motus). Tale espressione è diffusamente utilizzata dai mezzi di comunicazione e dalla comunità scientifica. L’evidenza sperimentale suggerisce però che un forte sisma non genera necessariamente un maremoto ed allo stesso tempo sismi della stessa magnitudo non generano necessariamente tsunami della medesima intensità: l’occorrenza del maremoto dipende infatti dalle modalità con cui si modifica/altera il fondale oceanico nei dintorni della faglia, cioè dal tipo di scorrimento della crosta oceanica in corrispondenza della frattura tra placche tettoniche.  Alcuni maremoti possono innescarsi anche se l’epicentro del sisma non è localizzato al di sotto della superficie oceanica bensì nell’entroterra costiero a pochi chilometri dalla costa: generalmente ciò avviene con terremoti di intensità elevata o catastrofica, in grado di produrre comunque grandi spostamenti d’acqua anche ad una certa distanza dal mare per semplice propagazione delle onde sismiche dall’entroterra verso la superficie d’acqua o per il moto dell’intera placca.

Lo spostamento d’acqua prodotto si propaga progressivamente in superficie creando onde superficiali molto lunghe (aventi cioè una lunghezza d’onda tipicamente di qualche centinaia di chilometri) e quindi di lungo periodo (qualche decina di minuti) in condizioni di mare aperto. Per confronto le normali onde marine hanno lunghezze d’onda di pochi metri e un periodo di solo qualche secondo, mentre le onde di tempesta hanno lunghezze al massimo150 me periodo di una decina di secondi: la lunghezza, l’estensione e il periodo delle onde di un maremoto sono quindi molto superiori a quelle delle comuni onde marine, da cui il nome di onda lunga, mentre solo l’altezza dei due tipi di onda può essere paragonabile tra loro. Inoltre nelle comuni onde marine solo il volume d’acqua degli strati superficiali dell’oceano è direttamente mosso dal vento, mentre nel maremoto il fenomeno dell’onda coinvolge l’intera colonna d’acqua, dal fondale alla superficie.

In virtù di ciò la pericolosità e la devastazione generata da un’onda di tsunami non dipende quindi dalla sua ampiezza sulla superficie marina, quanto dal volume globale di massa d’acqua interessata dal fenomeno, in quanto trattasi di onda molto estesa in profondità. Per questo motivo la massa d’acqua coinvolta in un’onda di tsunami è enormemente maggiore di una qualunque onda di tempesta. Quest’onda può essere semplificata come fenomeno composto da un inviluppo di onde; la lunghezza d’onda di decine di chilometri si riduce notevolmente nei pressi della costa, dove la riduzione della profondità del fondale non permette più l'”accomodamento” del volume d’acqua lungo un’onda con ampiezza ridotta: in altre parole il mantenimento del moto dell’onda e del volume di acqua coinvolto produce una forte crescita in altezza dell’onda, che non viene in alcun modo fermata dalla linea di costa o da eventuali barriere artificiali, progettate sulle dimensioni delle onde di tempesta, riversandosi pesantemente nell’entroterra costiero.

La forza distruttiva di un maremoto è quindi proporzionale al volume d’acqua sollevato e dunqueun terremoto avvenuto in pieno oceano può essere estremamente pericoloso per le zone costiere limitrofe se in grado di sollevare e spostare tutta l’acqua presente al di sopra del fondale marino anche solo di pochi centimetri. Per questo motivo, a parità di magnitudo, terremoti sottomarini che si originano al di sotto di superfici d’acqua profonde, al limite nei pressi di fosse oceaniche, generano tsunami più devastanti rispetto a sismi che si originano sotto superfici marine meno profonde.

Quando un maremoto si origina e si propaga nei pressi della linea costiera lo si definisce locale. Altri maremoti riescono invece a propagarsi per migliaia di chilometri attraversando interi oceani: questi sono generalmente di origine tettonica, poiché gli scivolamenti del terreno in acqua e le esplosioni vulcaniche causano di solito onde di minore lunghezza che si attenuano velocemente. Le velocità di propagazione dell’onda di maremoto in alto oceano sono tipicamente elevate dell’ordine delle centinaia di chilometri orari raggiungendo anche i 500–1000 km/h, con lunghezze d’onda di centinaia di chilometri ed altezze centimetriche poco osservabili se non con particolari e apposite strumentazioni. Possono manifestarsi anche effetti non lineari nella propagazione con effetti anti-dispersivi (propagazione solitonica) e su lunghe distanze l’onda subisce inevitabili, ma lenti fenomeni di attenuazione, che tuttavia non evitano la crescita di ampiezza dell’onda al suo frangimento sulla costa. Se la frattura della crosta terrestre è estesa per decine, centinaia o anche migliaia di km tendono a generarsi onde piane che hanno un’attenuazione inferiore alle onde sferiche o circolari e capaci quindi di coprire distanze notevolmente maggiori fino ad attraversare interi oceani.

Una volta generata, l’energia dell’onda di maremoto è costante e funzione della sua altezza e velocità, a meno delle attenuazioni sopradette. Come avviene per la comune propagazione ondosa nel mare, quando l’onda si avvicina alla costa incontra un fondale marino sempre più basso e rallenta il suo fronte a causa dell’attrito col fondo oceanico diventando così più corta e, per il principio di conservazione dell’energia, la diminuzione della profondità del fondale di propagazione causa una trasformazione da energia cinetica ad energia potenziale, con sollevamento o crescita in altezza/ampiezza dell’onda (shoaling). In conseguenza di tutto ciò le onde di maremoto in prossimità delle coste rallentano fino a circa90 km/hcon lunghezze d’onda tipiche di vari chilometri, diventando onde alte molti centimetri o addirittura molti metri, fino a raggiungere altezze in alcuni casi anche di decine di metri quando raggiungono la linea costiera.

Nessuna barriera portuale è in grado di contrastare un’onda di questo tipo, che appunto i giapponesi chiamano “onda di porto”: i maremoti possono causare dunque gravi distruzioni su coste e isole con perdite di vite umane. Le onde create dal vento, invece, muovono solo le masse d’acqua superficiali, senza coinvolgere i fondali, e si infrangono sulle barriere portuali. Ecco perché anche onde alte diversi metri, perfino una decina di metri (sono numerose sulle coste del Pacifico), provocate dal vento, non trasportano abbastanza acqua da penetrare nell’entroterra. Viceversa un maremoto può rivelarsi devastante, perché la quantità d’acqua che trasporta subito dietro il fronte d’onda gli permette di riversarsi fino a centinaia di metri (talvolta anche per chilometri) nell’entroterra. La penetrazione nell’entroterra è chiaramente facilitata se la superficie è piana e senza barriere naturali come rilievi, colline.

Le zone più a rischio maremoto sono quindi quelle costiere in prossimità di aree sismogeniche, quali quelle presenti vicino ai confini di placche tettoniche dove si registrano i terremoti più forti della Terra: questo corrisponde sostanzialmente all’intera area della cintura di fuoco circumpacifica, su ciascuna costa occidentale ed orientale, e a quella dell’Oceano indiano, meno frequentemente nell’Oceano Atlantico e nel Mar mediterraneo.Circa 8000 anni fa un maremoto devastò il mediterraneo interessando le coste della Sicilia orientale, l’Italia meridionale, l’Albania,la Grecia, il Nord Africa dalla Tunisia all’Egitto, spingendosi sino alle coste del vicino Oriente, dalla Palestina, alla Siria ed al Libano. La causa fu lo sprofondamento in mare di una massa di35 chilometricubi di materiale, staccatosi dall’Etna, in seguito ad un sisma di eccezionale magnitudo. L’onda iniziale che si generò era alta più di50 metrie raggiunse le propaggini estreme del Mediterraneo orientale in 3 o 4 ore, viaggiando alla velocità di diverse centinaia di chilometri orari. Tale sconvolgimento determinò la scomparsa improvvisa di numerosi insediamenti costieri di epoca neolitica, come è stato dimostrato dai ritrovamenti archeologici sulle coste di Israele. Lo studio che ha portato alla dimostrazione di questo evento cataclismico è stato condotto dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, con finanziamento del Dipartimento di Protezione Civile, nel 2006.

In epoca abbastanza recente varie fonti riferiscono di un maremoto a seguito del Terremoto del Val di Noto, del 1693, quando una gigantesca ondata devastò le coste orientali della Sicilia dopo che il mare si era ritirato di centinaia di metri. In questo caso l’epicentro del sisma si ritiene fosse situato sotto il fondo del mare, una trentina di kilometri, al largo di Augusta.Il terremoto di Messina del 1908 innescò un maremoto di impressionante violenza che si riversò sulle zone costiere di tutto lo Stretto di Messina con ondate devastanti stimate, a seconda delle località della costa orientale della Sicilia, da6 ma12 mdi altezza. Lo tsunami in questo caso provocò migliaia di vittime, aggravando il bilancio dovuto al terremoto. Un movimento dell’acqua di dimensioni più contenute si verificò nel dicembre 2002 nel Mar Tirreno. L’onda generata dal crollo in mare di un costone del vulcano Stromboli, alta alcuni metri, distrusse parte delle zone costiere abitate dell’isola di Stromboli causando danni e disagi anche alla navigazione. Preoccupazioni in tal senso sono state espresse più volte dall’INGV riguardo a possibili eruzioni del vulcano sottomarino Marsili nel Tirreno meridionale in grado di generare potenziali e devastanti tsunami sulle coste tirreniche dell’Italia centro-meridionale.

Animazione degli tsunami creati dal terremoto sottomarino del 2004 nel sud-est asiatico.