Strumenti meteorologici:

Anemometro

(greco anemos, “vento” e metron, “misura”), strumento che misura la velocità del vento. Il modello più comune di anemometro è composto da tre o quattro coppette saldate a un’asta verticale tramite corte barre; il flusso d’aria spinge le coppe provoca la rotazione dell’asta con frequenza proporzionata alla sua intensità. La velocità del vento può essere misurata anche sfruttando la pressione dell’aria che entra in un tubo di Pitot (un tubo a forma di L, avente un’estremità aperta al flusso d’aria e l’altro collegata a un dispositivo di misurazione della pressione), o misurando la variazione della resistenza di un filo conduttore in seguito all’abbassamento di temperatura provocato dall’esposizione all’aria esterna.

Igrometro

Nome dato a diversi tipi di strumenti per la misurazione dell’umidità atmosferica. Un semplice modello di igrometro ,detto ad assorbimento è usato in abitazioni e uffici,sfrutta le variazioni di lunghezza di una fibra naturale (ad esempio un capello umano) provocate dall’umidità assorbita. L’allungamento della fibra provoca il movimento di una lancetta, che indica  una percentuale  di umidità relativa. Questo tipo di strumento fornisce un’indicazione approssimata dall’umidità, e non viene usato per accurate determinazioni quantitative.
Lo strumento più comunemente usato in laboratorio per misurare l’umidità relativa è lo psicrometro, o termometro a bulbo umido e asciutto: due termometri simili sono montati fianco a fianco; uno di essi, con il bulbo asciutto è esposto direttamente dall’aria ambiente, mentre l’altro, avvolto in una pezzuola, viene immerso in acqua. Il bulbo umido viene poi raffreddato per effetto dell’evaporazione dell’acqua, ma la velocità di evaporazione, è quindi la diminuzione di temperatura, dipendono dall’umidità atmosferica: più secca è l’aria, più velocemente evaporata dall’acqua. Una tabella a corredo dello strumento permette di stabilire  l’umidità relativa dal confronto delle  letture sui due termometri. L’igrometro a condensazione misura l’umidità relativa per mezzo del punto in cui avviene la condensazione del vapore acqueo (punto di rugiada). Una piccola quantità di etere etilico viene posta in una leggera coppa metallica: l’evaporazione dell’etere, accelerata da una sottile corrente d’aria che è fatta penetrare nel contenitore, fa abbassare la temperatura della coppa; quando la tempera tura dell’aria circostante raggiunge quella del punto di rugiada, sulla parete della coppa compare improvvisamente un velo di umidità. La temperatura viene allora letta per mezzo di un termometro, e con l’aiuto della tabella di cui è fornito lo strumento si può calcolare l’umidità relativa che corrisponde a quella temperatura.

Termometro

Strumento utilizzato per effettuare misurazioni di temperatura. Il tipo più comunemente usato è quello al mercurio, costituito da un tubo capillare di vetro, a diametro costante, che reca a una estremità un bulbo riempito di metallo liquido, il tutto sigillato per assicurare un vuoto parziale nel capillare. Se la temperatura aumenta, il mercurio si dilata e sale nel capillare: il livello raggiunto fornisce una misura indiretta di temperatura, che viene letta su una scala graduata propriamente tarata. Al posto del mercurio si possono usare alcol, etere o altri liquidi. L’invenzione del termometro è attribuita a Galileo , benché il tipo sigillato sia apparso solo verso il 1950. I termometri moderni ad alcol e a mercurio furono invece inventati dal fisico tedesco Gabriel Fahrenheit, a cui si deve anche la scala di temperature che oggi porta il suo nome.

Tipi di termometro

Esiste Un’ampia varietà di dispositivi usati come termometri, tutti basati su un metodo di misurazione indiretta, secondo il quale si assume che una variazione unitaria di temperatura provochi un cambiamento analogo e proporzionale – con proporzionalità costante – in una caratteristica di una grandezza fisica facilmente misurabile; la variazione viene poi letta su una scala graduata opportunamente tarata. Nei termometri a resistenza si sfrutta il fatto che la resistenza elettrica di un conduttore o di un semiconduttore varia sotto il cambiamento della temperatura; in particolare, aumenta con la temperatura nel primo caso e diminuisce nel secondo. Applicando una differenza di potenziale costante a capi di un conduttore  è possibile dunque determinare il valore della sua temperatura a partire dalla misura dell’intensità di corrente che lo attraversa e, mediante opportuni collegamenti elettrici, leggere tale valore su un display digitale. Misurazioni molto accurate si ottengono con l’uso di termocoppie, sistemi costituiti da due fili conduttori di materiale diverso saldati alle estremità: la differenza di potenziale che si stabilisce ai capi della congiunzione dipende dalla temperatura a cui essa si trova; la debole corrente che si stabilisce è dunque una misura della temperatura, e può facilmente essere misurata. Un altro strumento per la misurazione della temperatura, usato principalmente nei termostati, è basato sull’espansione termica differenziale tra due lamelle o dischi di metalli diversi, collegate alle estremità.

Termometri per usi speciali

Alcuni termometri possono registrare la termometro minime o quelle massime raggiunte, ad esempio quelli clinici, nei quali il mercurio rimane nella posizione raggiunta durante la misurazione e torna indietro solo scotendo vigorosamente il termometro. Le temperature massime raggiunte da macchine e utensili durante il funzionamento possono essere stimate mediante l’ osservazione di vernici speciali che cambiano di  colore a seconda della temperatura raggiunta, o, in generale, mediante sistemi ottici.

Accuratezza della misurazione

Una misurazione accurata della temperatura dipende dal raggiungimento dell’ equilibrio termico tra il dispositivo termico e l’ ambiente circostante ( condizioni che si verifica quando non si verificano più scambi di calore tra il termometro e l’ oggetto in contatto termico con esso ). Qualsiasi termometro indica solo la propria temperatura, che può non coincidere con quella effettiva dell’ oggetto da misurare. Nella misurazione della temperatura dell’ aria all’ esterno di un edificio, ad esempio, due termometri posti molto vicini, ma in posizione diversa, ad esempio uno all’ ombra e l’ altro al sole, forniranno letture molto diverse. Per evitare tali errori, la determinazione accurata della temperatura richiede la schermatura dei termometri da fonti di calore e di freddo alle quali, o delle quali, il calore potrebbe essere trasferito per radiazione, conduzione o convezione.

BAROMETRO

Strumento impiegato per misurare la pressione atmosferica,cioè la forza esercitata dall’atmosfera su una superficie di un’area unitaria. Benché tale forza si trasmetta con uguale intensità lungo tutte le direzioni,la misurazione viene generalmente condotta per mezzo di un confronto tra la pressione esercitata dall’atmosfera e quella dovuta al peso di una colonna di liquido.

  Si definisce pressione atmosferica normale o standard la pressione di 760 torr,corrispondente al peso di una colonna di mercurio alta 760 mm,ed equivalente a 101,35 kPa (1kPa,o kilopascal,è la pressione esercitata dalla forza di 1000 N su un metro quadrato di superficie).

  Un normale barometro a mercurio è costituito da un tubo di vetro alto circa 1m,chiuso all’estremità superiore e aperto a quella inferiore. Quando il tubo è riempito di mercurio e l’estremità aperta è immersa in un contenitore riempito con lo stesso liquido, il livello scende a un’altezza di circa 760mm (rispetto al contenitore),lasciando un vuoto quasi perfetto nella parte superire del tubo. Variazioni della pressione atmosferica fanno salire o scendere il liquido di poco,raramente sotto ai 737mm o sopra ai 775mm a livello del mare. Il risultato ottenuto con un barometro a mercurio,preciso entro un errore di circa 0,1mm,deve sempre essere corretto per tener conto delle variazioni della forza di gravità con l’altitudine e la latitudine,e della dilatazione termica del liquido;importante è anche la scelta del diametro del tubo,per evitare l’insorgere di fenomeni di capillarità.

  Altrettanto usato è il barometro aneroide,in cui la pressione atmosferica incurva la parete elastica di un tamburo che può essere parzialmente svuotato;dalla deformazione subita è possibile risalire al valore della pressione esterna. Poiché la pressione diminuisce rapidamente con l’aumentare dell’altitudine,questo strumento è spesso usato come altimetro (strumento atto a misurare l’altitudine).

L’uso del barometro è fondamentale per formulare previsioni meteorologiche accurate,possibili solo individuando dimensioni,forma e movimento delle masse d’aria continentali,mediante simultanee osservazioni barometriche in punti di osservazione distinti.