Comprendere la pressione atmosferica e i venti globali

Il peso dell'aria e la pressione

L'aria ha un peso (all'incirca un grammo per ogni litro), a causa del suo perso l'aria esercita una pressione. La pressione atmosferica è il rapporto tra il peso della colonna d'aria soprastante una data superficie e l'area della superficie stessa.

Per calcolare la pressione atmosferica si usa il barometro (ideato da Evangelista Torricelli nel 1643), questa viene spesso espressa un millibar. La pressione atmosferica varia in base a:

l'altitudine, perché a mano a mano che si sale di quota diminuisce il peso della colonna d'aria soprastante e diminuisce quindi la pressione atmosferica. Quanto più si scende in profondità, tanto più aumenta lo spessore della colonna di liquido sopra di noi, e tanto maggiore è dunque la pressione che viene esercitata si di noi;

Fattori che influenzano la pressione

la temperatura, a parità di altitudine, quando l'aria è più calda, la pressione è minore di quando l'aria è più fredda. L'aria calda è meno densa e quindi più leggera;

l'umidità dell'aria, l'aria quando è più umida, esercita una pressione minore rispetto a quando è più secca; questo perché le molecole dell'acqua sono più leggere di quelle degli altri gas disciolti nell'aria.

Spesso questi fattori posso essere presenti contemporaneamente, quindi:

se l'aria è calda e umida la pressione diminuisce, in questo caso ci troviamo in una zone di bassa pressione;

se l'aria è fredda e asciutta la pressione aumenta, si forma così una zona di alta pressione.

Il movimento dell'aria e il vento

L'aria si sposta da una zona della superficie terrestre in cui la pressione è più alta verso un'altra dove la pressione è più bassa.

Il vento è il movimento di una massa d'aria da una zone della superficie terrestre in cui la pressione è maggiore verso una zone in cui la pressione è minore.

Brezza di mare e di terra

Per esempio, se pensiamo alla brezza che sentiamo in riva al mare, ci accorgiamo che l'aria si muove da una zona di alta pressione, sul mare, a una di bassa pressione, sulla terraferma. Questa differenza di pressione si spiega tenendo conto del riscaldamento dell'aria delle due zone (durante il giorno la terraferma si calda più rapidamente e molto di più rispetto al mare).

L'aria che dal mare si muove verso la terra è chiamata brezza di mare: l'aria calda dalla terra tende a salire perché più leggera, va verso il mare dove si raffredda e da lì torna nuovamente verso la terra come brezza. Questo movimento ciclico forma una sorta di anello che viene chiamato cella convettiva.

Di notte, invece, il mare trattiene il calore che ha assorbito durante il giorno, quindi l'aria marina essendo calda è più leggera e sale in alto, si sposta allora verso la terra dove si raffredda e torna al mare come brezza di terra.

I monsoni e il loro ciclo

I monsoni sono venti periodici in quanto invertono periodicamente la loro direzione, sono venti stagionali (il loro nome deriva dall'arabo mausim che significa stagionale).

In estate il continente asiatico si scalda velocemente e crea una zona di bassa pressione che richiama aria dall'oceano indiano dove la pressione è più alta. Spostandosi sul mare l'aria si carica di umidità, in questo modo, quando il vento arriva sulla terraferma, rilascia il vapore acqueo sottoforma di pioggia, questo è il monsone estivo.

Con l'avvicinarsi dell'inverno l'entroterra asiatico si raffredda rapidamente formando un'area di alta pressione, mentre sull'oceano indiano, che mantiene più a lungo il calore accumulato in estate, si forma una zone di bassa pressione. Si ha così un flusso di aria fresca che dall'entroterra si sposta verso il mare, questo è il monsone invernale.

Tra i due monsoni ci sono comunque periodi di calma, con il cielo sereno e clima caldo e asciutto.

La circolazione dell'aria planetaria

Il riscaldamento della superficie terrestre è minore in prossimità dei poli perché i raggi del sole arrivano inclinati. All'equatore invece il riscaldamento è maggiore perché i raggi cadono perpendicolari. Questo genera alte pressioni polari e basse pressioni equatoriali che generano uno spostamento di aria a livello planetario. I venti che nascono dalle celle convettive planetarie sui due emisferi sono venti costanti che spirano tutto l'anno. Questi venti ridistribuiscono l'eccesso di calore accumulato in corrispondenza delle regioni equatoriali verso le regioni polari.

Le celle convettive e i venti

La circolazione dell'aria su scala planetaria è molto complessa: per ogni emisfero non esiste un unico circuito convettivo, ma si formano tre celle. Procedendo dall'equatore al polo del nostro emisfero incontriamo:

la cella tropicale ( o cella di Hadley), si estende tra la fascia di bassa pressione equatoriale e la fascia di alta pressione subtropicale (30°N), in corrispondenza del tropico del Cancro. All'altezza dell'equatore si innalzano masse di aria molto calda e umide che poi ridiscendono verso il tropico. Dal tropico una parte di aria si sposta verso l'equatore generando venti chiamati alisei;

la cella centrale (o cella di Ferrel) si trova tra la fascia di alta pressione subtropicale e la fascia di bassa pressione subpolare, in vicinanza del circolo polare (60°N). I venti si spostano dalla zona subtropicale verso la zona subpolare, si generano i venti occidentali;

la cella polare, si estende tra la zona di bassa pressione subpolare e la zone di alta pressione polare. L'aria va dal polo verso il circolo polare, si generano i venti orientali (detti venti polari).

Effetto di Coriolis e deviazione dei venti

I venti hanno un andamento obliquo perché la terra gira su se stessa; questa deviazione è una manifestazione di quello che viene chiamato effetto di Coriolis (dal nome del suo scopritore) prodotto dal moto di rotazione della terra e dovuto al fatto che i punti della superficie terrestre non ruotano alla stessa velocità.

Tenendo conto dell'effetto di Coriolis possiamo affermare che:

nella cella polare i venti sono deviati verso occidente, sembra quindi che provengano da est e per questo si chiamano orientali;

nella cella centrale sono deviati verso oriente, sembra quindi che provengano da ovest e per questo sono chiamati occidentali;

nella zona tropicale i venti sono deviati verso occidente e sembrano provenire da oriente, per questo sono chiamati venti orientai denominati alisei.

Gli alisei e la convergenza intertropicale

In passato gli alisei furono sfruttati per navigare e quindi per commerciare.

Gli alisei da nord-est e da sud-est convergono sull'equatore in una zona di bassa pressione chiamata zona di convergenza intertropicale, che slitta da un emisfero all'altro in base alle stagioni. Arrivati in prossimità di questa zona, gli alisei si incanalano verso l'alto e quindi, sul mare, c'è una grande calma, questa zone è chiamata zona delle calme equatoriali.

Spesso, in queste zone, a 10 km di altezza si generano correnti chiamate correnti a getto, ne esistono di due tipi: corrente a getto polare e corrente a getto subtropicale.