Storia delle Stazioni Meteo

Meteorologia nell’antichità

Da sempre i fenomeni atmosferici hanno affascinato l’uomo, sia impressionandolo che spaventandolo.
Con le prime grandi civiltà orientali l’osservazione del cielo e degli astri divenne quasi un culto, sottolineando la correlazione tra la ricorrenza dei cicli celesti e le variazioni cicliche stagionali: addirittura negli astrologi dell’epoca maturò la convinzione che le alterne vicende atmosferiche dipendessero solo dal moto di stelle e pianeti, interpretazione che resterà in auge fino al Rinascimento.
Le prime civiltà mesopotamiche ci danno una delle prime testimonianze sui tentativi di prevedere il tempo e, ancora prima di loro, la civiltà ebraica che lascia riferimenti della sua meteorologia empirica nelle Sacre scritture.
La civiltà greca però comincia a dare gradualmente un atteggiamento più razionale, affiancando all‘interpretazione mitologica e astrologica dei fenomeni atmosferici l’esperienza e le osservazioni.
La testimonianza più importante a riguardo è la Meteorologica di Aristotele, i cui principi -a parte qualche intuizione corretta- hanno scarso fondamento scientifico ma sono state la base indiscussa delle conoscenze atmosferiche per quasi 2000 anni.
Anche i romani, come documentano Seneca e Plinio, ebbero interesse per i fenomeni del tempo, ma non dando valore aggiunto alla conoscenza greca.
Nel Medioevo invece la meteorologia cambia perché, sotto l’influenza degli Arabi, si rafforza la credenza dell’influsso astrale sul meteo. Tra il ‘400 ed il ‘500 con l’invenzione e la diffusione delle nuove tecniche di stampa si diffondono opuscoli tascabili dove sono segnalate informazioni su maree, feste religiose ed eventi astronomici con previsioni del tempo per tutto l’anno, elaborate grazie alle regole dell’astrologia classica.

galileoIl rinascimento e i primi strumenti meteorologici

Il Rinascimento segna un punto di svolta nella meteorologia, affrontando i fenomeni atmosferici con atteggiamento scientifico: i primi strumenti meteorologici come l’anemometro e l’igrometro vengono creati grazie a Leonardo, il pluviometro da Castelli, il termometro da Galilei ed il barometro da Torricelli. Addirittura nel 1650 viene realizzata la prima rete di postazioni per l’osservazione del tempo per iniziativa del Granduca di Toscana Ferdinando II.
La strumentazione però è ancora rozza e le conoscenze scientifiche ancora approssimate, ma un grande tributo a riguardo venne conferito dalla fervente attività marinara dell’epoca: le imprese di grandi esploratori come Colombo, De Gama o Magellano consentono infatti di acquisire una prima seppur approssimativa visione sulla distribuzione geografica dei venti e sulle condizioni meteorologiche prevalenti sulla maggior parte del pianeta.

Evoluzione delle previsioni del tempo

Solo agli inizi dell’Ottocento però si fece strada la convinzione che il tempo dipendesse dallo spostamento di perturbazioni, arrivanti a dimensioni di qualche migliaio di chilometri. Si comprese così che per comprendere i fenomeni meteorologici occorreva una rappresentazione sinottica, dunque simultanea, delle osservazioni del tempo che comprendessero un’area molto vasta, ponendo le basi della meteorologia sinottica.
Agli inizi del XIX secolo le prime mappe meteorologiche consentirono di intuire la stretta relazione tra vento e pressione, ma si dovrà aspettare l’invenzione del telegrafo nel 1853 affinché l’analisi sinottica del tempo possa essere eseguita in tempo reale.
A gettare le basi della meteorologia moderna furono però soprattutto i lavori elaborati da Richardson nel 1922, che escogitò un tentativo di risoluzione approssimata della complicatezza delle equazioni del moto allora applicate all’atmosfera tramite i metodi tipici dell’analisi numerica, aprendo negli anni ’50 la strada ai modelli fisico-matematici.
Nel 1922 Jeffreys elabora delle equazioni del moto sotto diverse condizioni spaziali e temporali, realizzando una classificazione dei venti in tre tipi idonei a descrivere le circolazioni realmente osservante nell’atmosfera e scopre la presenza in seno alle correnti osccidentali delle medie latitudini di oscillazione lungo i meridiani. Nel 1918 però Bjerknes, meteorologo norvegese, formula un soddisfacente e nuovo modello delle depressioni mobili delle medie latitudini chiamato teoria dei fronti, modello ancora usato.
Nel 1960 viene lanciato Tiros I, primo satellite meteorologico che apre una nuova era nel campo delle osservazioni.

Antenati e parenti delle stazioni meteo

igrometroIgrometro

Come già accennato, in epoca rinascimentale Leonardo da Vinci nei suoi appunti scrisse gli schemi per i primi rudimentali strumenti meteorologici: ad esempio l’igrometro a bilancia, strumento creato per misurare l’umidità dell’atmosfera. Ad un’estremità di un perno libero di oscillare erano appesi dei dischi di carta, e più l’aria è umida più i dischi assorbendo il vapore si appesantiscono e l’ago messo all’altra estremità si sposta, indicando su scala graduata il tasso di umidità.
Nel XVII secolo Ferdinando II De’ Medici inventò l’igrometro a condensazione, il cui elemento principale era un vaso in cui veniva messo del ghiaccio. Sulle pareti esterne del vaso raffreddate l’umidità presente nell’aria circostante si condensa, la condensa viene raccolta in un’ampolla alla base del vaso e più goccioline sono raccolte maggiore è la corrispondente umidità atmosferica.
I primi igrometri però erano imprecisi poiché misurare l’umidità non è semplice, ma alla fine del XVIII secolo arrivò l’igrometro a capelli, usato ancora oggi e basato sul principio secondo cui i nostri capelli si allungano in presenza di umidità e si accorciano se l’aria è secca.
Per un’accurata misura dell’umidità dell’aria si ricorre poi allo psicometro, strumento più complesso composto da un termometro a bulbo asciutto e da uno a bulbo bagnato (il bulbo è avvolto in un tessuto di cotone inumidito con acqua distillata): sfrutta il principio secondo cui il tasso di umidità varia con la temperatura. In base ai valori riportati dai termometri si può risalire al contenuto dell’umidità atmosferica.

barometroBarometro

Il barometro a mercurio è lo strumento per eccellenza della misura della pressione atmosferica, costituito da un tubo di cristallo lungo un metro con sezione di 1 cm: l’estremità superiore del tubo è chiusa e quella inferiore è immersa in una vaschetta piena di mercurio. Questo barometro fu pensato e sperimentato dal fisico italiano Torricelli nel 1643, motivo per cui viene chiamato anche barometro di Torricelli, che permette di avere misure con la precisione del centesimo di hPa.
I comuni barometri sono chiamati anche aneroidi, senza fluidi, e sono fatti con una capsula metallica cilindrica di qualche cm di diametro, con basi sottili che all’interno hanno quasi il vuoto affinché al variare della pressione la capsula si deformi verso l’interno quando la pressione sale, verso l’esterno se scende. Le oscillazioni della capsula vengono trasmesse ad un indice che scorre su scala graduata.

Termometro

Anche se la tecnologia ormai ci dà strumenti sempre più sofisticati, la misura della temperatura ha radici antiche: Galileo Galilei sfruttò i fluidi a diverse densità, tenendo conto che la densità varia anche con la temperatura e all’inizio del Seicento ha ideato il termometro galileiano, che spesso si vede anche oggi nei negozi di ottica in veste più moderna. E‘ un cilindro in cui galleggiano ampolline riempite con diversi fluidi, di solito colorati e che riportano una targhetta con la temperatura che rappresentano. A seconda della temperatura effettiva dell’ambiente le ampolline risalgono in superficie e più la temperatura è bassa più tenderanno a sedimentare sul fondo: man mano che la temperatura sale, sempre più ampolline risaliranno verso l’alto.

pluviometroPluviometro

La quantità di pioggia viene misurata con il pluviometro, strumento composto da un imbuto ad asse verticale che raccoglie la pioggia misurandone la quantità tramite un opportuno meccanismo a scatto, ciascuno dei quali corrisponde ad un quantitativo minimo di acqua prefissato (di solito 0,1 o 0,2 mm). Registrandoli, si risale alla quantità totale di pioggia caduta. In commercio ce ne sono molti, alcuni usano semplici cucchiai di capacità predefinita, altri sono formati da una coppia di vaschette di capienza nota montate su un sistema ad altalena.
Nel 1441 venne costruito in Corea il primo pluviometro, ad opera del principe Munjong figlio del re Sejong il Grande, e nel 1639 un allievo di Galileo, Benedetto Castelli, ha effettuato delle misurazioni delle precipitazioni tramite un recipiente cilindrico fatto di vetro, tenendo conto del livello d’acqua dopo la pioggia.
Nel 1662 Christopher Wren inventò il pluviometro basculante, prototipo dei pluviometri moderni, che fu migliorato nel 1670 da Robert Hook.

E le statuine segnatempo?

E’ molto frequente vedere sulle bancarelle delle statuine segnatempo, le quali si pensa che possano prevedere il meteo cambiando colore: rosa se si avvicina pioggia, azzurro se il tempo è sereno.
In verità queste statuine, per quanto possano essere simpatiche e a volte anche essere un bel ricordo dei luoghi visitati, non hanno particolari doti meteorologiche se non quelle di rilevare l’umidità presente nell’aria. I responsabili di questa “magia” sono il gel di silice ed il cloruro di cobalto, il primo usato spesso per contrastare l‘umidità, il secondo invece per il cambio di colore che ne segnala i cambiamenti.

Bibliografia:

  • Mario Giuliacci,Andrea Giuliacci, Paolo Corazzon, Manuale di meteorologia, Alpha Test, Milano 2010
  • Paolo Corazzon,Emanuela Giuliacci, La meteorologia per tutti, Alpha Test, Milano 2008
  • Raffaello Bellofiore, Paolo Corazzon,Andrea Giuliacci, La Meteorologia in mare: guida completa per diportisti e regatanti, Alpha Test, Milano 2005