Step 3- La Scienza

 La scienza dietro l'invenzione del barometro

Il barometro è un oggetto legato sia al campo della disciplina scientifica nota come "Termodinamica" che al campo della "Metereologia". 

La meteorologia (dal greco μετεωρολογία, letteralmente "studio dei fenomeni celesti") è il ramo delle scienze dell'atmosfera e della Terra che studia i fenomeni fisici che avvengono nell'atmosfera terrestre (troposfera) e responsabili del tempo atmosferico. In meteorologia la pressione atmosferica è una grandezza fisica che esprime il rapporto tra la forza peso della colonna d'aria che grava su una superficie, presente in un qualsiasi punto dell'atmosfera terrestre e la misura dell'area della superficie stessa. Nella maggior parte dei casi il valore di tale grandezza è equivalente alla pressione idrostatica esercitata dal peso della colonna d'aria presente al di sopra del punto di misura e si misura nel sistema internazionale in pascal e con uno strumento di misura noto come barometro.

Già gli antichi babilonesi si interessarono ai fenomeni atmosferici e tentarono di stilare delle previsioni del tempo studiando le caratteristiche delle nubi e degli astri, ma le loro ricerche si fermarono ad un livello di protoscienza. Nel Medioevo le previsioni venivano elaborate utilizzando come riferimento la posizione di pianeti e stelle. In questo periodo storico nacquero gli almanacchi, che inizialmente erano tavole astronomiche utili per ottenere il giorno della settimana riferito a qualunque era, ma che in seguito divennero pubblicazioni multisettoriali con annesse previsioni per agricoltori. Una data fondamentale per gli sviluppi futuri della meteorologia fu il 19 giugno 1657, data in cui si formò, a Firenze l’ “Accademia Fiorentina del Cimento“, nella quale un gruppo di scienziati, iniziò a studiare l’atmosfera con il metodo sperimentale, ma soprattutto organizzò, per la prima volta, un osservatorio meteo internazionale, dato che studiosi sparsi su tutto il territorio europeo, dopo aver ricevuto la strumentazione dagli scienziati fiorentini, avevano il compito di registrare le informazioni fondamentali (pressione, temperatura, umidità, vento, stato del cielo) e di spedirle a Firenze. Ulteriori progressi in campo meteorologico aspettavano che strumenti più accurati fossero disponibili. Leonardo progettò un igrometro per misurare l’umidità dell’aria, Galileo, costruì un termometro nel 1607, seguito dall’invenzione del barometro di cui abbiamo appena discusso. L’anemometro per la misurazione della velocità del vento fu costruito nel 1667 da Robert Hooke, mentre Horace de Saussure completa l’elenco dei più importanti strumenti meteorologici nel 1780 con l’igrometro a capello, che misura l’umidità. Altri progressi tecnologici, che sono conosciuti principalmente come parte del progresso della fisica, furono la ricerca della dipendenza del volume dei gas sulla pressione, che condusse alla termodinamica, e l’esperimento di Benjamin Franklin con l’aquilone sui fulmini. Franklin fu inoltre il primo Americano a registrare in modo accurato e dettagliato le condizioni del tempo su base giornaliera, e fu uno dei primi Americani ad effettuare previsioni del tempo su base giornaliera. Il primo a fornire una corretta spiegazione generale della circolazione atmosferica globale fu George Hadley, con uno studio sugli alisei effettuato nel 1735. L’osservazione sinottica del tempo atmosferico era ancora resa complessa dalla difficoltà nel classificare certe caratteristiche climatiche come nubi e venti. Questo problema fu risolto quando Luke Howard e Francis Beaufort introdussero il loro sistema di classificazione delle nuvole (1802) e della forza del vento (1806). Il vero punto di svolta fu tuttavia l’invenzione del telegrafo nel 1843 che permetteva di scambiarsi informazioni sul clima con velocità prima ineguagliata . Nel 1878 venne fondata l’Organizzazione meteorologica internazionale che molti anni dopo diverrà “mondiale”. All’inizio del XX secolo, i progressi nella comprensione delle dinamiche atmosferiche portarono alla creazione delle moderne previsioni del tempo calcolate su basi matematiche. Nella prima metà del XX secolo un gruppo di meteorologi norvegesi condotto da Vilhelm Bjerknes sviluppò un modello per spiegare la generazione, l’intensificazione e la dissoluzione dei cicloni a media quota, introducendo l’idea del fronte meteorologico e della suddivisione tra le masse d’aria. Il gruppo includeva Carl-Gustaf Rossby (che fu il primo a spiegare il flusso atmosferico su larga scala in termini di fluidodinamica) Tor Bergeron (il primo a comprendere il meccanismo di formazione della pioggia) e Jacob Bjerknes. Dagli anni ’50, gli esperimenti di calcolo numerico con computer si mostrarono fattibili. Le prime previsioni del tempo realizzate con questo metodo usavano modelli baroscopici (cioè con un singolo livello verticale), e potevano prevedere con successo i movimenti su grande scala delle onde di Rossby, cioè delle zone di bassa pressione e alta pressione. Negli anni ’60, la natura caotica dell’atmosfera venne compresa da Edward Lorenz, fondatore del campo della teoria del caos. Gli avanzamenti matematici ottenuti in questo campo furono ripresi dalla meteorologia e aiutarono a stabilire il limite di prevedibilità del modello atmosferico. Questo è noto come effetto farfalla (butterfly effect), perché l’evoluzione dei disturbi nel tempo significa che anche un piccolo dettaglio come il battito delle ali di una farfalla può causare in seguito grandi effetti in un’altra zona. Nel 1960, il lancio del TIROS-1, il primo satellite meteorologico funzionante, segnò l’inizio di un’era di diffusione globale delle informazioni climatiche. I satelliti meteo, insieme ad altri satelliti di osservazione multiruolo a varie altezze sono diventati uno strumenti indispensabile per lo studio di una grande varietà di fenomeni. In anni recenti, sono stati sviluppati modelli climatici ad alta risoluzione, usati per studiare i cambiamenti a lungo termine come quelli dovuti ai gas serra.

Fonti:

https://climatechannel.altervista.org/meteo-clima-storia/