Clima e salute

I raggi ultravioletti rappresentano appena l’1% dell’energia in arrivo dal Sole ma sono i più dannosi per gli esseri viventi. Hanno infatti la capacità attraversare l’epidermide fino a penetrare in profondità nei tessuti, anche se non tutti in uguale misura. Infatti i raggi UV vengono di solito suddivisi in 3 classi, a seconda della lunghezza d’onda, espressa in millesimi di mm: UVA (0.32-0.4), UVB (0.29-0.32) e UVC (0.2-0.29).
I più penetranti, e quindi i più pericolosi, sono quelli con lunghezza d’onda più corta, ossia gli UVC e gli UVB. Gli strati alti dell’atmosfera - quelli tra 20 e 50 km di altezza ove vi la massima concentrazione di ozono - assorbono integralmente i raggi UVC e parte degli UVB. La radiazione UV che raggiunge la superficie terrestre è costituita essenzialmente da UVA e, in misura minore, da UVB. Ovviamente la frazione di raggi UV che raggiunge la superficie terrestre varia nel tempo e nello spazio.

Ecco, al riguardo, un elenco dei fattori dai quali dipende la dose di raggi ultravioletti in arrivo al suolo:

Diventa meteorologo

Alcune invenzioni, utilizzate inizialmente solo per scopi bellici nella seconda guerra mondiale, trovano un proficuo impiego anche nella meteorologia. Così è, ad esempio, per il radar che consente di evidenziare le piogge in atto all’interno delle nubi entro un raggio di 300-400 km.
Ma la vera svolta avviene agli inizi degli anni ’50 con l’avvento dei primi elaboratori elettronici, i quali consentono ai meteorologi di realizzare finalmente il sogno di risolvere in tempo reale le complesse equazioni che descrivono l’evoluzione futura dell’atmosfera.
Inizia così l’era delle previsioni numeriche, dedotte con i computer mediante opportune schematizzazioni (modelli fisico-matematici) delle equazioni della Fisica dell’atmosfera. Man mano che la potenza degli elaboratori cresce, i meteorologi approntano modelli sempre più complessi, più aderenti alla realtà ed estesi a validità via via crescenti.

Curiosando

La risposta sembrerebbe a prima vista ovvia: è buia perché non c’è la luce del sole. Risposta corretta ma non sufficiente poiché il buio della notte non è solo una questione di Sole ma soprattutto di stelle. Andiamo con ordine. Newton, immaginò un cosmo infinito e quindi con un numero di stelle infinito.
La teoria di Newton portò al cosiddetto Paradosso di Olbers. E’ noto che la  luce cala con il quadrato della distanza dalla sorgente ovvero se la distanza raddoppia, la luminosità cala di quattro volte. Se lo spazio fosse infinito (stelle in numero infinito) e omogeneo ( densità di stelle costante) allora il loro numero crescerà con il volume di spazio sferico considerato ovvero con la terza potenza della distanza.

Insomma se raddoppia la distanza, il volume, nonché il numero di stelle, cresce di otto volte. Mettiamo ora insieme i due concetti: con la distanza la luce delle stelle cala secondo una certa legge però il loro numero cresce ancor di più con un’altra legge cosicché la loro luminosità globale dovrebbe crescere proporzionalmente alla distanza.
Pertanto in un universo infinito anche la luminosità deve essere infinita e di conseguenza di notte il cielo dovrebbe luminoso.
Questo il paradosso di Olbers, dato che sappiamo che la notte è buia. Dove l’errore? Gli errori sono due:

Hai visto mai

Spesso risulta difficile comprendere appieno la forza e il potere devastante dei fenomeni atmosferici più violenti, ma in alcune occasioni, soprattutto grazie alle foto provenienti dai satelliti in orbita attorno alla Terra, si riescono a ottenere immagini in grado di mostrare chiaramente quanto possano essere distruttivi certi eventi.

Responsabile della cicatrice lunga circa 63 chilometri lasciata sul territorio del Massachusetts è difatti un tornado di categoria EF3 (cioè una enorme e potente tromba d’aria accompagnato da venti che soffiano a intensità comprese fra 219 e 266 chilometri orari) che lo scorso primo di giugno nella sua inesorabile avanzata ha causato anche due vittime e il ferimento di alcune decine di persone. I tornado così intensi nel New England sono decisamente rari ma non eccezionali, come dimostrato dal fatto che uno dei più letali della Storia americana abbia colpito proprio questo stato: il 9 giugno del 1953 difatti un devastante tornado investì la città di Worcester con venti che soffiavano a più di 340 chilometri orari, uccidendo ben 94 persone.

Clima e salute

La tarda primavera e l’estate sono, in Italia, la stagione dei temporali e del loro braccio armato, i fulmini. Ecco allora alcuni consigli per difendersi dal temibile fenomeno:

• Regola del 30-30: se tra i lampo e il tuono passano 30 secondi o meno, è essenziale cercare un riparo al chiuso.
• Restare nel riparo fino a 20-30 minuti dopo l’ultimo tuono;
• Potete stabilire la distanza del temporale, in metri, moltiplicando 330 per il numero dei secondi intercorsi tra visione del lampo e l’arrivo del tuono. Il fulmine può colpire già quando il temporale è a 10 km di distanza o meno;
• Interrompete eventuali sport all’aperto che coinvolgano attrezzi con parti metalliche (ciclismo, nautica, golf, scalate, pesca);
• Non tuffatevi in acqua (nemmeno in piscina) perché l’acqua, ottimo conduttore elettrico, propaga facilmente i fulmini che cadano vicino;
• Non riparatevi sotto gli alberi isolati ma va bene, invece, un fitto bosco perché è molto improbabile che tra 1000 o più alberi il fulmine cada proprio su quello sotto il quale vi siete riparati;
• Non sostate vicino a corpi appuntiti (campanili, torri, spuntoni rocciosi, ombrelli con la punta metallica) perché prediletti dai fulmini;
• Nel terreno scoperto accovacciatevi negli affossamenti; un anfratto o una grotta sono ripari ideali, purché non si tocchi la nuda roccia;
• State alla larga da strutture metalliche (piloni, croci e strade ferrate);
• Toglietevi di mano o da addosso gli oggetti metallici e anche le scarpe se con parti metalliche;
• L’auto ripara dai fulmini purché non si tocchi la carrozzeria, se metallica;
• Non usate il telefono a fili perché il fulmine può propagarsi anche lungo le linee telefoniche;
• Staccate il cavo TV perché le scariche elettriche possono entrare nel televisore attraverso l’antenna, provocando l’esplosione del cinescopio e conseguenti danni alle persone e sviluppo di incendio. Questo è un evento abbastanza frequente;
• Non toccate i rubinetti dell’acqua né entrate nella doccia o nella vasca da bagno perché i fulmini si propagano anche attraverso le condutture metalliche.

Diventa meteorologo

La scoperta delle onde radio permette nel 1929 di estendere le osservazioni sinottiche anche agli strati superiori dell’atmosfera, impiegando una minuscola radio-trasmittente (radiosonda), sollevata da un pallone gonfiato con idrogeno (oggi viene usato l’elio). L’analisi comparata delle condizioni in quota con quelle presenti al suolo mise in evidenza l’influenza determinante della medio-alta atmosfera (5-10 km) sull’evoluzione del tempo osservato al suolo.

Da queste nuove indagini in quota vengono scoperti altri interessanti fenomeni, come la corrente a getto, un fiume velocissimo di aria tra 7000 e 11000 metri di quota, per la cui interpretazione si ricorre a importanti concetti presi a prestito dalla fluidodinamica, come divergenza e vorticità, e che oggi trovano largo impiego nei modelli fisico-matematici. La vorticità esprime, grosso modo, l’intensità e l’ampiezza dei moti vorticosi, specie nel piano orizzontale, e pertanto si presta ad hoc alla descrizione dell’evoluzione dei cicloni mobili.

La divergenza indica invece se nella colonna atmosferica sovrastante il suolo, l’aria è, eventualmente, in fase di rarefazione, con conseguente diminuzione della pressione al suolo, un processo che porta allo sviluppo di moti verticali ascendenti all’interno della colonna, responsabili, a loro volta, della condensazione dell’aria umida e della formazione delle nubi nei cicloni extra-tropicali.

Curiosando

L'arcobaleno è generato dalla dispersione ottica della luce solare che attraversa gocce di pioggia rimaste in sospeso nell’aria dopo un acquazzone. La luce viene prima deviata nel penetrare nella goccia, riflessa sul retro della goccia e ancora deviata come lascia la goccia. La deviazione del raggio uscente rispetto a quello entrante va dai 137 gradi, per il colore rosso, ai 139.5 per il violetto. E’ in tal modo comunque che la luce bianca del raggio incidente viene scomposta nei colori dell’arcobaleno.

I raggi solari ovviamente colpiscono tutte le goccioline presenti in quel momento nell’aria ma, dopo la doppia deviazione da parte delle gocce, raggiungono il nostro occhio soltanto se l’angolo formato tra il raggio uscente che arriva al nostro occhio e quello entrante è di 40-42° . La posizione dell’arcobaleno nel cielo è solo apparente tanto che decresce e si allontana verso l’orizzonte man mano che il sole si innalza nel cielo fino a scomparire quanto il sole è allo zenit. Inoltre, via via che l’osservatore si avvicina, l’arcobaleno sembra allontanarsi perché viene “ricostruito” dalle nuove goccioline di pioggia, più lontane, che soddisfano la condizione dei 42 gradi.

Hai visto mai

Poi nella giornata di lunedì 30 Songda ha raggiunto il versante orientale di Honshu, la principale isola dell’Arcipelago Giapponese, dove però è arrivato oramai indebolito e declassato alla categoria di tempesta tropicale (cioè con venti al di sotto di 118 chilometri orari) e quindi fortunatamente incapace di produrre danni ingenti. In effetti questo ciclone tropicale, benché assai intenso, ha provocato solo 4 vittime. Durante questo 2011 nel Pacifico prima di Songda si sono formati solo tre altri cicloni tropicali: due depressioni tropicali (ovvero cicloni che non hanno ancora raggiunto l’intensità di tempesta), fra fine marzo e inizio aprile, e successivamente la tempesta tropicale Aere, che a inizio maggio ha sfiorato le coste orientali delle Filippine dove ha causato 35 morti e oltre 35 milioni di dollari di danni.

Clima e salute

Siamo all’inizio della estate e i temporali divengono di giorno in giorno più frequenti, specie sulle regioni centro-settentrionali e soprattutto nelle ore pomeridiane e serali. La aree più temporalesche della penisola sono le regioni alpine, e le vicine zone della pianura padano-veneta. La massima frequenza si raggiunge allo sbocco delle grandi valli alpine (come la Valle d’Aosta e la valle dell’Adige) o là dove, come il Friuli, la più contenuta altezza della catena alpina, facilità le incursioni di aria fredda proveniente dal Nord Atlantico.

Ma per molte persone, quando la scura e minacciosa nube temporalesca si affaccia all’orizzonte, inizia un vero e proprio calvario, con una serie di malesseri, come dolori alle articolazioni e ai muscoli, mal di testa, insonnia, stanchezza e persino attacchi di asma. Anche lo stato d’animo ne può risentire e nei 10-20 minuti che precedono l’arrivo della pioggia, depressione, malinconia e nervosismo prendono il sopravvento. Disturbi legati in parte al calo della pressione atmosferica e in parte al fatto che poco prima dell’arrivo del temporale l’aria diviene fortemente elettrizzata, con una prevalenza però di ioni positivi, i quali hanno la brutta abitudine di stimolare nel cervello la produzione di serotonina, un neurotrasmettitore che quando è troppo abbondante rompe l’equilibrio che garantisce il nostro benessere.

I disturbi durano fino allo scatenarsi dei lampi, che hanno il merito appunto di rimuovere dall’atmosfera le malefiche cariche positive. Anzi, in genere, all’arrivo delle prime gocce, al nervosismo subentrano calma e benessere e ci sente addirittura su di tono. In alcuni invece i lampi e i tuoni che accompagnano il temporale – fenomeni che colpiscono fortemente i sensi – scatenano vere e proprie crisi di panico, una paura che è l’eco di terrori ancestrali, ma talvolta anche la probabile traccia lasciata nel subconscio da qualche trauma avvenuto in età infantile.

Diventa meteorologo

Nel 1918 il meteorologo norvegese B. Bjerknes, sulla base delle osservazioni sinottiche di una densa rete di stazioni nel Sud della Norvegia, formula un nuova teoria dei cicloni mobili delle medie latitudini (la teoria dei fronti), tuttora in uso. In particolare, il ciclo di vita dei cicloni extratropicali viene collegato alle piccole ondulazioni meridiane (lunghezza d’onda intorno a 1000-3000 km), che intorno a 50-65 gradi di latitudine si generano sulla ideale linea di demarcazione (“fronte polare”) lungo la quale al suolo si fronteggiano masse d’aria fredda polare e masse d’aria calda subtropicale.

In pratica il meteorologo riportava a mano, sull’area di interesse, le osservazioni rilevate al suolo e poi tracciava le isobare. Dalla ragnatela di linee che prendeva forma sulla mappa geografica, era possibile evidenziare le aree dove la pressione era più bassa (cicloni) o più alta (anticicloni). Su un’altra mappa venivano invece tracciate le linee congiungenti i punti con medesima temperatura (isoterme), onde individuare la posizione delle masse d’aria calde o fredde. In quelle ristrette fasce geografiche dove le isoterme sono molto fitte è evidente che si “fronteggiano”, gomito a gomito, una massa d’aria fredda con una massa d’aria calda e, come due eserciti nemici in guerra, lì possono verificarsi reciproci sconfinamenti di aria fredda verso le aree occupate dall’aria calda (fronte freddo) o viceversa (fronte caldo).

A questo punto, dalla sequenza cronologicamente ordinata di più mappe, era possibile prevedere, attraverso l’estrapolazione dello spostamento, la posizione che assumerebbero nel futuro i cicloni, gli anticicloni e i fronti.
La tecnica di estrapolare nel futuro la traiettoria dei sistemi atmosferici osservata nelle precedenti 12-24 ore è nota come metodo sinottico. Il metodo sinottico, alquanto empirico e legato molto all’esperienza soggettiva del meteorologo, dava risultati soddisfacenti soltanto per proiezioni fino a 24-36 ore ed è stato impiegato nei centri meteorologici fino agli anni ’70.

Curiosando

In un fumetto il personaggio immaginario Billy Whizz corre così velocemente che non si bagna sotto la pioggia. È possibile? Ebbene, è intuitivo e lapalissiano che quanto minore è il tempo trascorso sotto la pioggia e tanto meno ci bagneremo, come dire che in presenza di pioggia è consigliabile muoversi velocemente verso il primo riparo adocchiato. Però è altrettanto vero ed intuitivo che quanto più ci spostiamo velocemente sotto la pioggia, tanto più ci inzupperemmo di acqua per il fatto che la superficie verticale del nostro corpo raccoglie tutte le gocce di pioggia incontrate nel maggiore volume d’aria spazzato durante lo spostamento.

A questo punto è evidente la contraddizione tra le due decisioni: quella di correre il più veloce possibile per minimizzare il tempo trascorso sotto la pioggia e la decisione invece di andare il più lentamente possibile onde raccogliere meno acqua per impatto frontale.

Insomma per bagnarsi di meno sotto la pioggia conviene stare fermi oppure muoversi velocemente?

Dipende! Qualora ipotizziamo che abbiate individuato un rifugio a portata di... mano, allora in questo caso in effetti ci si bagna di meno correndo il più velocemente possibile verso il provvidenziale riparo piuttosto che prendersela comoda. Ed è quello che in pratica tutti noi facciamo, consigliati ovviamente dal buon senso! Ma qualora non si abbia alcun rifugio a disposizione allora, risolvendo il dilemma con formule fisico-matematiche, si può dimostrare che, anziché correre, ci si bagna di meno se si cammina lentamente o, meglio ancora, se si sta fermi, aspettando che magari... cessi di piovere!

Hai visto mai

Per di più le nubi vulcaniche, grazie alla loro capacità di elettrizzare l’atmosfera, possono favorire la produzione di fulmini, e quest’ultima eruzione ha in effetti scatenato un’intensa tempesta di fulmini: in particolare nel momento di maggior attività elettrica la nube del Vulcano Grinsvotn ha prodotto scariche elettriche a una velocità mille volte superiore a quanto non abbia fatto circa un anno fa il Vulcano Eyjafjallajokull.

Clima e salute

Le estati nell’ultimo ventennio sono diventate mediamente più calde di quelle del trentennio precedente e sono aumentate anche le ondate di caldo intenso, le più pericolose per i soggetti sensibili agli eccessi termici, come gli anziani e i bambini. Tralasciando qui di affrontare i disagi, i disturbi e i pericoli collegati all’afa, ricordiamo comunque qualche utile consiglio per chi ogni estate si ritrova a combattere contro il caldo:

Diventa meteorologo

Tra il 1700 e il 1800 le leggi della dinamica, appena scoperte, vengono applicate anche all’atmosfera: nel 1783 Eulero riscrive le equazioni del moto in una forma idonea a descrivere anche i moti atmosferici. Nel 1859 W. Ferrel fa una trattazione matematica dei moti atmosferici nella quale viene evidenziato, per la prima volta, come la rotazione della Terra abbia l’effetto di deviare le masse d’aria verso destra nell’emisfero nord e verso sinistra in quello sud. Ma a gettare le basi della moderna meteorologia sono soprattutto i lavori elaborati tra il 1900 e il 1930 da tre grandi studiosi. Nel 1922 L.F. Richardson si rende conto che le equazioni del moto applicate all’atmosfera, pur contenendo in sé la descrizione dell’evoluzione del moto delle masse d’aria e della pressione, sono in realtà troppo complesse cosicché è impossibile ricavarne la soluzione analitica “esatta”, così come si fa, ad esempio, con un’equazione di 2° grado.

Per aggirare l’ostacolo, Richardson escogita, per primo, un tentativo di risoluzione approssimata mediante i metodi tipici dell’analisi numerica, ossia trasformando le complesse operazioni presenti nelle equazioni (derivate e integrali) in semplici operazioni aritmetiche tra numeri. I risultati della prima “previsione numerica” nella storia della meteorologia furono disastrosi, soprattutto per le ridotte capacità di calcolo di allora. Tuttavia il tentativo di Richardson resta degno di nota perché negli anni ’50, con l’avvento dei primi computer, aprirà la strada ai modelli-fisico matematici.

Nel 1922 H. Jeffreys, elaborando le equazioni del moto, realizza una classificazione dei venti in tre tipi idonei a descrivere le circolazioni realmente osservate nell’atmosfera, dal ciclone tropicale, al ciclone mobile extra-tropicale delle nostre latitudini e alle brezze locali. È merito ancora di Jeffreys l’avere scoperto la presenza in seno alle correnti occidentali delle medie latitudini, di oscillazioni meridiane. Qualche anno più tardi Rossby dà una giustificazione teorica a tali ondulazioni (da qui il nome di onde di Rossby).

Curiosando

Sotto il Sahara, a centinaia di metri di profondità, sono stipate enormi quantità di acqua dolce, residuo dei tempi in cui le piogge bagnavano con continuità la regione. L’Acquifero Arenario Nubiano, situato al di sotto del Sahara Orientale, rappresenta in particolare una delle più grandi riserve idriche sotterranee del Pianeta: si estende sotto una regione vasta più di 2 milioni di chilometri quadrati, nel sottosuolo di Libia ed Egitto, ad una profondità che varia tra 500 e 3500 metri, e contiene circa 150 mila km3 d’acqua!

L’inclinazione dell’asse di rotazione difatti varia ciclicamente nel corso di migliaia di anni: quando la Terra è maggiormente inclinata rispetto al piano di rotazione, aumenta la differenza tra inverno ed estate, mentre quando il nostro Pianeta è meno inclinato diminuisce anche il contrasto fra la stagione fredda e quella calda.