martedì 25 febbraio 2014

Gli strumenti meteorologici: Il termometro

In classifica Nei libri di Alfio Giuffrida, il protagonista è sempre un meteorologo! Ciò perché questa è stata la sua professione per oltre 35 anni! Nell’ambito del Verismo Interattivo, la meteorologia compare sempre in tutti i suoi romanzi. Vogliamo quindi parlare un po’ di essa ed in particolare degli “arnesi di lavoro” di un meteorologo.  
Il termometro è uno strumento scientifico che serve a misurare la temperatura. Tutti noi conosciamo quello sanitario, usato per misurare la febbre, tuttavia pochi conoscono la storia di questo strumento e la sua evoluzione, sia in forma che in precisione.
I primi studi per la misura della temperatura si devono al fisico italiano Galileo Galilei, che nel 1592, usò a tale scopo una ampolla di vetro con un collo molto lungo e sottile. Se la parte terminale del tubo di questa ampolla, capovolta, veniva immersa in una bacinella piena d’acqua, si poteva notare che quando la temperatura dell’aria veniva fatta aumentare, l’aria dentro l’ampolla si espandeva e il livello dell’acqua che riusciva a penetrare nel tubo si abbassava. Viceversa se l’aria esterna veniva raffreddata, quella contenuta dentro la bolla si contraeva e il livello dell’acqua nel lungo tubo saliva di alcuni centimetri. Naturalmente uno strumento di questo genere poteva essere usato solamente per degli esperimenti scientifici.

Successivamente lo stesso Galileo realizzò un altro tipo di termometro che consiste in un cilindro di vetro verticale riempito di alcool. All'interno di questo liquido vi sono delle ampolline riempite a loro volta ciascuna da un liquido diverso, che si espande di più o di meno rispetto all’alcool.
Queste boccette sono libere di muoversi verticalmente nell’alcool, tuttavia, quando si è raggiunto l'equilibrio termico, si vengono solitamente a creare due gruppi di boccette, uno più in basso nel cilindro e l'altro in alto, solo una ampollina rimane in mezzo ed è quella che segnala la temperatura dell’aria circostante. Per facilitare la lettura, i liquidi nelle varie ampolline sono colorati in modo diverso e spesso si usa scrivere la temperatura su ciascuna di esse in fase di costruzione.
I termometri così costruiti sono detti “Galileiani” e al giorno d’oggi sono molto usati per scopo ornamentale.
Negli anni successivi furono usati altri liquidi per riempire l’ampolla, ma gli strumenti erano sempre troppo ingombranti e poco affidabili.
La svolta si ebbe nel 1714, quando il fisco tedesco Gabriel Daniel Fahrenheit costruì un termometro che usava il mercurio come liquido indicatore. Il termometro da lui inventato aveva i pregi di essere compatto e preciso, per cui ebbe presto grande diffusione in tutti i settori scientifici.

Quello clinico, usato per la misura della febbre, è un particolare tipo, detto “a massima”, che presenta una piccola strozzatura nel punto dove il tubicino di vetro parte dall’ampolla. In questo modo il mercurio può uscire ed allungarsi nella colonnina di vetro, perché spinto dalla dilatazione dovuta alla temperatura del corpo nel quale è avvolto, ma non può rientrarvi spontaneamente e la lettura può essere effettuata anche dopo qualche ora che è stato estratto dal corpo del quale si voleva misurare la temperatura. Per riportarlo nella posizione di riposo basta farlo ruotare velocemente verso la base ed il liquido è costretto a rientrare nell’ampolla per forza centrifuga.

In meteorologia, il valore della temperatura dell'aria è uno dei principali dati climatici. Per ottenere una misura accurata, il termometro deve essere di grande affidabilità e tarato periodicamente con altri strumenti di precisione, inoltre deve essere posto lontano da fonti di calore quali edifici, all'ombra ed al riparo dai fenomeni atmosferici.

Per questo motivo il termometro deve essere posto all’interno di una “capannina meteorologica”, la quale a sua volta deve essere costruita secondo degli standard internazionali, posizionata a 1,50 metri da terra e con l’apertura rivolta sempre a nord (nel nostro emisfero), in modo che gli strumenti contenuti in essa non vengano colpiti dai raggi solari quando la capannina stessa viene aperta per effettuare la lettura.

Al giorno d’oggi esistono dei sensori digitali che hanno dimensioni ridottissime e presentano lo stesso grado di precisione e di affidabilità, tuttavia il termometro a mercurio può essere sempre considerato una tappa fondamentale nello sviluppo della meteorologia e, in genere, di tutte le scienze.

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