C'era una volta un termometro

In generale, la realtà che ci circonda può essere descritta in modo qualitativo, attraverso le opinioni soggettive di chi la osserva, oppure in maniera quantitativa, mediante la misura delle grandezze fisiche che la caratterizzano. Lo studio dei fenomeni naturali tramite il monitoraggio delle quantità misurabili associate al fenomeno in esame e la ricerca di princìpi e leggi fisico-matematiche che regolano le relazioni tra le grandezze fisiche, sono proprio alla base della fisica.

Analogamente, anche le condizioni meteorologiche in atto possono essere illustrate in modo più descrittivo oppure tramite l’osservazione strumentale delle variabili meteorologiche (esempio temperatura dell’aria, umidità relativa, pressione atmosferica, etc..) presenti in quel momento.

Misurando i parametri meteorologi si va a definire in modo univoco le condizioni fisiche dell’atmosfera in un preciso luogo e in un determinato istante e non si è quindi soggetti alle personali interpretazioni di coloro che si trovano a vivere quelle determinate condizioni meteorologiche. Una tipica giornata estiva caratterizzata da bel tempo può essere sì descritta come calda e afosa ma sono i valori di temperatura dell’aria e di umidità relativa registrati in quella giornata che ci permettono di definirla come tale. Allo stesso modo non è possibile affermare che vi è stato un nubifragio solo sulla base della percezione di grandi quantitativi d’acqua piovuti dal cielo, ma è necessario che vi sia un apposito strumento di misura (pluviometro) che rilevi che una certa quantità d’acqua è precipitata in un periodo di tempo definito.

Oggigiorno, i principali parametri meteorologici (temperatura dell’aria, umidità relativa, precipitazioni, pressione atmosferica, velocità e direzione del vento, radiazione solare, etc..) vengono misurati attraverso degli appositi strumenti, differenti a seconda che la misura venga effettuata al suolo oppure in quota, con l’utilizzo di palloni sonda, o tramite i radar meteorologici o i satelliti. Mentre queste ultime modalità di misura sono state sviluppate negli ultimi 50 anni, i primi strumenti per la misura al suolo dei parametri meteorologici sono stati realizzati oltre 500 anni fa.

Seppur da molto tempo prima risale la necessità dell’uomo di monitorare le condizioni atmosferiche per tentare di prevedere le evoluzioni meteorologiche, importanti per programmare gli spostamenti delle popolazioni nomadi e successivamente per l’agricoltura, le prime osservazioni scientifiche dei parametri meteorologici con rudimentali strumenti risalgono alla metà del 1400 ma si è dovuto attendere ancora qualche anno, o meglio qualche secolo, per avere a disposizioni strumenti più accurati.

Tra questi vi è il termometro progettato da Galileo Galilei nel 1607, il cui principio di funzionamento si basa sulla variazione di densità a seguito della dilatazione termica di un sostanza liquida all’aumentare della temperatura. Lo stesso principio è alla base dei termometri a mercurio o ad alcool inventati da Fahrenheit nel 1700, in cui il mercurio o l’alcool variano il loro volume in relazione alle variazioni di temperatura.

Per la misura dell’umidità relativa dell’aria, un primo igrometro, di tipo meccanico, fu costruito da Leonardo da Vinci nel 1500 e prevedeva l’utilizzo di sostanze che, per la loro affinità chimica con l’acqua, assorbono il vapor d’acqua presente nel volume d’aria con cui sono a contatto. L’aumento di peso di queste sostanze indica, in grammi, la quantità di vapor d’acqua contenuta nella massa d’aria prima che questa venga a contatto con la sostanza assorbente. L’igrometro più noto utilizzato nel passato fu quello inventato nel 1780 da Horace de Saussure che utilizza un lungo capello che si allunga o si accorcia a seconda delle condizioni di umidità relativa dell’aria.

Il primo barometro, per la misura della pressione atmosferica, fu inventato nel 1641 da

Giovanni Battista Baliani che costruì un barometro ad acqua. Costituito da un’ampolla di vetro messa in comunicazione con un tubicino di vetro tramite il principio dei vasi comunicanti, il barometro ad acqua determinava le variazioni di pressione atmosferica sulla base del livello del liquido contenuto nel tubicino di vetro. Un paio d’anni più tardi, Evangelista Torricelli realizzò il più famoso barometro a mercurio e a cui si deve l’unità di misura della pressione in millimetri di mercurio.

Per quanto riguarda il vento, il primo anemoscopio, utilizzato per indicare la direzione del vento, fu costruito da Leonardo da Vinci; era simile ad una banderuola che, posta sulla sommità di un edificio, ruota posizionandosi nella direzione del vento. Sul medesimo principio si basa anche la più antica banderuola di cui si ha traccia, quella posizionata sulla Torre dei Venti ad

Atene, che risale al 48 a.C.. Per la misura dell’intensità del vento un primo anemometro fu realizzato da Leon Battista Alberti ma bisogna attendere il 1846 per la costruzione del più noto anemometro a coppette, in cui la velocità del vento viene determinata sulla base della velocità di rotazione delle coppette.

Infine, per la misura della pioggia, i primi

pluviometri manuali misuravano il livello dell’acqua raccolta, a seguito della precipitazione piovosa, in un recipiente trasparente e graduato. Successivamente, verso la fine del 1600 venne sviluppato il prototipo dei moderni pluviometri, ovvero quello a doppia vaschetta basculante.

Nel corso dei secoli, sono state realizzate altre tipologie di strumenti, basati su altri principi fisici, per la misura dei parametri meteorologici. Al giorno d’oggi comunque, nelle moderne centraline meteorologiche, gli antichi strumenti di misura sono stati sostituiti da apparecchiature più accurate, precise e che permettono di effettuare la misura dei parametri meteorologici in modo automatico e computerizzato. Nonostante l’evoluzione della strumentazione, vengono tutt’oggi monitorati i medesimi parametri atmosferici di un tempo. Questi dati sono di fondamentale importanza per le previsioni meteorologiche: i dati misurati al suolo, integrati con i dati satellitari, con quelli forniti dai radar meteorologici etc, vengono infatti utilizzati dai modelli matematici che elaborano le previsioni del tempo, consultate ogni giorni da tutti quanti noi.