giovedì 30 dicembre 2010

Fondamenti per la navigazione: la scala di classificazione della forza del vento e relativi moti ondosi

Abbiamo scritto, nello scorso editoriale, che il diporto nautico riguarda tutte le attività ludiche e ricreative che vengono effettuate su una qualsiasi unità galleggiante. Abbiamo anche visto che esistono diverse categorie di progettazione per le imbarcazioni e che, in funzione di esse, è possibile effettuare semplici traversate costiere od altri – ben più impegnativi – tipi di navigazione.
Ad ogni modo, sarebbe importante, se non fondamentale, che ogni diportista fosse ben preparato in,termini di conoscenza di condizioni di vento e di mare e questo poiché soltanto una padronanza approfondita dell’argomento permette di affrontare ogni tipo navigazione con le dovute misure di sicurezza o anche semplicemente di cautela.
Viene di conseguenza che quando si ascolta un bollettino che ci informa sulle condizioni meteo marine, bisogna interpretare con attenzione tutto quanto viene trasmesso e non limitarsi all’equazione “forza 5 = rimaniamo a casa” o viceversa. Tanto più che, spesso, non sono ben chiari i meccanismi di classificazione e le relative scale di forza del vento e del mare …partiamo dall’inizio.

Col termine Mare, si indica tutta la massa liquida - chimicamente costituita da una soluzione di diversi sali in molecole di H2O - del globo terracqueo. Questa massa si estende su un’ area di 360.000.000 di chilometri quadrati ed occupa più dei 2/3 della superficie terrestre.
La caratteristica cinematica di questa enorme massa acquosa è quella di non essere mai in perfetta quiete, ma soggetta a movimenti che per durata, direzione, intensità, possono essere:

a) Irregolari (moto ondoso)
b) Periodici (maree)
c) Costanti (correnti)

Col termine Vento, invece, si designa “lo spostamento d’aria che tende a riportare l’equilibrio di pressione rotto dal differente riscaldamento atmosferico nelle varie zone della superficie terrestre”. In parole povere, il vento è semplicemente il movimento di grandi masse d’aria.
Questo movimento è generato dalla differenza di pressione fra due punti diversi dell’atmosfera.
Ogni vento è caratterizzato da una direzione (solitamente viene preso come riferimento rispetto al Nord) e da un’intensità. Quest’ultima viene misurata in termini di velocità. E, a sua volta, la velocità del vento non è altro che la distanza percorsa dalla grande massa d’aria nell’unità di tempo (essa può essere espressa come metri/secondo, Km/h, Nodi, Mph). In funzione di questi due parametri (direzione e intensità), ogni vento può verrà definito “teso” se caratterizzato da direzione e intensità costante, “a raffiche” se caratterizzato da direzione costante e intensità variabile, o “turbinoso” se caratterizzato da direzione e intensità non costanti.
Tutti i tipi di vento, inoltre, vengono raggruppati in tre grandi categorie, ossia:

a) Venti Regolari Costanti, se spirano sempre nella stessa direzione (a questo sottoinsieme appartengono, ad esempio, gli alisei e i controalisei )
b) Venti Regolari Periodici, se spirano in determinati archi temporali e territoriali (come i Monsoni, la Bora e la Tramontana)
c) Venti Irregolari, se non appartengono a nessuna delle categorie su menzionate (i Cicloni e gli Uragani, sono per l’appunto, tipologie di Vento irregolari. La loro azione è in grado di creare veri e propri disastri raggiungendo talvolta velocità davvero eclatanti. Nel 1996, ad esempio, su una delle isole australiane investite da “Olivia” si registrarono raffiche che superarono i 200 Nodi!).

Ad ogni modo, i meccanismi per cui si tendono a disgiungere l’azione dei venti da quella dei mari sono, a parer mio, dei semplici virtuosismi, in quanto - nella realtà - le due forze della natura sono strettamente interconnesse ed intimamente legate. Quanto affermato vale soprattutto per la navigazione nella misura in cui se è vero che le grandi correnti comportano lo spostamento delle grandi masse d’acqua, è pur vero che qualsiasi tipo di navigazione risulta maggiormente influenzata dal movimento superficiale del manto acquoso, ossia, dal suo moto ondoso. Il moto ondoso, a sua volta, è una funzione del vento. E quindi la navigazione in mare è, per sillogismo, funzione del vento.

Ma come si determina la forza del vento? Quali sono le scale metrologiche di riferimento? Cosa significano quei numeri che ascoltiamo via radio prima di partire?

Per rispondere a queste semplici domande, faremo un salto indietro di due secoli circa, allorquando l’ammiraglio inglese Francis Beaufort studiò i termini del problema ed espose, finalmente nel 1805, i risultati del suo studio facendoli confluire nella famosa scala di misurazione che a lui stesso deve il nome: la scala Beauort.
La validità della semplice legge empirica di questa scala di misura, in realtà, risulta in vigore ancora oggi che la meteorologia è divenuta una scienza che usa modelli matematici complessi come quelli che cercano di interpretare l’andamento dei mercati azionari.
A dire il vero, la scala Beaufort, è oggi dimostrato aver validità per venti con velocità non superiori ai 115 Km/h. Al di sopra di questi valori, difatti, l’equazione viene svuotata del suo significato.
Per capire “matematicamente” come funziona questa equazione partiamo da un caso pratico.
Se sentiamo al bollettino meteo che la scala Beaufort registra intensità forza 5 cosa significa? A quale velocità soffierà il vento?
E come sarà il moto ondoso del mare a quella velocità?
Bene, partendo dalla equazione:



Laddove:
B è il grado corrispondente alla scala Beaufort (e quindi nel nostro esempio pratico, 5)
V è la velocità del vento (che è l’incognita che noi vogliamo determinare)
Si ha, ricorrendo ad una semplice formula inversa, che la velocità a cui spirerà il vento sarà pari a:




Andando, pertanto, a moltiplicare per 3 volte la radice quadrata del grado Beaufort al cubo, si ricava che ad un grado della scala Beaufort pari a 5 corrisponde un vento che spira a circa ad una velocità di 35 Km/h circa. A questa velocità, che può risultare poco rilevante sulla superficie terrestre (una condizione di vento del genere comporta soltanto l’oscillazione di piccoli alberi), in mare aperto si tradurrà in un il moto ondoso caratterizzato da onde alte quasi 2 metri, lunghe 1 metro e che generano schiuma e spruzzi.

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