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L’origine e l’evoluzione dell’anemometro

José Miguel Vinas 8 minuti
Coppa anemometro
L’anemometro a tazza è l’anemometro più utilizzato.

Il vento è stata la prima variabile meteorologica ad essere misurata con strumenti. Il fatto che fossero necessarie due misurazioni per caratterizzarle (indirizzo e intensità), ha portato allo sviluppo indipendente di dispositivi destinati a fornire registrazioni di entrambi. Feather ha preso il comando davanti all’anemometro, a cui dedicheremo questo articolo. I primi riferimenti alle banderuole risalgono all’era classica.

Di solito è indicato che La prima banderuola della storia fu quella che – realizzata in bronzo e rappresentante il dio Tritone – fu incoronata con la Torre dei Venti ad Atene. (Costruito nell’Agorà romana, nel I secolo aC). Tuttavia, nel Faro di Alessandria (eretto due secoli prima), si ritiene che alcune delle statue in bronzo che compongono l’edificio svolgessero la stessa funzione.

L’invenzione dell’anemometro non è avvenuta fino al 15° secolo, fintanto che ignoriamo un dispositivo molto più antico realizzato dai Maya poco più di 3000 anni fa., e questo, in un modo molto primitivo, può aiutare a fornire loro informazioni sulla forza che il vento ha raggiunto in un dato momento. L’apparecchio consisteva in una specie di canestro diviso in scomparti concentrici, su cui venivano fatte cadere palline da una vasca posta ad una certa altezza nella sua parte centrale. A seconda della forza del vento, le palle cadevano molto o meno dal centro, il che ha permesso di dedurre la loro intensità.

Alberti e anemometro
A sinistra: incisione di Leon Battista Alberti (1404-1472). Fonte: Archivio Holton. Destra: Diagramma di un anemometro inclinabile, inventato da Alberti intorno al 1450. Fonte: https://www.alamy.com/licenses-and-pricing/?v=1Https://www.alamy.com/right.

Risalendo al XV secolo – precisamente intorno all’anno 1450 – troviamo riferimenti all’invenzione di uno strumento che fu il primo nel suo genere e che diede lo spunto per misurare l’intensità della luce. Dobbiamo la sua invenzione al versatile architetto italiano Leon Battista Alberti. Progettazione e realizzazione di un anemometro meccanico a piastra inclinabile, come mostrato nella figura allegata. Pochi anni dopo – tra il 1480 e il 1500 – Leonardo da Vinci (1452-1519), in uno dei suoi famosi manoscritti, abbozzò i contorni di un dispositivo simile, con funzione sia di anemometro che di segnavento.

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L’invenzione dell’anemometro è erroneamente attribuita ad altri studiosi del Rinascimento, come lo stesso Galileo Galilei (1564-1642) o il medico Santorio Santorio (1561-1636); Anche personaggi degli anni successivi, come lo scienziato inglese Robert Hooke (1635-1703) o il fisico e professore all’Università di Padova Giovanni Pollini (1683-1761). Sebbene il suddetto anemometro inclinato continui a essere padroneggiato, Il sistema ideato dall’Alberti non è riuscito a risolvere un problema inerente alla natura del vento: le raffiche di vento.

La turbolenza dell’aria vicino alla superficie terrestre ha causato improvvisi shock di pressione alla placca, rendendo impossibile ottenere una registrazione continua e affidabile dell’intensità dei venti. Nonostante i limiti dello strumento, Il fisico e meteorologo svizzero Heinrich Wild (1833-1902) ottenne l’anemometro obliquo approvato al Congresso meteorologico internazionale di Vienna, tenutosi nel 1873. Quasi 30 anni fa, apparve un nuovo tipo di anemometro che rivoluzionò la misurazione degli anemometri.

Coppa anemometro

Il salto qualitativo nella misurazione dell’intensità luminosa avvenne nel 1845 ad opera del pastore, astronomo e fisico britannico J. Thomas Romy Robinson (1792-1882); Direttore di lunga data dell’Arma Astronomical Observatory, in quella che oggi è l’Irlanda del Nord. A lui dobbiamo l’invenzione della tazza dell’anemometro. Il reverendo Robinson ha disegnato un bicchiere con quattro coppe emisferiche Montata su due bracci orizzontali forma una lama che ruota liberamente – in balia del vento – attorno ad un asse verticale. Il flusso d’aria, indipendentemente dalla direzione in cui soffiava, muoveva le coppe, ed era sufficiente contare i giri che facevano in un certo periodo di tempo per determinare la velocità media del vento.

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anemometro robinson
A sinistra: illustrazione dell’anemometro Robinson a quattro pozzetti originariamente utilizzato all’Osservatorio di Armagh nell’Irlanda del Nord, Regno Unito. fonte: Globale A destra: la coppa dell’anemometro è attualmente in uso. Fonte: © Pixabay

La coppa o tachimetro è anche conosciuta come “Anemometro Robinson”, in onore del suo inventore. Come è successo per il piatto inclinato, è diventato perfetto nel tempo. Nel 1926, il meteorologo canadese John Patterson (1872-1956) sviluppò l’anemometro a 3 tazze, che è ancora in uso oggi. Patterson ha scoperto che l’eliminazione di una tazza riduce l’errore nella lettura della macchina e risponde al vento più rapidamente di un anemometro a 4 tazze. Da allora, i miglioramenti sono continuati, sebbene siano emerse altre scale di intensità basate su principi fisici diversi.

Misurazione della forza attuale moderna

Negli osservatori meteorologici il classico anemometro – accoppiato nella maggior parte dei casi a paletta – convive con strumenti più moderni, come i fili caldi o gli anemometri acustici. Per le misurazioni sul campo vengono utilizzate anche misurazioni portatili e digitali basate sulla tecnologia laser. Un anemometro a filo caldo è costituito, come suggerisce il nome, da filamenti metallici riscaldati a una temperatura ben al di sopra della temperatura dell’aria circostante. Una nota relazione tra la velocità del vento e la resistenza elettrica del filo caldo consente di determinare con precisione la prima.

Anemometro acustico
Anemometro acustico o ultrasonico, la cui base si basa sull’emissione di impulsi ultrasonici. Fonte: https://metek.de/

Anemometri ad ultrasuoni o sonicicome quella nell’immagine che accompagna queste righe, Dipende dall’emissione di impulsi ultrasonici tra diverse coppie di trasduttori (Trasformatori di piccole quantità di potenza). La durata degli impulsi varia tra diverse coppie a seconda della velocità del vento. Misurando con precisione le differenze in questi periodi di tempo, viene registrata l’intensità dei venti. Uno dei vantaggi di questo tipo di anemometri rispetto agli anemometri a tazza è che non hanno parti in movimento, sono più resistenti alle lunghe permanenze all’aperto. L’ideale per gli osservatori è avere diversi tipi di anemometri, in modo da sfruttare i vantaggi di alcuni rispetto ad altri in determinati aspetti.

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