AEROLOGIA

AEROLOGIA

Ramo della meteorologia, che s'occupa degli strumenti e dei metodi per la misura degli elementi meteorologici nella libera atmosfera e della loro elaborazione. Si chiama comunemente aerologia anche l'insieme di cognizioni meteorologiche necessarie per la navigazione aerea; ma più propriamente esso andrebbe indicato come meteorologia areonautica, come con meteorologia marittima s'indica quell'insieme di cognizioni meteorologiche che riguardano la navigazione in mare.

Di uno studio della libera atmosfera sempre è stato sentito vivo il bisogno, riconoscendosi che quasi tutti i fenomeni atmosferici hanno la loro origine e la loro sede negli strati superiori. Tuttavia il primo programma di ricerche è del 1784, e fu presentato dal Lavoisier all'Accademia di Francia; in esso si raccomandavano l'esame della costituzione delle nubi, le misure sulla direzione e velocità dei venti, le misure di elettricità, di temperatura, di umidità, ecc.

Delle prime esplorazioni con palloni montati a scopo scientifico ricorderemo quelle di Gay Lussac e Biot (1804), di Barral e Bixio (1850), di Glaisher (1862 e successivi), di Flammarion, di de Fonvielle, di Alberto e Gastone Tissandier, di Croce, di Spinelli e successivamente, verso la fine del secolo e al principio del successivo, di Assmann e Berson. Ad esse, cui si devono i primi risultati nella conoscenza dell'atmosfera, oggi s'aggiungono numerose quelle con l'aeroplano; nelle une e nelle altre si raccolgono dati di osservazione diretta, di documenti fotografici, di lettura o di registrazione di strumenti misuratori dei varî elementi meteorologici.

Nelle misure precedenti a quelle dell'Assmann è da lamentarsi spesso l'insufficienza della ventilazione dei termometri, cosicché i valori della temperatura e dell'umidità da esse dedotti sono affetti da errori a causa delle radiazioni, tanto più gravi, quanto più si sale in alto, dove, l'aria essendo più trasparente, l'azione della radiazione solare è più efficace. Non tutte giuste quindi riuscirono le conclusioni dedotte da tale materiale, in particolare sulla variazione della temperatura con l'altezza alle quote elevate. Sino dalla prima metà del sec. XIX il Belli avea mostrato l'utilità della ventilazione nelle misure termometriche dell'aria, e negli osservatorî era ormai comune l'uso di termometri ventilati, ma spetta all'Assmann, verso la fine dello stesso secolo, il merito di aver ideato un ventilatore speciale a turbina, assai pronto, cosicché le misure di temperatura dell'aria non sono alterate dalle radiazioni solari.

Nel 1881 in Francia per la prima volta alcuni strumenti registratori furono sollevati da palloni non montati, ma abbandonati a sé, e raccolti dove cadevano per mancanza di forza ascensionale; ma sia in quella sia in altre ascensioni successive, per l'imperfetta conoscenza della tecnica di tali strumenti, si ottennero scarsi risultati. Solo nel 1893 Hermite e Besançon in Francia, avendo a disposizione strumenti più perfezionati, costruiti dalla ditta Richard, iniziarono una serie di siffatti lanci. Uno di questi nel 1896 raggiunse i 15 km. Successivamente si dedicò a queste ricerche in Francia il Teisserenc de Bort, al quale si deve la scoperta dell'inversione superiore di temperatura che divide l'atmosfera in due strati, uno inferiore (troposfera) e uno superiore (stratosfera). In Germania nel 1905 si istituì l'osservatorio aeronautico a Lindenberg, diretto da Hergesell, il più completo e il più attivo; ma servizî aerologici regolari sono ormai sistemati in tutti i paesi civili, in Inghilterra, negli Stati Uniti, in Russia, ecc.

Adottando strumenti registratori (meteorografi) leggerissimi (il meteorografo del Gamba pesa gr. 220), e palloni di gomma para gonfiati con idrogeno, si sono raggiunte altezze considerevoli, oltre 20 km. (a Pavia 35 km.). Oltre che a questi palloni liberi, detti palloni sonda, per sollevare gli strumenti registratori si ricorre anche ai palloni frenati e ai cervi volanti. Piccoli palloni, senza strumenti registratori, sono anche lanciati per la determinazione delle correnti atmosferiche (palloni piloti).

In Italia le prime ricerche fatte con palloni montati ebbero inizio nel 1904 per cura del battaglione specialisti, in accordo con l'Ufficio centrale di meteorologia. Nel 1906 presso l'Osservatorio geofisico di Pavia, sotto la direzione del prof. Pericle Gamba, ha avuto inizio il lancio regolare dei palloni sonda, nelle giornate internazionali, ossia giornate nelle quali nei varî stati si eseguiscono lancio per osservazioni aerologiche simultanee. Tali giornate vengono fissate dalla Commissione internazionale per l'esplorazione dell'alta atmosfera, della quale fanno parte rappresentanti dei varî stati.

Dal 1911, a Vigna di Valle, per opera dell'allora tenente Attilio Cristoforo Ferrari, fu impiantata una stazione aerologica completa per l'esplorazione della libera atmosfera con i varî metodi, di cui la tecnica moderna dispone, ossia lancio di palloncino pilota, pallone sonda, cervo volante, pallone frenato.

Le ricerche aerologiche, pertanto, se vantano il loro inizio sin dal 1800, e se, verso la metà del secolo, hanno potuto portare a risultati notevoli, solo in questi ultimi trent'anni hanno dato un contributo decisivo, cosicché si può dire che almeno i primi dieci chilometri dal suolo (la cosiddetta troposfera) ora sono abbastanza bene conosciuti su quasi tutto il globo, fatta eccezione delle regioni polari dove ancora scarse sono le esplorazioni. In questa guisa oggi la meteorologia teorica dispone di dati sicuri su cui costruire le sue teorie.

Le ricerche aerologiche hanno ricevuto impulso speciale dalla navigazione aerea, sia perché essa richiede una maggiore conoscenza del mezzo entro cui l'apparecchio deve muoversi, sia perché ha perfezionato i mezzi di ricerca e nuovi ne ha messi a disposizione. La meteorologia fornisce la conoscenza delle condizioni del mezzo in cui il pallone, il dirigibile o l'aeroplano debbono muoversi, affinché il costruttore vi adatti la macchina; dà inoltre la conoscenza dei fenomeni atmosferici (temporali, precipitazioni, nebbie, venti, ecc.) e in molti casi la loro previsione, affinché il navigante possa regolarsi, per evitarli o per trarne profitto a seconda delle circostanze.

Anche la balistica ora, per la determinazione dei dati di puntamento e tiro, ha bisogno della conoscenza delle condizioni atmosferiche del momento, oltre che al suolo anche nella libera atmosfera, e precisamente della densità dell'aria e del vento sino alla quota massima raggiunta dal proietto, perché la traiettoria subisce forti modificazioni a seconda delle condizioni stesse (v. balistica).

I caratteri dell'atmosfera e le meteore che agiscono direttamente sulla navigazione aerea sono:

a). La densità dell'aria, che influisce sulla portata del pallone (sia questo libero, frenato o dirigibile), perché evidentemente col variare di essa varia il peso del fluido spostato; ma influisce anche sulla portata dell'aeroplano, perché con essa varia la forza sostentatrice delle ali. Influisce poi in ogni caso anche sulla velocità del dirigibile e dell'aeroplano, perché varia la resistenza che queste macchine incontrano. La distribuzione della densità secondo la verticale influisce sulla diminuzione della pressione, e quindi sulla registrazione degli altimetri (v.).

Per tutti questi motivi le esperienze di confronto, collaudo, record coi varî apparecchi devono essere ridotte a condizioni base, ossia a quelle di una aria tipo (v.), a densità determinate alle varie altezze.

b). La temperatura dell'aria, che influisce sulla navigazione, oltre che a mezzo delle variazioni che produce nella densità, direttamente sul funzionamento del motore, sulle vernici, sui tessuti, ecc. Naturalmente la temperatura di questi è anche funzione dell'irraggiamento e della velocità dell'apparecchio, tutti elementi di cui occorre tener conto nel progetto dell'apparecchio, e nei preparativi del volo.

C). Le correnti atmosferiche orizzontali o verticali, che possono favorire od ostacolare i movimenti proprî dell'apparecchio, e rendere più delicata e difficile la manovra, tanto più, quanto più esse sono irregolari, turbolente, come generalmente avviene nelle vicinanze del suolo, se questo è accidentato, come in zone montuose, al passaggio su fiumi e laghi, ecc.

d). La visibilità, che si misura con la distanza in chilometri a cui può essere visto un oggetto bene illuminato. Le sue variazioni possono avere un'origine ottica, oppure meccanica. La mancanza di omogeneità ottica dell'aria, che può essere conseguenza di moti verticali anche piccoli, porta a rifrazioni e riflessioni irregolari, ed a dispersione dei raggi luminosi. Per la navigazione aerea possono portare conseguenze più gravi le variazioni di visibilità di origine meccanica, ossia quelle dovute alla presenza di corpuscoli estranei, come pulviscolo atmosferico o prodotti di condensazione (goccioline o aghi di ghiaccio costituenti le nubi o la nebbia). Sta qui una delle maggiori difficoltà della navigazione aerea, perché queste meteore, quando tolgono a chi sta sopra ad esse la visione del suolo, impediscono l'orientamento e nascondono i pericoli: in particolare l'atterraggio nella nebbia per l'imperfetta visione del campo o per l'ignoranza della quota offre l'alea maggiore di pericolo pei veloci velivoli odierni.

e). L' acqua nell'atmosfera che, come abbiamo visto, nelle nebbie e nelle nubi ostacola la visione, offre talora anche altri inconvenienti, sia allo stato aeriforme, sia in quello liquido o solido. In certe condizioni essa può depositarsi in notevole quantità sulla macchina in volo e alterarne quindi il peso. Se la temperatura è sufficientemente bassa, questo deposito si forma allo stato solido, la macchina ne viene rivestita, e oltre che venirne alterato il peso, ne viene modificata la forma e intralciati i movimenti. La formazione di questi depositi costituisce, com'è noto, una delle difficoltà più gravi dei voli nelle regioni polari.

f). Le perturbazioni temporalesche consistono in temporali, groppi, trombe. Esse oppongono alla navigazione aerea agitazioni tumultuose dell'aria, violenza di vento e mancanza di visibilità; i temporali poi, in particolare, uniscono a ciò le alte tensioni elettriche che rappresentano un grave pericolo tanto per le macchine quanto per il personale.

L'aeronauta deve avere una tale somma di conoscenze sulla meteorologia in generale e sul tempo e sul clima della regione in particolare, da potere, davanti all'insorgere di un vento, di una perturbazione temporalesca, al presentarsi di una nube o di una nebbia, riconoscerne rapidamente la natura e ricorrere alle manovre del caso. Le conoscenze a ciò richieste sono alquanto differenti da quelle che interessano chi sta o si muove sulla superficie terrestre, data la differenza delle condizioni del punto di osservazione e degli scopi: cognizioni siffatte nel loro insieme costituiscono la meteorologia aeronautica, e rispettivamente la climatologia aeronautica.

Certo lo sviluppo della radio e la sua larga diffusione a terra e a bordo delle macchine aeree, ha facilitato il compito dell'aeronauta di fronte alle vicende atmosferiche, perché, per il continuo collegamento tra bordo e terra su una vasta estensione, è possibile da terra avvertire tempestivamente il navigante delle eventuali variazioni atmosferiche che lo interessano.

Le organizzazioni meteorologiche, che sin dalla seconda metà del secolo scorso erano sorte nei singoli stati per dirigere, sovraintendere e coordinare le ricerche di meteorologia e i varî servizî meteorologici, si sono, in questi ultimi anni, per rispondere alle esigenze delle ricerche della libera atmosfera e dei servizi della navigazione aerea dianzi esposti, opportunamente trasformate, creando o aggregandosi nuovi organi.

In Italia la Sezione presagi dall'Ufficio centrale di meteorologia è passata alle dipendenze del Ministero dell'aeronautica, unendosi ai varî servizî radio-meteorologici d'aeronautica. Questi dipendono dall'Ufficio aviazione civile e traffico aereo del Ministero dell'aeronautica; concorrono a disimpegnarli i seguenti uffici:

1. L'Ufficio presagi, le cui attribuzioni di massima hanno carattere scientifico e riguardano la previsione del tempo e gli studî di carattere statistico e sperimentale.

2. La Sezione aerologica traffico aereo (Centocelle, Roma), il cui compito precipuo è di fornire tutti i dati aerometeorologici per il regolare svolgimento del movimento degli aeromobili nazionali (Bollettini del tempo per la navigazione lungo le rotte aeree), nonché tutti i dati richiesti per l'Ufficio presagi e per gli scambî internazionali. Provvede quindi all'impianto delle stazioni aerologiche, al mantenimento in efficienza della rete, e al controllo quantitativo e qualitativo dei dati forniti dalle stazioni della rete medesima.

3. La Sezione utilizzazione delle comunicazioni, che risiede presso l'Ufficio aviazione civile e traffico aereo e si occupa dell'organizzazione, del funzionamento e dell'ispezione dei mezzi di comunicazione per il concentramento e la diffusione dei dati meteorologici e delle previsioni del tempo, ed oltre a ciò di altri compiti di sussidio alla navigazione aerea.

Bibl.: Le ricerche aerologiche, oltre a trovar posto in tutte le principali riviste di meteorologia e di geofisica, e nei bollettini o annuarî dei singoli istitutti che ad esse si dedicano, sono raccolte anche in riviste a ciò espressamente dedicate, delle quali qui ricordiamo: Beiträge zur Physik der freien Atmosphäre; Mitteilungen des aeron. Observatorium di Lindenberg. Possono ancora consultarsi: R. Assmann e A. Berson, Wissenschaftliche Luftfahrten, Brunswick 1899; F. Linke, Aeronautische Meteorologie, I e II, Francoforte sul Meno 1911; J. Rouch, Manuel pratique de météorologie, Parigi 1919; G. Crestani, Meteorologia aeronautica, Milano 1918; A. Baldit, Études élémentaires de météorologie pratique, Parigi 1922; W. Georgii, Flugmeteorologie, Lipsia 1927; M. Tenani, Sul collaudo e sul confronto degli apparecchi aerei, in L'aeronauta, maggio 1928; Min. dell'aer., Aviazione Civile e traffico aereo. I servizi radiometrici d'aeronautica, Roma 1927; G. Crestani, Meteorologia e navigazione aerea, in La Meteorologia Prat. III, (1922); F. Eredia, I fenomeni aerologici nella navigazione aerea, in Atti della I sett. aerotecnica, Roma 1926; P. Gamba, Le caratteristiche dell'atmosfera libera nella Val Padana. Risultati dei sondaggi compiuti nel R. Osservatorio Geofisico di Pavia nel quinquennio 1906-1920, in Memorie dell'Istituto Veneto di Scienze, Lettere ed Arti, XXIX, (1923), n. 6; P. Gamba, Sulla presa di campioni d'aria e grande altezza a mezzo di palloni sonda, in Atti del Congresso Intern. di Met. in Venezia (settembre 1920), Torino 1921.