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| (Immagine ripresa dal sito https://what-if.xkcd.com/12/) |
E se un temporale cadesse in un'unica enorme goccia?
Cari ragazzi in questi giorni di catastrofi dovute alle piogge "troppo" abbondanti ho pensato di proporvi una lettura un po' ironica, un po' scientifica e
un po' educativa...
Vi riassumo la risposta scientifica di un fisico ad una domanda "assurda", che, però, sta diventando "quasi" realistica.
È ripresa da una
spassosa raccolta scritta da Randall Munroe, un fisico che si diverte ad usare il rigore scientifico per soddisfare
le curiosità più bizzarre dei lettori del suo blog.
La domanda assurda è la seguente: "Cosa accadrebbe se tutta l'acqua di un temporale si riversasse sulla Terra in un'unica grande goccia"?
Ecco come risponde un fisico...
Supponiamo che il cielo sia plumbeo e tutto faccia pensare ad un imminente temporale. L'aria è umida, il vento dolcemente si alza.
C'è acqua nell'aria. Ebbene, partiamo con il calcolare quanta acqua c'è nell'aria. Infatti, la prima grandezza da prendere in
considerazione è la cosiddetta acqua totale precipitabile. Supponi di prendere una colonna d'aria che arrivi da terra fino all'estremità
dell'atmosfera e di raffreddare l'aria così che l'acqua in essa contenuta condensi. Immagina di raccogliere questa acqua, questa è tutta l'acqua
che potrebbe cadere sotto forma di pioggia e si chiama per questo acqua totale precipitabile.
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| (Immagine ripresa dal sito https://what-if.xkcd.com/12/) |
L'acqua totale precipitabile si misura in cm ed è l'altezza del cilindro d'acqua che si forma in una colonna d'atmosfera sempre delle stesse dimensioni in cui venga condensata e fatta precipitare tutta l'umidità. Questa è di solito alta 1 - 2 cm. Ora immaginiamo proprio un bel temporale che si estenda su una supercifie di 100x100 km2 e che abbia una quantità di acqua precipitabile di 6 cm. Dal calcolo si ricava che il volume dell'acqua che cadrà con questo temporale sarà di 0,6 km3. In questo terribile temporale tutta l'acqua si concentra in un'unica goccia. Una sfera gigantesca di più di un chilometro di diametro. Supponiamo ora che la goccia si formi a circa due chilometri di altezza dalla superficie terrestre. Questa è, infatti, l'altezza a cui la maggior parte della pioggia si condensa. Ora la goccia inizia a cadere! Per cinque o sei secondi le nuvole ci impediscono di vederla, ma dopo dieci secondi il fondo della nuvola è visibile. La goccia scende a 90 metri al secondo. Appena venti secondi dopo la sua formazione (vi ricordate t = √2s/g...?), la goccia raggiunge terra con una velocità di oltre 200 metri al secondo. La cosa incredibile è che sotto il punto d'impatto l'aria non riesce a liberarsi abbastanza velocemente e la compressione determina un riscaldamento tale che, se avesse tempo, l'erba si incendierebbe. Questo calore dura solo pochi millisecondi perché poi arriva l'acqua fredda, molta acqua fredda. L'erba non è salva, perché l'acqua fredda si muove a oltre metà della velocità del suono, cioè circa 160 metri al secondo.
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| La copertina del libro di Randall Munroe |
Ovviamente lo schianto a Terra di questa massa d'acqua a questa velocità provoca un'onda supersonica che distrugge tutto quello che incontra per 20 - 30
chilometri. Poi l'acqua inizia a scorrere lungo le valli e i corsi d'acqua naturali gonfiandoli e facendoli esondare. Distruzione totale nell'area più
vicina e inondazioni fino a 100 km di distanza!
Questa lettura la possiamo sfruttare per ripassare il calcolo del tempo di caduta di un grave, ma possiamo anche riflettere seriamente alla potenza
devastatrice dell'acqua piovana quando questa cada copiosamente come in queste ultime settimane. Oggi esistono programmi di previsione metereologica e
stima dell'acqua totale precipitabile molto sofisticati ed accurati (vedi per esempio
Derived Total Precipitable Water - Global). I dati raccolti sono
informazioni preziose, che devono essere prese in esame quando si costruiscono case e strade. Se nulla possiamo contro il vento che abbatte migliaia di alberi "in
un soffio", sicuramente molto possiamo quando decidiamo dove costruire una casa.
Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)