L’origine e l’evoluzione dell’anemometro

José Miguel Vinas 8 minuti
anemometro a tazza
L’anemometro a tazza è lo strumento più utilizzato per misurare l’intensità del vento.

Il vento è stata la prima variabile meteorologica ad essere misurata con uno strumento. Il fatto che siano necessarie due misurazioni per caratterizzarle (pos e intensità), ha portato allo sviluppo indipendente di un dispositivo destinato a fornire registrazioni di entrambe. L’elica conduce davanti all’anemometro, che presenteremo in questo articolo. I più antichi riferimenti alle banderuole ci riportano all’era classica.

Di solito viene mostrato La prima banderuola della storia fu quella – realizzata in bronzo e rappresentante il dio Tritone – che incoronava la Torre del Vento ad Atene (costruito nell’Agorà romana, nel I secolo aC). Tuttavia, al Faro di Alessandria (costruito due secoli prima) si pensa che alcune delle statue bronzee che componevano la costruzione svolgessero la stessa funzione.

L’invenzione dell’anemometro non avvenne fino al XV secolo, fintanto che ignoriamo un dispositivo molto più antico che i Maya costruirono poco più di 3000 anni fa., e che, in modo molto semplice, può servire a dare loro informazioni sull’intensità che il vento raggiunge in un dato momento. Il dispositivo è costituito da una specie di cestello suddiviso in scomparti concentrici, in cui vengono fatte cadere delle palline da una vasca posta ad una certa altezza al centro. A seconda della forza del vento, le palline cadono in punti più o meno lontani dal centro, quindi si può dedurre l’intensità.

Alberti e l'anemometro a piastre
A sinistra: incisione di Leon Battista Alberti (1404-1472). Fonte: archivi Hulton. A destra: Schema dell’anemometro a piastra inclinata, inventato dall’Alberti intorno al 1450. Fonte: https://www.alamy.it/licenses-and-pricing/?v=1https://www.alamy.it/a-destra-lo-schema-dell-anemometro-a-piastra-inclinata-inventato-da-alberti-nel-1450-circa-fonte-https://www.alamy.it/licenses-and-pricing/?v=1https://www.alamy.it/a-destra-lo-schema-dell-anemometro-a-piastra-inclinata-inventato-da-l-alberti-nel-1450-incirca-.

Risalenti al XV secolo – precisamente intorno al 1450 – troviamo riferimenti all’invenzione di uno strumento che fu il primo del suo genere e che fornì i primi segnali per l’anemometria. Dobbiamo la sua invenzione al versatile architetto italiano Leon Battista Alberti. Progetta e costruisci un anemometro meccanico a piastre inclinate, come mostrato nell’immagine allegata. Alcuni anni dopo – tra il 1480 e il 1500 – Leonardo da Vinci (1452-1519), in uno dei suoi famosi codici, disegnò la sagoma di un dispositivo simile, sia con anemometro che con funzione di segnavento.

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 figure di anni successivi, come lo scienziato inglese Robert Hooke (1635-1703) o il fisico e professore all’Università di Padova Giovanni Poleni (1683-1761). Sebbene l’anemometro a piastra inclinata continui ad essere perfezionato, il sistema inventato dall’Alberti non è riuscito a risolvere il problema insito nella natura del vento: la sua raffica.

La turbolenza dell’aria attorno alla superficie terrestre provoca improvvisi shock di pressione sulle placche, il che rende impossibile ottenere registrazioni continue e affidabili dell’intensità raggiunta dal vento. Nonostante i limiti dello strumento, Il fisico e meteorologo svizzero Heinrich Wild (1833-1902) ottenne l’approvazione dell’anemometro a piastre inclinate al Congresso meteorologico internazionale di Vienna, tenutosi nel 1873. Quasi 30 anni prima era apparso un nuovo tipo di anemometro che ha rivoluzionato la misurazione dell’intensità del vento.

anemometro a tazza

Il salto di qualità nell’anemometria avvenne nel 1845, per mano del sacerdote, astronomo e fisico inglese J. Thomas Rommey Robinson (1792-1882); direttore a lungo termine dell’Osservatorio astronomico di Armagh, in quella che oggi è l’Irlanda del Nord. A lui dobbiamo l’invenzione dell’anemometro a tazza. Il reverendo Robinson ne ha progettato uno composto da quattro coppe emisferiche montato su due bracci orizzontali che formano la pala, che ruotano liberamente – in balia del vento – attorno ad un asse verticale. Il flusso d’aria, indipendentemente dalla direzione in cui soffia, muove le coppe, ed è sufficiente contare i giri che fanno in un certo intervallo di tempo per determinare la velocità media del vento.

Anemometro Robinson
A sinistra: illustrazione di un anemometro Robinson a 4 pozzetti originariamente utilizzato all’Osservatorio di Armagh nell’Irlanda del Nord, in Inghilterra. Fonte: es A destra: l’anemometro a tazza in uso. Fonte: © Pixabay

La tazza o anemometro rotazionale è anche noto come “Anemometro Robinson”, in onore del suo inventore. Come nel caso del piatto inclinato, con il passare del tempo si è affinato. 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 riduceva gli errori nelle letture dello strumento, rispondendo più rapidamente alle raffiche rispetto a un anemometro a 4 tazze. Da allora, sono stati continuamente introdotti miglioramenti, sebbene siano comparsi altri anemometri basati su principi fisici diversi.

anemometro moderno

Negli osservatori meteorologici, i classici anemometri a coppa – nella maggior parte dei casi abbinati alle palette – sono ora affiancati a quelli più moderni, come gli anemometri a filamento caldo o sonici. Per le misurazioni sul campo vengono utilizzate anche tecnologie manuali e digitali basate su laser. Un anemometro a filo caldo, come suggerisce il nome, è costituito da un filamento metallico riscaldato a una temperatura molto superiore alla temperatura dell’aria circostante. L’esistenza di una relazione nota tra la velocità del vento e la resistenza elettrica del filo caldo consente di determinare con precisione la prima.

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

Anemometro sonico o ultrasonicocome quella nella foto allegata di queste strisce, basato sull’emissione di impulsi ultrasonici tra diverse coppie di trasduttori (modificatore di una piccola quantità di energia). La durata dell’impulso tra le diverse coppie varia a seconda della velocità del vento. Misurando con precisione questa variazione di periodo di tempo, viene registrata l’intensità del vento. Uno dei vantaggi di questo tipo di anemometro rispetto a un anemometro a tazza è che, poiché non ha parti mobili, dura più a lungo all’aperto. L’ideale negli osservatori è avere anemometri di vario tipo, per sfruttare alcuni vantaggi rispetto ad altri sotto certi aspetti.

Gerardo Consoli

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