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livello elementare.
ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: Vortici di Von Karman
Il filosofo greco Parmenide di Elea, oltre 2.500 anni fa, asseriva che nulla viene dal nulla. L’osservazione con i satelliti ci da la possibilità di osservare dallo spazio gli oceani, mostrandoci fenomeni altrimenti non riconoscibili da terra. Tra di essi abbiamo la formazione di grandi vortici nuvolosi che possono assumere conformazioni particolari a seconda delle interazioni con le strutture geologiche che incontrano sul cammino.
Vengono chiamati vortici di von Kármán, in onore di Theodore von Kármán (1881-1963, co-fondatore del Jet Propulsion Laboratory della NASA) che per primo descrisse questo fenomeno nell’atmosfera. . Nel 1912, von Kármán fu il primo a descrivere le caratteristiche del flusso oscillante in termini matematici, mentre lavorava come assistente per il pioniere della fluidodinamica tedesca Ludwig Prandtl. Von Kármán era uno studente all’Università di Gottinga (Germania) quando ebbe la sua intuizione sui vortici. Rimase in Germania fino al 1930, con un’interruzione di tre anni per prestare servizio nell’esercito austro-ungarico. Preoccupato dall’ascesa dei nazisti in Germania, von Kármán accettò nel 1930 l’offerta di dirigere il nuovo Daniel Guggenheim Aeronautical Laboratory presso il California Institute of Technology. Quel laboratorio divenne poi il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel 1958.
Immagine Meteosat delle Isole Canarie – 4 aprile 2001
I vortici di von Kármán si verificano quando un fluido passa accanto a una conformazione alta ed isolata come un’isola. Von Kármán ipotizzò che questi vortici sfalsati si formano normalmente in qualsiasi regione in cui un flusso di fluidi sia disturbato da un oggetto. Ad esempio, nell’atmosfera terrestre, vortici sono facilmente identificabili dalle formazioni caratteristiche negli strati nuvolosi degli stratocumuli, spesso associati ad un’inversione termica ben marcata negli strati più bassi dell’atmosfera. Questi fenomeni sono più frequenti nelle regioni degli Alisei per cui possono essere osservati alle Isole Canarie, l’Isola di Madeira, le Isole di Capo Verde, le Isole Guadalupe e Socorro (a ovest della Baja California, Messico, nell’Oceano Pacifico) e le Isole Juan Fernández (al largo della costa cilena). In pratica si formano quando due file di vortici approssimativamente parallele, sono posizionati in modo tale che un vortice in una fila si trovi di fronte al punto medio di due vortici adiacenti nell’altra fila (vedi Figura sotto).
Inizialmente, i vortici hanno dimensioni paragonabili a quelle dell’isola che crea la perturbazione. Man mano che i vortici si spostano verso valle, tendono ad aumentare di diametro e possono persistere fino a formare una scia larga 100 km e lunga diverse centinaia di chilometri. Una coppia di vortici viene creata da un’isola circa una volta ogni otto ore e può avere una durata fino a 30 ore. Tutti i vortici in una fila hanno una circolazione simile, ma opposta a quella dell’altra fila.
Il Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) a bordo del satellite EARTH della NASA ha catturato questa immagine che mostra le scie vorticose delle nuvole il 20 dicembre 2020. Le foreste secche appaiono leggermente più scure rispetto al resto delle isole. Sono visibili, giganteschi vortici di nuvole che coprono complessivamente un’area di circa 670.000 km quadrati – credit NASA
In sintesi, secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), quando un vento prevalente incontra una massa continentale, disturba il flusso d’aria e crea una doppia fila di vortici che alternano la loro direzione di rotazione. Questi vortici si propagano poi a valle della massa continentale e diventano visibili quando le nuvole vengono intrappolate al loro interno.
Nell’immagine sopra, nell’Oceano Atlantico settentrionale, l’isola norvegese di Jan Mayen, è responsabile della forma a spirale delle nubi. Questo flusso unico si verifica quando i venti provenienti da nord incontrano il vulcano Beerenberg, una cima innevata all’estremità orientale dell’isola che si erge per 2,2 chilometri (1,4 miglia) sopra la superficie del mare. Quando i venti passano intorno al vulcano, la perturbazione nel flusso si propaga a valle sotto forma di una doppia fila di vortici che alternano la loro direzione di rotazione. Lo strumento MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) a bordo del satellite Aqua della NASA ha catturato l’immagine il 4 aprile 2012. – credit NASA
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