Programma didattico - EUR

Programma didattico
EUR-OCEANS: European Network of Excellence
http://www.eur-oceans.info
Seguite il tempo che fa e
Fate parte della rete di osservatori EUR-OCEANS !
Partecipate alla rete di osservazione!
1) Per cominciare dovreter realizzare gli strumenti della stazione meteorologica. Nelle
pagine che seguono troverete la guida alla costruzione di ciascuno strumento.
Nota: I materiali sono stati scelti in modo da assicurare la realizzazione minima per ottenere
strumenti funzionali. Per questo vi invitiamo a non lasciarli all’esterno, ma di portarli fuori
solo nel momento di ciascuna misurazione. Naturalmente potete, se lo desiderate, utilizzare
dei materiali migliori o diversi, ma fate attenzione a rispettare le dimensioni indicate nella
guida per poter ottenere dei dati comparabili con quelli delle altre scuole.
2) Per fare le vostre rilevazioni (una volta al giorno e, preferibilmente, sempre alla
stessa ora), preparate il vostro registro dei dati o copiate il nostro modello
(annesso).
3) Attenzione a non dimenticare di inserire sul nostro sito web i dati da voi registrati
(per esempio una volta alla settimana), per potere realizzare dei grafici e compararli
con i dati delle altre scuole europee! Connettetevi sul sito:
http://www.eur-oceans.info/EN/home/index.php
Prima di cominciare, scriveteci per iscrivervi e ottenere login e password!
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Indice
Come definire il o i climi ? ...........................................................................
3
Strumenti da costruire ............................................................................... 4
Istruzioni di costruzione .............................................................................
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Anemometro ................................................................................................ 7
Pluviometro ..............................................................................................
9
Anemoscopio ............................................................................................ 11
Barometro ................................................................................................ 13
Rosa dei venti ............................................................................................ 15
Registro dei dati ......................................................................................... 16
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IL CLIMA
Uno dei compiti della meteorologia consiste nell’osservare l’evoluzione del tempo per poter fare
delle previsioni. Ma a quale scopo? Unicamente per sapere se domani ci sarà molto vento per
poter andare a fare windsurf? No, naturalmente. La meteorologia è molto più di questo.
Essa si interessa allo studio dell’atmosfera del nostro pianeta e dei meccanismi o delle forze
responsabili dei cambiamenti del tempo meteorologico e del clima.
Delle osservazioni, e in particolare delle misurazioni precise, sono essenziali nella nostra vita
quotidiana, per esempio: per la navigazione aerea o marittima, per l’agricoltura, o per
l’attivazione di procedure di allarme nel caso di segni premonitori di catastrofi naturali potenziali
come uragani, inondazioni, ecc.
Come definire il o i climi?
Sono due concetti totalmente differenti.
* Il tempo meteorologico: sono la temperatura, la presenza di sole, le precipitazioni,
registrati in un dato momento, in un luogo definito. Sono, quindi, le condizioni meteorologiche
istantanee; lo stato dell’atmosfera in un momento preciso. Tuttavia, grazie all’acquisizione di
dati sul tempo meteorologico, fatte per molti anni, gli scienziati sono in grado di determinare
delle tendenze su scale temporali ben più grandi (secoli), e mettere in evidenza dei cambiamenti
del clima planetario.
* Il clima: corrisponde alle condizioni medie di temperatura, piovosità, umidità, vento di una
Regione, di un pianeta. Per ottenere una media del clima mensile, è necessaria una trentina
d’anni di misure quotidiane, rilevate da numerose stazioni meteorologiche. Le registrazioni
precise dei dati degli ultimi decenni servono da base per sviluppare dei modelli numerici, che a
loro volta rendono possibile la simulazione di differenti scenari sul tempo e sul clima futuri,
quindi di formulare delle previsioni.
In una determinata regione, i vegetali rappresentano un buon indicatore climatico. L’energia
solare non è distribuita ugualmente sulla superficie del globo. Il calore è maggiore all’Equatore e
diminuisce spostandosi verso i Poli; questo genera delle grandi aree climatiche distribuite in
fasce parallele intorno alla Terra.
Tuttavia, la distribuzione dei climi non è solamente dipendente dalla latitudine. Il deserto del
Sinai (Israele meridionale), il Monte Everest e le foreste della Florida sono luoghi situati lungo il
ventottesimo grado di latitudine Nord, ma con situazioni climatiche molto diverse. Anche
l’altitudine e la prossimità o meno dell’Oceano intervengono sul clima. Si differenziano quindi
diversi tipi di clima:
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Tropicale e subtropicale
Polar (glaciale, tundra)
Secco - arido
Montano
Méditerraneo
Continentael (taiga)
Temperato
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Strumenti per la realizzazione della vostra stazione meteorologica
Termometro
Il termometro è uno strumento usato per misurare la temperatura. Avrete sicuramente visto
diversi tipi di termometro. La maggior parte si presenta sotto forma di un tubo di vetro chiuso
contenente un liquido come alcool o mercurio. Quando la temperatura intorno al tubo scalda il
liquido, questo si espande e risale lungo il tubo. Una graduazione sul tubo permette di leggere
la temperatura. Per misurare la temperatura esterna, può essere usato un termometro di vetro
o un termometro digitale. L’unità di misura è il grado centigrado (°C) ed è sufficiente fornire
valori con una cifra decimale (per esempio: 18.5).
Igrometro
L’igrometro è uno strumento che misura il tasso di umidità dell’aria. Avete sicuramente
sperimentato la differenza tra un’aria secca o un’umidità molto elevata (per esempio nel vostro
bagno quando fate la doccia). L’igrometro misura l’umidità relativa, cioè il contenuto d’acqua
presente nell’aria ad una determinata temperatura, in relazione alla quantità che essa può
contenere a saturazione. Questo significa che, se l’igrometro indica per esempio 70, l’aria è
saturata al 70%. Sarà sufficiente fornire valori a cifre intere, senza decimali.
Dal momento che la costruzione di un Termometro e di un Igrometro molto precisi non è
facile, vi chiediamo di usarne uno della vostra scuola, se non è disponibile, di portarne uno da
casa.
Anemoscopio
Ascoltando le previsioni del tempo possiamo sentire per
esempio, “venti occidentali soffieranno su…”. La direzione del
vento è spesso indicata da una freccia o da un punto su una
bussola: ma cosa ci indicano? La direzione dalla quale i venti
provengono o la direzione verso la quale soffiano? Come può
essere determinata la direzione del vento? Per rispondere a
questa domanda esiste un semplice strumento: l’anemoscopio.
L’anemoscopio è costituito da una “freccia” che può ruotare su un asse e assumere la sua
posizione in funzione del vento. Questa freccia è associata ad una rosa dei venti, orientata con
una bussola in modo che il Nord della rosa dei venti sia effettivamente puntato verso il Polo
Nord magnetico della Terra. In questo modo quando il vento soffia la freccia si muove e punta
in una certa direzione, che può essere determinata grazie alla rosa dei venti. Quella che indica la
freccia è la direzione da dove proviene il vento! Quindi, quando sentiamo “venti occidentali” alle
previsioni del tempo, ci viene detto che ci sarà vento proveniente da Ovest.
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Anemometro
Quando c’è vento si possono misurare due fattori. Uno è la
direzione del vento, che possiamo misurare con un anemoscopio.
L’altro fattore è la velocità del vento, che può essere misurata con
un anemometro. L’anemometro è una sorta di ruota del vento, che
gira ad una certa velocità in funzione della forza del vento. Può
essere conteggiato il numero di giri dell’anemometro in un minuto e
quindi determinata la velocità del vento in funzione dei “giri al
minuto”, indicati con la sigla “rpm” (dall’inglese revolutions – or rotations – per minute”).
Questo è il valore che vi viene chiesto di registrare e inserire nel computer. Il nostro
valore della velocità del vento è, naturalmente, una approssimazione, perché ci sono
altre forze che agiscono sull’anemometro, che qui trascureremo per semplicità!
Successivamente alle istruzioni per costruire l’anemometro :
il valore che registrerete ondine (sull’interfaccia del nostro sito web) sarà automaticamente
convertito in un’altra unità di misura, il “metro al secondo” o m/s. A titolo informativo, ecco il
procedimento utilizzato per questa conversione: sapendo la circonferenza del bicchiere, la
moltiplichiamo per i gpm (rpm) che voi indicate. Se la circonferenza è in metri, otteniamo un
valore in “metri al minuto”, il che rende possibile il calcolo dei “metri al secondo”, m/s.
Pluviometro
Sebbene alcuni di noi non amino molto la pioggia, essa è comunque
molto importante. La pioggia e la neve sono chiamate “precipitazioni”.
Per registrare quanta pioggia cade, abbiamo bisogno di uno
strumento appropriato. Per la nostra stazione meteorologica, useremo
il pluviometro. È costituito semplicemente da una bottiglia posizionata
all’esterno, in modo da raccogliere la pioggia, ed è completato da una
scala graduata (una riga millimetrata) che indica la quantità di pio-
ggia caduta. La misura delle precipitazioni deve essere presa una volta al giorno, consentendo
così di registrare la quantità di pioggia (o neve) che è caduta nelle 24 ore precedenti. Non
dimenticate di svuotare la bottiglia dopo ogni misurazione! L’unità di misura è il millimetro (mm)
ed è sufficiente fornire valori senza cifre decimali (per esempio: 1mm)
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Barometro
Probabilmente già sapete che la pressione atmosferica (cioè
la pressione dell’aria sopra di noi) ci dà informazioni su come
si svilupperà il tempo. Alte o basse pressioni comportano, in
parole semplici, rispettivamente del bel tempo o del brutto
tempo. Voi costruirete un semplice barometro: lo strumento
che vi consente di seguire le variazioni della pressione
atmosferica.
Potrete quindi misurare gli scarti in millimetri sulla scala graduata via via che l’indicatore salirà
o scenderà e collegare le indicazioni del barometro all’evoluzione del tempo. L’unità di misura
è quindi in millimetri (mm) ed è sufficiente fornire valori interi, senza le cifre decimali.
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Guida di costruzione degli strumenti
Anemometro
Materiale:
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1
1
1
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1
tazzine da caffè in cartone o in plastica (il cartone è più facile da forare)
sacchetto di cannucce diritte (senza «grinzature» per poterle piegare)
matita grigia dotata di una gomma ad una estremità
piccolo chiodo
piccola pinzatrice
paio di forbici
pennarello indelebile rosso
Istruzioni:
-
Realizzate due fori (o due fenditure a forma di croce) opposti sui lati di 4 tazzine (tazzine
laterali), della dimensione minima per far passare una cannuccia.
-
Sulla quinta tazzina (tazzina centrale), realizzate due fori opposti, come per le tazzine laterali,
più altri due fori su un asse perpendicolare al precedente ma leggermente più in basso, in
modo da potervi introdurre due cannucce a croce senza che queste si incontrino.
-
Realizzare un ultimo foro centrale sul fondo della tazzina centrale, sufficientemente grande per
lasciar passare facilmente la matita.
-
Verificate la lunghezza delle cannucce in modo tale che la distanza tra i punti centrali delle due
tazzine opposte sia di 20cm (potete tagliarle se sono troppo lunghe o infilarne una in un’altra
se sono troppo corte, ma in quest’ultimo caso fate in modo che una entri nell’altra per almeno
2cm e assicuratevi che il punto di inserzione rimanga nella parte centrale)
-
Introducete una cannuccia attraverso i fori di una tazzina laterale, rivoltate l’estremità della
cannuccia contro la tazzina e fissatela con la pinzatrice.
-
Fate quindi passare la cannuccia attraverso due fori opposti della tazzina centrale, poi fissate
un’altra tazzina laterale all’altra estremità come avete fatto con la prima. Attenzione: la
seconda tazzina laterale deve essere fissata con l’apertura nel senso opposto rispetto alla
prima.
-
Rifate la stessa operazione con le altre due tazzine laterali, facendo passare la cannuccia nei
due fori rimanenti nella tazzina centrale.
-
Le 4 tazzine laterali devono essere tutte orientate o in senso orario o in senso anti orario.
Dipingete o segnate una delle tazzine laterali con il pennarello rosso, in modo che sia
facilmente riconoscibile rispetto alle altre.
-
Infine, fate entrare l’estremità della matita provvista della gomma nel buco posto sul
fondo della tazzina centrale, e fissate le due cannucce incrociate sulla gomma facendo
penetrare il più possibile un chiodo nella gomma.
Attenzione: verificate attentamente che l’anemometro giri senza difficoltà!
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Anemometro
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Fate passare la cannuccia attraverso la
tazzina centrale e fissatene un’altra
all’estremità opposta della cannuccia, come
per la precedente. Nota: la seconda tazzina
laterale deve essere orientata nel senso
opposto alla prima.
1
Realizzate due fori opposti sui lati della
tazzina, fate passare la cannuccia,
rivoltate l’estremità e fissatela con una
pinzatrice.
20cm
3
Fate le stesse operazioni con l’altra cannuccia. Tutte le tazzine devono
essere orientate in senso orario o in senso anti orario.
5
4
Inserite la matita nel foro sul fondo della
tazzina centrale e fissate le cannucce alla
gomma con l’aiuto di un chiodo. Assicuratevi
che l’anemometro giri facilmente.
Segnate una delle tazzine laterali in modo da
poter contare il numero di giri al minuto.
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Pluviometro
Materiale:
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1 bottiglia d’acqua minerale vuota da 1,5l (possibilmente con profilo regolare, senza strozzature)
1 coltello o un cutter o delle forbici
1 attacapanni metallico flessibile o del fil di ferro
2 elastici
1 righello (20cm)
1 bastone, un’asse o un manico di scopa
1 pennarello indelebile a punta fine
Eventualmente un piccolo chiodo e un martello
Istruzioni:
-
Con l’aiuto di un coltello (e facendo attenzione a non ferirvi), tagliate la parte superiore
svasata della bottiglia, che conserverete.
-
Il fondo delle bottiglie di plastica non è mai liscio e regolare; misurare l’altezza dell’acqua
partendo direttamente dalla base falserà il risultato. Versate, quindi, un po’ d’acqua nella
bottiglia, per riempire completamente le irregolarità del fondo, fino all’inizio della parte
perfettamente rettilinea della parete della bottiglia. Utilizzando il pennarello indelebile,
marcate questa altezza con una linea molto fine: vi servirà come punto di riferimento per le
misurazioni successive.
-
Utilizzando gli elastici fissate saldamente il righello alla bottiglia facendo attenzione a:
a) girare la parte graduata verso l’esterno
b) allineare lo 0 (zero) esattamente al livello della linea marcata con il pennarello
c) sistemare il righello in modo che sia esattamente perpendicolare alla base
-
Utilizzate ora il fil di ferro o l’attaccapanni (preventivamente modificato) per fissare la bottiglia
al supporto (asse, manico di scopa, bastone). Assicuratela in modo che:
a) la bottiglia non possa cadere a terra
b) la bottiglia sia rimovibile dall’alto
c) l’attaccapanni o il fil di ferro non scivolino sul supporto
A seconda del supporto scelto, potrebbe essere necessario utilizzare un chiodo per fissare il fil
di ferro.
-
Riposizionate la parte svasata, capovolta, sulla bottiglia, come imbuto.
-
Infine, posizionate il vostro supporto con il pluviometro all’esterno, in una zona libera e non
coperta, affondandolo nel terreno o fissandolo solidamente in posizione verticale.
-
Una volta che il pluviometro è installato e prima di cominciare il vostro periodo di rilevamento
(24h), assicuratevi che il livello dell’acqua al suo interno corrisponda esattamente alla linea di
riferimento che avete tracciato (linea di riferimento = 0)!
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Pluviometro
Linea di
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Fissate il righello all’estrno della bottiglia con
gli elastici. Allineate lo 0 del righello con la
linea di riferimento sulla bottiglia.
1
Tagliate la parte svasata della bottiglia,
versatevi all’interno dell’acqua in modo da
riempire tutte le parti irregolari del fondo e
segnate questo livello « zero » con un
pennarello indelebile.
3
Con il fil di ferro formate una spirale e
fissatela al supporto in modo che non scivoli e
che la bottiglia possa essere inserita e sfilata
facilmente
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Posizionate la bottiglia, posate sulla parte
superiore il pezzo svasato capovolto, come
imbuto, e installate il vostro pluviometro
all’esterno
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Anemoscopio
Materiale:
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Strumenti geometrici
Forbici
Colla
1 bussola
3 perle di plastica forate o delle rondelle di metallo piatte
1 pezzo di legno o manico di scopa
Una lastra di balsa (o sughero) o del cartone rigido
1 piccolo chiodo e un martello (il diametro del chiodo deve essere leggermente inferiore a quello del
foro nelle perle
Istruzioni:
a) Per l’anemoscopio:
-
Prima di tutto un po’ di geometria. Disegnate sulla balsa o sul cartone le parti
dell’anemoscopio, così come indicati nello schema sottostante, e ritagliateli.
-
Incollate i tre pezzi e lasciate asciugare. Se avete dei dubbi sulla resistenza dell’incollatura,
potete rinforzare la struttura con del nastro adesivo
-
Individuate il punto di equilibrio dell’anemoscopio e praticatevi con molta cura un foro, con
delle forbici, la punta di un coltello o il chiodo e il martello.
b) Per la Rosa dei Venti:
Potete stampare il modello fornito qui di seguito e incollarlo su un cartone rigido oppure
realizzarla voi stessi.
-
Se la volete costruire: su un pezzo di cartone disegnate due cerchi concentrici (uno dentro
l’altro), in modo che il diametro del cerchio interno sia leggermente più piccolo del pezzo di
legno (o manico di scopa) che utilizzerete per fissare l’anemoscopio.
-
Dividete il cerchio in 8 parti uguali. Come nel nostro modello, segnate i punti cardinali.
-
Ritagliate il cerchio interno e inserite la Rosa dei venti nel pezzo di legno (o manico di scopa).
c) Montaggio finale :
-
Prendete il pezzo di legno con la Rosa dei Venti e fissate l’anemoscopio con il chiodo sulla
parte superiore. Potete infilare in successione il chiodo, una perla, l’anemoscopio e due perle.
-
Verificate che l’anemoscopio giri facilmente, senza interruzioni.
-
Quando registrate i dati, orientate la Rosa dei Venti con l’aiuto della bussola e verificate la
direzione verso la quale punta l’anemoscopio!
Se lo strumento è ben realizzato, l’anemoscopio deve puntare nella direzione dalla quale proviene il
vento!
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11
Anemoscopio
30cm
2cm
6cm
1cm
8cm
10cm
5cm
1
Disegnate i pezzi sulla balsa o sul cartone, secondo le misure indicate, e ritagliateli
2
Assemblate i pezzi tra loro, incollateli e
lasciate asciugare
3
Cercate il punto di equilibrio, segnatelo e poi
foratelo con attenzione. Disegnate una Rosa
dei Venti in cartone, ritagliatela e fissatela
al supporto. Inchiodate l’anemoscopio alla
sommità del supporto, sostenuto dalle perle.
Al momento di rilevare la direzione del
vento, orientate la Rosa dei Venti con l’aiuto
della bussola.
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N
N
O
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S
S
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Barometro
Materiali:
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1 recipiente di vetro (barattolo per conserve alimentari)
1 pallone
1 cannuccia diritta (senza «grinzature» per poterla piegare)
1 elastico
colla (senza solventi)
1 righello
forbici
cartone
carta
Istruzioni:
-
Tagliate la calotta del pallone con la valvola e posatela sull’apertura del barattolo di vetro,
facendo attenzione che sia ben distesa. Fissatela con un elastico.
-
Tagliate la cannuccia in modo che sia lunga 20cm e tagliate a punta una delle sue estremità
(se la vostra cannuccia è troppo corta, potete unirne due come per l’anemometro).
-
Tagliate una striscia di carta e realizzate una scala millimetrata con il righello (naturalmente
potete utilizzare il righello stesso).
-
Incollate la carta su del cartone.
-
Fissate il lato non tagliate della cannuccia al centro del pallone con la colla.
-
Incollate la scala millimetrata (carta o righello) a un supporto, in modo che la punta della
cannuccia sia perpendicolare alla scala graduata.
Funzionamento: quando la pressione dell’aria è alta, preme sulla superficie del pallone facendo
salire la punta della cannuccia; quando la pressione è bassa, il pallone si gonfia e la punta della freccia
si inclina verso il basso.
Nota: il movimento del pallone verrà influenzato anche dalla temperatura ! i valori delle
vostre misurazioni saranno quindi approssimativi; per questo sarà necessario osservare le
reazioni del barometro a seconda delle variazioni del tempo.
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Barometro
1
Tagliate la calotta del pallone con la valvola
e stendetela sull’apertura del recipiente,
controllando che sia ben distesa. Fissatela
con un elastico.
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Tagliate a punta un’estremità della
cannuccia
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Fissate la parte intatta della cannuccia al centro del pallone con la colla
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Rosa dei venti
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NO
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SE
SO
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Data
Temperatura
aria (°C)
Registro dei dati
Velocità del
vento (gpm)
Direzione del
vento
Precipitazioni
(mm)
Pressione
atmosferica
(mm)
Umidità relativa
(%)