I palloni meteorologici raccolgono dati importanti dall'atmosfera. Justin Bane/Stati Uniti Immagini della Marina/Getty In una stazione meteorologica isolata negli Stati Uniti centrali, un tecnico emerge da un piccolo capannone di mattoni impugnando un pallone. Non è solo un palloncino per feste di compleanno, bada bene, ma un enorme, sfera bianca più di 5 piedi (1,5 metri) di diametro. Riempito con più di 300 piedi cubi (8,5 metri cubi) di gas elio, l'enorme pallone tira contro la mano dello scienziato con una forza di circa quattro libbre. Nell'altra mano, lo scienziato impugna una radiosonda, una scatola di cartone leggera piena di strumenti scientifici che è legata al fondo del pallone. A grandi passi in una radura vuota, rilascia delicatamente il pallone e la radiosonda.
Mentre il pallone si allontana dalla Terra, la radiosonda è già al lavoro, trasmettendo informazioni atmosferiche ai data center.
Dopo un'ora, il pallone è salito a quasi 100, 000 piedi (30, 480 metri). Questa è la stratosfera, il penultimo strato atmosferico prima dello spazio esterno. Sotto, le caratteristiche della Terra sono oscurate da uno spesso strato di nubi. Al di sopra, il cielo azzurro è sbiadito nel nero scuro. è una bella vista, uno visto solo da una manciata di astronauti e piloti collaudatori.
Per il pallone, questi panorami mozzafiato saranno i suoi ultimi istanti. Durante tutta la sua ascesa, il pallone si è espanso. Potrebbe essere iniziato modestamente, ma ora, a quasi 18 miglia (29 chilometri) di altezza, il pallone si è gonfiato fino alle dimensioni di un camion in movimento. allungato al suo limite, la sottile gomma sintetica del pallone esplode e fa precipitare la minuscola radiosonda verso la Terra. In pochi secondi, il vento cattura un piccolo, paracadute arancione e rallenta la discesa del dispositivo. Ore dopo - e centinaia di miglia da dove è decollato per la prima volta - il pallone meteorologico tocca il suolo.
Ogni giorno, centinaia di palloni meteorologici in tutto il mondo intraprendono questo drammatico, viaggio nello spazio vicino. Più di 70 anni dopo che gli scienziati hanno inviato il primo pallone meteorologico sperimentale, rimangono i cavalli di battaglia delle moderne previsioni meteorologiche. Che si tratti di un avviso di tornado o del bollettino meteorologico del telegiornale delle 6, i palloni meteorologici sono ciò che mantiene le persone a terra sintonizzate sui meccanismi meteorologici dell'alta atmosfera.
Che tipo di informazioni raccoglie un pallone meteorologico, e come realizza questa impresa? Continuate a leggere per scoprirlo.
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Nel 1785, Il mongolfiere francese Jean-Pierre Blanchard è decollato da Parigi per un viaggio da record attraverso la Manica. Ad accompagnare il viaggio c'era John Jeffries, un medico americano noto per dilettarsi nell'osservazione del tempo. Nei cieli del Nord Europa, Jeffries sperava di registrare alcune delle prime misurazioni dell'alta atmosfera. Quando il pallone si avvicinò pericolosamente a schiantarsi nel Canale della Manica, però, Jeffries è stato costretto a gettare in mare la sua attrezzatura per alleggerire il carico.
Oggi, i palloni meteorologici fanno la maggior parte del lavoro per noi, lasciando che gli esperti rimangano al sicuro a terra. Solo negli Stati Uniti, i palloni meteorologici vengono lanciati due volte al giorno da 92 stazioni meteorologiche. Questo corrisponde a un totale di 67, 160 palloncini all'anno. In tutto il mondo, più di 900 stazioni meteorologiche si affidano a lanci giornalieri di mongolfiere.
È quasi impossibile prevedere il tempo senza conoscere le condizioni dell'alta atmosfera. Può essere soleggiato e tranquillo al livello del mare, ma a 18 anni 000 piedi (5, 486 metri), un debole sistema temporalesco potrebbe presto trasformarsi in qualcosa di più pericoloso. Inviando regolarmente squadroni di palloni per misurare le condizioni dell'alta atmosfera, i meteorologi possono tenere d'occhio le tempeste in arrivo.
Un secolo fa, gli scienziati potevano solo prevedere il tempo da misurazioni effettuate a terra. Con un set di dati così limitato, il meglio che i meteorologi possono fare è prevedere il tempo poche ore nel futuro. Con palloncini meteorologici, anche se, gli scienziati possono tracciare le condizioni meteorologiche con giorni di anticipo.
Queste informazioni non solo tengono lontani i corridori dalla pioggia, ma salvano vite. I dati meteorologici ad alta quota sono fondamentali per prevedere disastri naturali in arrivo come tornado, temporali o inondazioni improvvise. Grazie ai palloncini meteorologici, i funzionari possono trasportare rifornimenti e personale di emergenza in un'area colpita ore prima che si verifichi un disastro meteorologico.
Come modellini di razzi e aeroplani telecomandati, i palloni meteorologici sono entrati anche nel mercato degli hobby. Nel 2009, Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology Oliver Yeh e Justin Lee hanno usato un pallone meteorologico, un più fresco, un telefono cellulare e una fotocamera digitale per scattare una fotografia ad alta quota della Terra per meno di 150 dollari.
Prossimamente, altri hobbisti stavano mettendo insieme le proprie fotocamere per il vicino spazio. Certo, Yeh e Lee avvertono che lanciare cose nella stratosfera può essere pericoloso [fonte:Project Icarus]. Se non è dotato di paracadute adeguati, un pallone meteorologico amatoriale può diventare un proiettile mortale se cade in un'area urbana. I palloni potrebbero anche provocare un disastro venendo risucchiati nei motori a reazione di un aereo di linea di passaggio. Se inizi a costruire il tuo progetto scientifico ad alta quota, assicurati di seguire tutte le precauzioni appropriate.
Anche i palloni ad alta quota appositamente progettati sono usati frequentemente dalla NASA per eseguire esperimenti nello spazio vicino. Durante una pioggia di meteoriti, un pallone ad alta quota può raccogliere la polvere cosmica emessa dalle rocce spaziali di passaggio. Palloncini "intelligenti" delle dimensioni di un pallone da spiaggia sono stati lanciati per tenere sotto controllo le condizioni meteorologiche intorno alle strutture della NASA prima del lancio di un razzo [fonte:Mullins]. La NASA ha persino giocato con l'invio di palloni ad alta quota per sondare l'atmosfera intorno a Marte.
Daremo un'occhiata più da vicino ai componenti di un pallone meteorologico nella pagina successiva.
Giro in mongolfieraPerché lasciare che le radiosonde si divertano? Nel luglio 1982, Il camionista Larry Walters ha legato 42 palloncini meteorologici a una sedia da giardino con l'obiettivo di volare fuori da Los Angeles, seguendo le correnti di vento nel deserto, e venire a riposare al sicuro nelle Montagne Rocciose. I palloni avevano più forza di sollevamento di quanto si aspettasse Walters, però, e in pochi minuti, la sua sedia da giardino volante era schizzata a 16 freddissimi, 000 piedi (4, 879 metri). per fortuna, Walters aveva a bordo un fucile ad aria compressa, ed è stato in grado di sparare alcuni dei palloncini, scendendo in sicurezza in un cortile a Long Beach, Calif.
Occasionalmente, un proprietario di casa americano si sveglia e trova un pallone meteorologico esaurito nel suo cortile. È uno spettacolo strano:strisce di neoprene sbrindellate, corde aggrovigliate, un paracadute accartocciato e una piccola scatola di cartone. Non sorprende che i palloni meteorologici vengano spesso scambiati per veicoli spaziali extraterrestri.
Il componente principale dell'intero assieme è il radiosonda , una scatola di cartone delle dimensioni di una scatola da scarpe imballata con tre strumenti atmosferici di base:
La radiosonda ha anche un trasmettitore radio a bassa potenza per trasmettere i dati da tutti e tre gli strumenti ai ricevitori a terra. Una piccola batteria fornisce alimentazione alla radiosonda.
Il vantaggio di una radiosonda è che gli scienziati non hanno bisogno di recuperare il dispositivo per ottenere i dati meteorologici. Negli anni '20 e '30, quando i meteorologi usavano aquiloni o aerei per misurare i dati meteorologici dell'atmosfera superiore, gli specialisti dovrebbero aspettare fino a quando l'aereo è atterrato o l'aquilone è stato riavvolto prima di poter iniziare a fare calcoli meteorologici.
A tenere in alto l'intero gruppo c'è un grande pallone fatto di neoprene , una gomma sintetica. I palloncini sono riempiti con elio o idrogeno a seconda delle preferenze della singola stazione di lancio. L'idrogeno è più economico, ha una migliore capacità di sollevamento, e può essere facilmente estratto dall'acqua. Però, l'idrogeno è anche molto infiammabile, un fatto che ha spinto molte stazioni meteorologiche a rischio di esplosione ad adottare invece l'elio.
Del tutto, un assemblaggio completo di un pallone meteorologico costa circa poche centinaia di dollari. Un razzo ad alta quota, d'altra parte, può costare diverse centinaia di migliaia di dollari per un solo volo. Anche un volo aereo ad alta quota può costare migliaia di dollari all'ora. La relativa economicità dei palloni meteorologici è ciò che li ha resi il dispositivo ideale per la registrazione dei dati meteorologici per più di sei decenni.
Incontri ravvicinatiCon così tante migliaia di palloni meteorologici che affollano i cieli, è inevitabile che alcuni vengano scambiati per astronavi aliene. Il caso più eclatante risale al luglio 1947, quando gli ufficiali militari a Roswell, N.M., stordito il mondo con i rapporti che avevano recuperato i resti di un "disco volante". Dopo, però, i rapporti del governo hanno mostrato che i detriti provenivano da un pallone sperimentale top secret utilizzato per monitorare i test nucleari sovietici.
In un campo isolato nel mezzo dell'Australia, I funzionari della NASA hanno gonfiato lentamente un enorme pallone ad elio che avrebbe portato un telescopio a raggi gamma da 2 milioni di dollari nell'atmosfera superiore. La posizione era perfetta per un lancio in mongolfiera:piatta, secco e limpido. Prima che il pallone fosse completamente gonfiato, però, un'improvvisa raffica di vento catturò il pallone e lo fece sfrecciare attraverso la campagna. I membri dell'equipaggio sono fuggiti per salvarsi la vita mentre il telescopio si è schiantato contro un SUV vicino e ha squarciato una recinzione prima di accartocciarsi in un mucchio a più di 492 piedi (150 metri) di distanza.
Tra le tante cose che possono andare storte durante il lancio di un pallone, lasciare una scia di distruzione è ovviamente uno dei peggiori. La maggior parte dei palloni meteorologici, d'altra parte, vengono lanciati senza intoppi. Negli Stati Uniti, le stazioni meteorologiche avranno in genere un capannone in loco costruito appositamente allo scopo di gonfiare i palloncini. Per preparare un pallone per il lancio, un tecnico fisserà prima il palloncino a un ugello e inizierà a riempirlo con elio o idrogeno. Mentre si riempie, prova la batteria della radiosonda, sintonizza l'apparecchiatura radio e collega l'intero gruppo con una lunghezza di cavo di nylon.
Una volta che il palloncino si è gonfiato fino a raggiungere le dimensioni di una palla da yoga, il tecnico lo lega e lo fa uscire. Camminando in mongolfiera a breve distanza dagli alberi, linee elettriche e altri ostacoli, gli darà semplicemente una leggera spinta verso l'alto.
Non appena il pallone inizia a galleggiare, la radiosonda si mette al lavoro, trasmissione di dati ai computer meteorologici a terra. In tempo reale, questi computer tracciano i dati in modelli meteorologici tridimensionali e li inviano alle stazioni meteorologiche in tutto il paese. tecnici di terra, nel frattempo, traccia il pallone in aumento con l'attrezzatura radar. Notando il movimento laterale del pallone ascendente, possono calcolare la velocità e la direzione del vento a diverse altitudini.
C'è un motivo se i palloni meteorologici non si limitano a fluttuare nello spazio. Man mano che il pallone si allontana dalla Terra, c'è meno aria da spingere contro l'esterno del pallone. Con meno pressione dell'aria per trattenerlo, il gas all'interno del pallone si espande all'aumentare della sua altitudine. Il pallone può solo espandersi così tanto, però, e in genere esploderà ad altitudini superiori a 15 miglia (24,1 chilometri) - circa tre volte più alte del Monte Everest.
Se la radiosonda fosse semplicemente lasciata precipitare a terra, potrebbe devastare mortalmente gli insediamenti umani sottostanti. Ecco perché ogni pallone meteorologico ha un piccolo paracadute collegato al cavo che unisce la radiosonda al pallone. Mentre il pallone sale, il paracadute rimane piegato dal flusso d'aria verso il basso. Quando l'assemblea inizia a scendere, però, si apre il paracadute, rallentando il pallone a 22 miglia orarie gestibili (9,8 metri al secondo).
La maggior parte del tempo, i palloni meteorologici diventano semplicemente rifiuti dopo un viaggio nello spazio vicino. Se i palloncini catturano una raffica di vento particolarmente forte, possono percorrere diverse centinaia di miglia, atterrando ovunque, da una palude paludosa alle cime innevate delle Montagne Rocciose. L'invio di elicotteri per raccogliere quasi 200 palloni meteorologici lanciati negli Stati Uniti ogni giorno semplicemente non rientra nel budget.
Però, all'interno di ogni radiosonda c'è una grossa busta preaffrancata. Se mai ti imbattessi in un vecchio pallone meteorologico, mettilo semplicemente all'interno della busta e inseriscilo in una cassetta delle lettere, e giorni dopo tornerà al Servizio Meteorologico Nazionale per volare di nuovo.
Palloncini assassiniNegli ultimi giorni della seconda guerra mondiale, i militari giapponesi fissarono le bombe sul fondo dei palloni meteorologici e le mandarono a galleggiare verso il Canada e gli Stati Uniti. I giapponesi pensavano che i palloncini avrebbero dato il via a un'ondata di incendi boschivi ed esplosioni mortali, rallentando l'avanzata americana attraverso il Pacifico. La propaganda giapponese ha riferito che i palloncini avevano ucciso 10, 000 americani, ma in realtà, l'unico caos causato è stata la morte di sei persone.
