In una stazione meteorologica isolata negli Stati Uniti centrali, un tecnico emerge da un piccolo capannone di mattoni impugnando un pallone meteorologico . Non è un palloncino qualsiasi per una festa di compleanno, intendiamoci, ma un'enorme sfera bianca di oltre 1,5 metri di diametro. Riempito con più di 300 piedi cubi (8,5 metri cubi) di gas elio, l'enorme pallone strattona la mano dello scienziato con una forza di circa quattro libbre.
Dall'altra parte, lo scienziato impugna una radiosonda, una scatola di cartone leggera piena di strumenti scientifici legata al fondo del pallone. Uscendo 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. In basso, le caratteristiche della Terra sono oscurate da uno spesso strato di nuvole. In alto, il cielo azzurro è sbiadito in un nero scuro. È uno spettacolo bellissimo, visto solo da una manciata di astronauti e piloti collaudatori.
Per la mongolfiera questi panorami mozzafiato saranno i suoi ultimi istanti. Man mano che il pallone meteorologico sale più in alto, si espande. Potrebbe essere iniziato in modo modesto, ma ora, a quasi 29 chilometri di altezza, il pallone si è gonfiato fino alle dimensioni di un camion in movimento.
Allungata al limite, la sottile gomma sintetica del pallone scoppia e rimanda la piccola radiosonda a precipitare verso la Terra. In pochi secondi, il vento cattura un piccolo paracadute arancione e rallenta la discesa del dispositivo. Ore dopo, e a centinaia di miglia dal punto in cui è decollato per la prima volta, il pallone meteorologico tocca il suolo.
Ogni giorno, centinaia di questi palloni in tutto il mondo intraprendono questo drammatico viaggio vicino allo spazio. A più di 70 anni dall’invio del primo pallone meteorologico sperimentale, gli scienziati continuano ad essere i cavalli di battaglia delle moderne previsioni meteorologiche. Che si tratti di un avviso di tornado o del bollettino meteorologico al telegiornale delle 6, i palloni meteorologici sono ciò che mantiene le persone a terra sintonizzate sul funzionamento meteorologico dell'atmosfera superiore.
Che tipo di informazioni raccoglie un pallone meteorologico e come realizza questa impresa? Continua a leggere per scoprirlo.
Contenuto
Nel 1785, l'aeronautico francese Jean-Pierre Blanchard decollò da Parigi per un viaggio da record attraverso la Manica. Ad accompagnarlo nel viaggio c'era John Jeffries, un medico americano noto per essersi dilettato nell'osservazione meteorologica. Nei cieli sopra il Nord Europa, Jeffries sperava di registrare alcune delle prime misurazioni in assoluto dell'alta atmosfera. Tuttavia, quando il pallone arrivò pericolosamente sul punto di schiantarsi nel Canale della Manica, Jeffries fu costretto a gettare in mare la sua attrezzatura per alleggerire il carico.
Oggi, i palloni meteorologici fanno la maggior parte del lavoro per noi, consentendo agli esperti di rimanere al sicuro a terra. Solo negli Stati Uniti i palloni meteorologici vengono lanciati due volte al giorno da 92 stazioni meteorologiche. Ciò equivale a un totale di 67.160 palloncini all'anno. In tutto il mondo, più di 900 stazioni meteorologiche si affidano al lancio quotidiano di palloni meteorologici.
È quasi impossibile prevedere il tempo senza conoscere le condizioni dell'atmosfera superiore. Può essere soleggiato e tranquillo al livello del mare, ma a 5.486 metri un debole sistema temporalesco potrebbe presto trasformarsi in qualcosa di più pericoloso. Inviando regolari squadroni di palloni per misurare le condizioni dell'alta atmosfera, i meteorologi possono tenere sotto controllo le tempeste in arrivo.
Un secolo fa, gli scienziati potevano prevedere il tempo solo attraverso misurazioni effettuate sul terreno. Con un set di dati così limitato, la cosa migliore che i meteorologi possono fare è prevedere il tempo con qualche ora di anticipo. Con i palloni meteorologici, invece, gli scienziati possono prevedere le condizioni meteorologiche con giorni di anticipo.
Queste informazioni non solo proteggono chi fa jogging dalla pioggia, ma salvano anche vite umane. I dati meteorologici ad alta quota sono fondamentali per prevedere i disastri naturali imminenti come tornado, temporali o inondazioni improvvise. Grazie ai palloni meteorologici, i funzionari possono inviare rifornimenti e personale di emergenza in un'area colpita ore prima che si verifichi una catastrofe meteorologica.
Come i modellini di razzi e gli aeroplani telecomandati, anche i palloni meteorologici sono entrati nel mercato degli hobby. Nel 2009, gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology Oliver Yeh e Justin Lee hanno utilizzato un pallone meteorologico, un frigorifero portatile, un telefono cellulare e una fotocamera digitale per scattare una fotografia della Terra ad alta quota per meno di 150 dollari.
Ben presto, altri hobbisti iniziarono a mettere insieme le proprie fotocamere per lo spazio vicino. Naturalmente, Yeh e Lee avvertono che lanciare oggetti nella stratosfera può essere pericoloso [fonte:Project Icarus]. Se non è dotato di adeguati paracadute, un pallone meteorologico amatoriale può diventare un proiettile mortale se cade in un'area urbana. I palloncini potrebbero anche provocare un disastro se venissero risucchiati dai motori di un aereo di linea in transito. Se inizi a costruire il tuo progetto scientifico ad alta quota, assicurati di seguire tutte le precauzioni adeguate.
Anche palloni ad alta quota appositamente progettati vengono utilizzati 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 in transito. Sono stati lanciati palloncini "intelligenti" delle dimensioni di un pallone da spiaggia per tenere sotto controllo le condizioni meteorologiche intorno alle strutture della NASA prima del lancio di un razzo [fonte:Mullins]. La NASA ha persino provato a inviare palloni aerostatici ad alta quota per sondare l'atmosfera attorno a Marte.
Nella pagina successiva daremo uno sguardo più approfondito ai componenti di un pallone meteorologico.
Giro in mongolfieraPerché lasciare che siano le radiosonde a divertirsi? Nel luglio 1982, il camionista Larry Walters legò 42 palloni meteorologici a una sedia a sdraio con l'obiettivo di volare fuori da Los Angeles, seguendo le correnti del vento sul deserto, e fermarsi al sicuro sulle Montagne Rocciose. Tuttavia, i palloncini avevano una potenza di sollevamento maggiore di quella che Walters si aspettava e, in pochi minuti, la sua sedia a sdraio volante era salita fino a 4.879 metri (16.000 piedi). Per fortuna, Walters aveva a bordo un fucile ad aria compressa e ha potuto sparare ad alcuni palloncini, scendendo sani e salvi in un cortile a Long Beach, in California.
Di tanto in tanto, un proprietario di casa americano si sveglia e trova un pallone meteorologico esaurito nel suo cortile. È uno spettacolo strano:strisce di neoprene strappate, corde aggrovigliate, uno scivolo 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 la radiosonda, una scatola di cartone delle dimensioni di una scatola da scarpe imballata con tre strumenti atmosferici di base:
La radiosonda dispone anche di un trasmettitore radio a bassa potenza per trasmettere i dati di 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 dati meteorologici. Negli anni '20 e '30, quando i meteorologi utilizzavano aquiloni o aerei per misurare i dati meteorologici dell'alta atmosfera, gli specialisti dovevano attendere che l'aereo toccasse terra o che l'aquilone venisse riavvolto prima di poter iniziare a fare calcoli meteorologici.
A tenere in alto l'intero insieme c'è un grande palloncino fatto di neoprene, una gomma sintetica. I palloncini vengono 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. Tuttavia, l'idrogeno è anche molto infiammabile, un fatto che ha spinto molte stazioni meteorologiche a rischio di esplosione ad adottare invece l'elio.
Complessivamente l'assemblaggio completo di un pallone meteorologico costa circa poche centinaia di dollari. Un razzo ad alta quota, invece, può costare diverse centinaia di migliaia di dollari per un solo volo. Anche un volo aereo ad alta quota può costare migliaia di dollari l’ora. La relativa convenienza dei palloni meteorologici è ciò che li ha resi il dispositivo di riferimento per la registrazione dei dati meteorologici per più di sessant'anni.
Incontri ravvicinatiCon così tante migliaia di palloni meteorologici che affollano i cieli, è inevitabile che alcuni vengano scambiati per astronavi aliene. Il caso di più alto profilo risale al luglio 1947, quando gli ufficiali militari di Roswell, New Mexico, stupirono il mondo con la notizia che avevano recuperato i resti di un "disco volante". Successivamente, tuttavia, i rapporti del governo mostrarono 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 trasportato un telescopio per raggi gamma da 2 milioni di dollari nell’atmosfera superiore. La posizione era perfetta per il lancio di una mongolfiera:piatta, asciutta e limpida. Prima che il pallone fosse completamente gonfiato, però, un'improvvisa folata di vento lo catturò e lo fece sfrecciare attraverso la campagna. I membri dell'equipaggio sono scappati 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 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 una delle peggiori. La maggior parte dei palloni meteorologici, invece, vengono lanciati senza intoppi. Negli Stati Uniti, le stazioni meteorologiche dispongono in genere di un capannone in loco costruito appositamente allo scopo di gonfiare i palloncini. Per preparare un pallone per il lancio, un tecnico lo fisserà innanzitutto a un ugello e inizierà a riempirlo con elio o idrogeno. Man mano che si riempie, testa la batteria della radiosonda, sintonizza l'apparecchiatura radio e collega l'intero assieme con un pezzo 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 porta fuori. Camminando con il pallone per una breve distanza lontano da alberi, linee elettriche e altri ostacoli, gli darà semplicemente una leggera spinta verso l'alto.
Non appena il pallone comincia a galleggiare, la radiosonda si mette al lavoro, trasmettendo i 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. I tecnici di terra, nel frattempo, seguono il pallone in ascesa con apparecchiature radar. Notando il movimento laterale del pallone in ascensione, possono calcolare la velocità e la direzione del vento a diverse altitudini.
C'è una ragione per cui i palloni meteorologici non fluttuano semplicemente nello spazio. Man mano che il pallone si allontana dalla Terra, c'è meno aria da spingere contro l'esterno del pallone. Con una minore pressione dell'aria a frenarlo, il gas all'interno del pallone si espande man mano che la sua altitudine aumenta. Tuttavia, il pallone non può espandersi tanto e in genere esplode ad altitudini superiori a 24,1 chilometri (15 miglia), circa tre volte più in alto del Monte Everest.
Se la radiosonda venisse semplicemente lasciata precipitare sulla terra, potrebbe provocare un caos mortale sugli insediamenti umani sottostanti. Ecco perché ogni pallone meteorologico è dotato di un piccolo paracadute collegato al cordone che unisce la radiosonda al pallone. Mentre il pallone sale, il paracadute rimane piegato dalla corrente d'aria verso il basso. Quando il gruppo inizia a scendere, tuttavia, il paracadute si apre, rallentando il pallone fino a una velocità gestibile di 22 miglia all'ora (9,8 metri al secondo).
Nella maggior parte dei casi, i palloni meteorologici diventano semplicemente rifiuti dopo un viaggio nello spazio vicino. Se i palloncini catturano una raffica di vento particolarmente forte, possono viaggiare per 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 ogni giorno negli Stati Uniti semplicemente non rientra nel budget.
Tuttavia, all'interno di ogni radiosonda c'è una grande busta affrancata. Se mai ti imbatti in un vecchio pallone meteorologico, mettilo semplicemente nella busta e mettilo in una cassetta della posta, e giorni dopo verrà restituito al Servizio meteorologico nazionale per volare di nuovo.
Palloncini assassiniNegli ultimi giorni della Seconda Guerra Mondiale, l’esercito giapponese fissò le bombe sul fondo dei palloni meteorologici e le fece fluttuare 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 riportò che i palloncini avevano ucciso 10.000 americani, ma in realtà l'unico caos causato fu la morte di sei persone.
