Le correnti d’aria si muovono (sorprendentemente) secondo le isobare
invece che perpendicolarmente ad esse per via della rotazione terrestre.
Motivazione molto approssimativa ma, spero, intuitiva: Immaginiamo
un osservatore in piedi sul polo nord. Immaginiamo che questo osservatore
non ruoti con la terra, ma guardi fisso una stella (osservatore circa
inerziale, almeno per quanto interessa questa discussione); la terra gli
girerà sotto i piedi in senso antiorario (da ovest a est). Immaginiamo
anche che al polo nord ci sia un punto di massima pressione atmosferica.
L’aria muoverà radialmente rispetto all'”osservatore inerziale”
e quando giungerà a cerchi sempre più ampi, per attrito col suolo che
le gira sotto, comincerà, lentamente a girare anch’essa. Vista da un osservatore
solidale con la terra essa tenderà quindi a percorrere una spirale oraria.
Se invece poniamo al polo una depressione, l’aria in arrivo conserverà
una velocità di rotazione da ovest a est e quindi rispetto a un osservatore
polare sarà vista percorrere una spirale antioraria. Questo è vero per
tutto l’emisfero boreale, massimamente al polo e via via scemando fino
all’equatore dove il fenomeno si annulla per ripresentarsi a versi scambiati
nell’emisfero australe dove ovviamente crescerà diventando massimo ancora
al polo sud. La spirale di cui sopra è talmente stretta (attrito con la
terra molto basso) che la direzione del vento, almeno a latitudini come
le nostre, è molto vicina alle isobare.
Dal punto
di vista della meccanica occorre ricordare che ogni oggetto in moto
con la velocità v
rispetto alla superficie terrestre sarà soggetto alla accelerazione di
Coriolis (Gaspard Gustave Coriolis Parigi 1792-1843 ) espressa
dal seguente prodotto vettoriale:
Ac = 2w x
v
Ora, come
è noto, il prodotto vettoriale produce un risultato perpendicolare a entrambi
i fattori, da cui si deduce che l’accelerazione di Coriolis è in ogni
istante “trasversale”, in altre parole un corpo che si muove
sulla superficie terrestre è costantemente soggetto a una forza laterale.
Essendo il vettore v
del vento circa sempre parallelo alla superficie terrestre, essa sarà
massima ai poli. All’equatore la sola componente di Coriolis attiva sarà
quella diretta verso l’alto o verso il basso (rispetto alla superficie
terrestre in quel punto) che praticamente non interessa in quanto trascurabile
rispetto alla gravità.Questa componente dell’accelerazione di Coriolis
costituisce in pratica l’aggiustamento della forza centrifuga che come
è noto è w2r e, essendo la velocità angolare al quadrato,
l’accelerazione di Coriolis costituisce il classico doppio prodotto del
quadrato di un binomio. Essendo centrifuga e’ quindi perpendicolare al
terreno.
Facciamo un esempio spero chiarificatore della componente della accelerazione
di Coriolis che ci interessa: Supponiamo di essere in piedi al centro
di una piattaforma circolare che si muove di moto circolare uniforme.
Finché restiamo al centro la nostra velocità sarà nulla; muovendoci secondo
un raggio della piattaforma, a ogni passo, il nostro raggio aumenta e
con esso la nostra velocità tangenziale che sarà evidentemente diretta
trasversalmente al nostro moto relativo lungo il raggio. Se ci fermiamo,
questa velocità tangenziale non aumenterà, se torniamo ad avanzare essa
si farà sentire di nuovo. Insomma noi subiamo un’accelerazione “di
fianco” perché, muovendoci secondo il raggio, acquisiamo o perdiamo
velocità tangenziale. Quindi la piattaforma ci sta accelerando “di
fianco” proprio con l’accelerazione di Coriolis.
La prova più classica dell’accelerazione di Coriolis è appunto
la rotazione dei venti oggetto di questa domanda-risposta. Un’altra classica
prova è l’usura asimmetrica delle rotaie delle ferrovie in direzione nord
sud a latitudini alte.