Re: Spinta Archimede [WAS: domanda fant. sulla gravita']

From: Daniel <daniele.fua_at_unimib.it>
Date: Sun, 07 Nov 2004 09:25:10 GMT

Elio Fabri wrote:
> Restano costanti tuti i rapporti.
> Ma vorrei essere sicuro che hai capito: questo e' un modello, che
> sicuramente approssimera' bene le osservazioni, ma e' convenzionale.
> Infatti si chiama "atmosfera standard".
>
> L'ho trovato nel CRC Handbook, dove attingo molti dati.
> L'edizione che ho e' ormai un po' vecchiotta (92-93), e dovro'
> compranrne una nuova, ma non credo che ci siano cambiamenti sostanziali
> per quanto ci riguarda qui.
> Comunque abbiamo qui - se non erro - un fisico dell'atmosfera: Daniele
> Fua', che sicuramente ne sa moltopiu' di me.

Speravo di poter "passare e chiudere" anche io ma non posso non
rispondere ad una chiamata diretta e cosi' complimentosa :-)

Come al solito il discorso ha diversi gradi di approfondimento. Per ora
cerco di spiegare le cose ad un livello di prima approssimazione.
Intanto, anche se probabilmente e' ovvio, stiamo parlando
dell'atmosfera: di una miscela di gas (con masse molecolari diverse)
soggetta a un campo di forza: la gravita'. Se si parla solo dei
componenti maggioritari (azoto, ossigeno) e in zone dove non esistono
sorgenti e "pozzi" importanti, la loro distribuzione relativa (la
frazione molare delle singole specie, per intenderci) con la quota
dipende essenzialmente dal rapporto tra la diffusione molecolare e la
diffusione chiamata "turbolenta".

Se prevale la diffusione molecolare le differenti specie si stratificano
in modo diverso tale che, spiegato in modo molto terra-terra, i gas piu'
pesanti tendono a stare in basso. Il conto e' molto semplice
specialmente se si considera costante la temperatura: basta giocare un
po' con l'equazione dei gas perfetti e l'equazione idrostatica. Questo,
tra l'altro, e' il principio della separazione per mezzo di centrifughe.
  Per questa ragione, per esempio, da una certa quota in su l'azoto
scompare.

Se invece prevale la diffusione turbolenta la stratificazione non ha il
tempo di stabilirsi perche' la turbolenza rimescola continuamente il gas
con moti macroscopici.

Se si vuole entrare un po' piu' nel particolare: i coefficienti di
diffusione (molecolare e turbolenta) definiscono scale di tempo nel
quale si sviluppa il fenomeno associato. A seconda del rapporto tra
queste scale prevale un effetto o l'altro. Chi e' interessato, poi, puo'
andare a vedere come e da quali grandezze fisiche dipendono questi
coefficienti (p.es. cammino libero medio e il suo equivalente turbolento
"mixing length", etc).

Sotto circa 100 km di altezza in atmosfera prevale la turbolenza tanto
che questa zona viene anche chiamata "omosfera", al di sopra prevale la
diffusione molecolare e si parla di "eterosfera". Naturalmente non
esiste un confine preciso (quello che viene chiamato "turbopausa") ma
piu' o meno...

A questo punto posso rettificare una imprecisione venuta fuori in questo
thread; i moti convettivi sono una condizione sufficiente ma non
necessaria per creare omogeneita' turbolenta tanto che in stratosfera
(tra 15 e 45 km di altezza circa) non c'e' praticamente convezione ma
c'e' omogeneita' nei gas maggioritari.

Scusate se sono stato piuttosto didattico. Ho cercato di essere preciso
ma, come premesso, non sono entrato troppo ne particolari che
interesserebbero solo pochi. Sulla turbolenza e le sue definizioni, per
esempio, ci sarebbe molto da dire e discutere.

Quanto alla Standard Atmosphere trovata sul CRC, voglio tranquillizzare
Elio Fabri: vale ancora e - SPERO! - varra' ancora per qualche centinaia
o migliaia di anni con aggiustamenti trascurabili!!!!! :-)

Daniele Fua'
Uni. Milano-Bicocca
Received on Sun Nov 07 2004 - 10:25:10 CET