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 Il Radiosondaggio: volo di una radiosonda

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(traduzione di Aki IZ0MVN)

Vedere anche: Lancio di una radiosoda - Il radiosondaggio - Calcolo delle previsioni - Inviluppo -


I cacciatori di radiosonda devono conoscere perfettamente lo svolgimento del volo di una radiosonda. Può, anche, verificarsi che egli segua le previsioni e le corregga se ne sente la necessità.
Un volo standard si compone di due fasi principali: la salita (in giallo, sulla figura a lato) e la discesa (in rosso). Esso è generalmente preceduto da una sessione di calibrazione che dura una decina di minuti (v. lancio di una radiosonda)

Fase di ascesa

La sua durata è determinata da due fattori: la velocità di salita e la quota di scoppio del pallone.

Velocità di salita
La forza ascensionale che spinge il pallone verso l'alto deriva dal principio di Archimede: la massa d'aria corrispondente al volume del pallone è maggiore della massa di elio che lui racchiude. Dal momento che la massa volumica dell'aria e quella dell'elio sono note, è facile calcolare questa forza.
La massa che il pallone deve sollevare è la somma delle masse di:
- involucro;
- paracadute (e riflettore radar, se presente);
- contenitore della radiosonda e sua pila;
- cordicella;
Il totale può raggiungere 2 kg per una Meteolabor SRS-PTU di cui il solo contenitore pesa 500g.
L'accelerazione, risultante dall'applicazione della forza ascensionale, impressa alla massa da sollevare fornisce a quest'ultima una velocità che andrebbe crescendo se la resistenza dell'aria non gli si opponesse. Un equilibrio tra le due forze, la spinta di Archimede e la resistenza dell'aria, si raggiunge molto rapidamente e la velocità si stabilizza intorno a qualche metro al secondo. Il gonfiaggio del pallone è tarato in modo da ottebere una velocità di salita di circa 5 m/s (si parla piuttosto di 300m/minuto). Questa velocità è quasi costante durante tutta la salita poiché, se la pressione e la densità dell'aria diminuiscono con l'altitudine, il volume del pallone, di cui l'involucro è elastico, aumenta; così, la forza ascensionale e la resistenza dell'aria continuano a compensarsi.

Quota di scoppio
Per un pallone chiuso, da cui l'elio non può sfuggire, il diametro dell'involucro aumenta fino a un punto in cui viene superata la resistenza massima della pellicola di latex. Questa cede ed il pallone scoppia. Una serie di fotografie estratte dal film realizzato sul pallone di Franche-Comté del 2002 mostra il cedimento dell'involucro e la sua riduzione in brandelli.
La quota di scoppio dipende dalla resistenza dell'involucro e dal modo in cui il pallone viene gonfiato in partenza. Troppo gonfio: si rischia uno scoppio anticipato; poco gonfio: si rischia di non farlo salire a suffficienza e di mandarlo alla deriva fino a quando le perdite di elio non lo faranno ridiscendere dolcemente verso il suolo.
Nel caso delle radiosonde lo scopo è di raggiungere l'altitudine desiderata, senza che il pallone derivi troppo e poi ricada molto presto. Per i palloni "scuola", l'obiettivo è di recuperare la carlinga al più presto e vicino al luogo di lancio.
L'altitudine di scoppio è compresa tra 10 e 35 km di quota e dipende dalla stazione di radiosondaggio. Per essere sicuri che la RS superi la tropopausa, viene previsto un margine di sicurezza.
Questi dati sono essenziali per stabilire una previsione


Scoppio

Quando i venti a quote molto alte (>16000 m., pressione <100 hPa) sono relativamente deboli, la deriva del pallone si stabilizza ed esso può stazionare per più di un quarto d'ora sulla stessa verticale, continuando a salire. Questo punto è importante poiché può aiutare a verificare la conformità del volo con la previsione stabilita.
L'istante dello scoppio non è sempre facile da riconoscere ascoltando il segnale. L'ampiezza e la modulazione del segnale, che erano relativamente stabili, possono cambiare:
- talvolta, piccole e brusche variazioni di frequenza;
- polarizzazione dell'onda ricevuta che diviene qualunque, essendo la sonda sballottata sotto il suo paracadute, se ne ha uno;
- variazioni profonde e molto rapide dell'ampiezza del segnale.
Per il cacciatore di radiosonde è il momento di prepararsi all'inseguimento.

Fase di discesa

La durata della discesa dipende dalla quota di scoppio e dalla velocità di caduta.
La quota di scoppio è generalmente quasi costante ma essa può essere accidentalmente molto più bassa della media abituale se l'involucro presenta un difetto, per esempio.
La velocità verticale della RS (Uw en m/s) non può essere prevista con grande affidabilità poiché dipende essenzialmente dal comportamento del paracadute. Poco dopo lo scoppio, la velocità è molto alta a causa della bassa densità dell'aria ad alta quota. Sulla figura a lato, essa si stabilizza, in seguito, nel giro di 15min all'incirca a 5m/s.
L'istante dell'atterraggio non è sempre identificabile con certezza; lo si può presumere se:
- il segnale sparisce completamente e lo si ritrovi stabile dopo essersi spostati di molti chilometri.
- il segnale cambia repentinamente frequenza (per le RS a oscillatore libero: Sippican, RS92KL, SRS) e, ritrovandolo, resta molto stabile.
-sono passate più di 3 ore e il segnale è molto costante.

 

Volo standard

Non esiste un volo standard ma, a titolo di esempio, si può descrivere un volo medio basato su un calcolo. In grassetto: la quota di scoppio.
Si vede che la durata della caduta è press'a poco la metà di quella di salita: è un ordine di grandezza, non una regola assoluta, poiché la velocità di caduta dipende molto dalla presenza di un paracadute, dal suo funzionamento e, soprattutto, dai resti d'involucro non dispersi.

Fase di salita

Fase di discesa
Ora H (m) Ora H (m)
0:00 0 1:50 23978
0:10 2712 1:52 20664
0:20 5319 1:56 16200
0:29 7904 2:03 11637
0:49 13547 2:10 7904
1:05 17980 2:15 6103
1:24 23978 2:20 4597
1:47 30692 2:28 2159
    2:31 1138
    2:35 0

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