CORRENTI: Il moto nei due emisferi
di Piero Lionello, Università di Padova
(pubblicato il 26 luglio 2000 su TuttoScienze)
L'esistenza delle correnti si deve alla dinamica dell'intero oceano, resa
complessa dalla rotazione e dalla curvatura della superficie terrestre, dalla
forma delle coste, dalle dimensioni e dalla lentezza delle masse in
movimento.
Per capire meglio immaginiamo di dividere la superficie dell'oceano in molte
porzioni. Poiché gli oceani sono sostanzialmente "piatti", cioè
larghi migliaia di chilometri e mediamente profondi solo 4 chilometri, ognuna di
queste porzioni si comporta come un disco che ruota. Al centro degli oceani, le
correnti sono deboli, e il disco si muove molto lentamente rispetto alla
superficie terrestre, per cui la sua velocità di rotazione coincide con quella
della Terra. Consideriamo l'emisfero Nord. I dischi ruotano in verso antiorario
velocemente nelle regioni settentrionali, dove il loro asse e' quasi parallelo a
quello terrestre, e lentamente nelle regioni equatoriali dove l'asse e'
perpendicolare a quello della Terra, quindi uno spostamento da Nord verso Sud
implica la perdita di rotazione antioraria, e l'aumento di velocità di
rotazione in verso orario. Il moto da Nord verso Sud viene trasmesso alle
correnti dal vento che agisce su un chilometro quadro della superficie oceanica
con una forza media pari al peso di circa 10 tonnellate.
Tuttavia, il vento soffia prevalentemente da Ovest verso Est. Perchè spinge
la corrente verso l'Equatore?
Su scala planetaria, la corrente oceanica non segue, se non per una casuale
coincidenza, la direzione del vento, ma dipende dalla rotazione impressa alla
porzione di superficie su cui agisce. Infatti, il vento non è uniforme. La sua
velocità è massima e diretta verso Est alle medie latitudini, circa a metà
strada fra Polo ed Equatore, e diminuisce e si inverte soffiando verso Ovest,
scendendo verso l'Equatore. Questa variazione spaziale tende ad impartire
all'oceano un verso di rotazione oraria, che determina il moto delle correnti
oceaniche. Consideriamo una porzione, un disco inizialmente a metà strada fra
le Canarie e New York, cui il vento impartisce una debole rotazione antioraria.
Quale forza lo spinge verso Sud? La forza di Coriolis.
Questa ha una componente verticale, annullata dalla gravità, ed una
orizzontale che devia la corrente verso la sua destra, lungo la superficie
terrestre. All'Equatore la componente verticale e' massima e quella orizzontale
nulla. Al Polo Nord, al contrario, è nulla la componente verticale e massima
quella orizzontale. Quando un "disco", corrispondente ad una porzione
di oceano, ruota in verso orario, la forza di Coriolis che ne spinge verso Sud
il bordo settentrionale prevale su quella che ne spinge verso Nord il moto
meridionale; il "disco", quindi, si muove verso Sud, aggiustando la
propria rotazione con quella della superficie terrestre. Ne deriva che, al
centro dell'oceano, il moto avviene dal Polo verso l'Equatore. Per ritornare al
punto iniziale, il "disco" e' costretto a scorrere lungo le coste con
un moto molto veloce, indipendente dalla velocità locale del vento, che
comprende una componente di "rotolamento" lungo le coste, per effetto
degli attriti. Se scorresse lungo le coste orientali rotolerebbe in verso
orario, per cui ritornerebbe al punto di partenza con un verso di rotazione
opposto a quello originale, e non si costituirebbe un processo ciclico. Quindi,
il "disco" è costretto a ritornare al punto di partenza rotolando in
verso antiorario lungo le coste occidentali, acquisendo nuovamente, grazie agli
attriti, la velocità di rotazione antioraria che possedeva nella posizione
iniziale. Nell'emisfero Sud si verifica la situazione simmetrica.
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