Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

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leo95nf
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Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda leo95nf » sabato 8 aprile 2017, 16:25

Salve ragazzi,
come saprete ho da poco acquistato un termometro ad infrarossi, che in questi giorni ho usato per misurare la temperatura degli più svariati oggetti.
Oggetti, appunto, e quindi mi sono chiesto; cosa succederebbe se puntassi il termometro verso il cielo? Avrei una misura della massa d'aria?
Ebbene ecco la risposta che mi sono dato, sia leggendo una vecchia discussione sempre su questo forum, sia facendo questo esperimento della NASA.
https://mynasadata.larc.nasa.gov/science_projects/measuring-the-temperature-of-the-sky-and-clouds/
In pratica, sappiamo che il Sole riscalda la Terra e che la Terra rimette parte dell'energia ricevuta sotto forma di radiazione infrarossa (IR).
Adesso, se non ci fosse l'atmosfera, ed in particolare il vapore acqueo, di notte la Terra irraggerebbe tutta l'energia verso lo Spazio profondo, raffreddandosi e non permettendo quindi la vita sulla stessa. Grazie al vapore acqueo, sappiamo che parte della radiazione infrarossa viene intrappolata ed utilizzata per "riscaldare" la superficie della Terra, rendendola favorevole alla vita.
E' quindi possibile utilizzare un termometro ad IR per misurare l'impatto del vapore acqueo sul riscaldamento della Terra. La temperatura dello spazio profondo è circa pari allo zero assoluto (-273°C). Puntando però il termometro verso il cielo, direttamente sopra la nostra testa (allo Zenit), la temperatura che verrà rilevata sarà molto più calda di questo valore, e sarà, a seconda del luogo e della stagione, un valore che si avvicina agli zero gradi centigradi (nel mio caso siamo sui -23 °C). Questa discrepanza è proprio causata dalla presenza del vapore acqueo in quota, che si è riscaldato avendo assorbito la radiazione IR emessa dalla superficie della Terra. Tale vapore acqueo riscaldato restituisce poi una certa quantità di calore verso la Terra, e questo serve a tenere al caldo la superficie (effetto serra).
La differenza tra il freddo estremo dello Spazio e quello che viene misurato dal termometro IR è causata quindi dal vapore acqueo in sospensione nell'atmosfera, che è riscaldato poiché assorbe la radiazione infrarossa emessa dalla Terra.
La maggior parte del vapore acqueo è localizzata nella troposfera, quella porzione di atmosfera terrestre in cui avvengono i fenomeni meteorologici. Quando un termometro IR è puntato verso il cielo, questi misura la temperatura attraverso una forma conica, che ha vertice nello strumento e base nella porzione di troposfera che stiamo puntando. Questo vuol dire che la temperatura del cielo indicata dallo strumento (-23°C) rappresenta la luminosità infrarossa del cielo. In questo caso, quindi, la temperatura del cielo può essere pensata come una media delle temperature che vanno dal suolo all'alta troposfera, dove il vapore acqueo è meno abbondante. Possiamo quindi riferirci a questa temperatura come ad una "temperatura apparente" del cielo.
Se si confronta la temperatura apparente del cielo con quella misurata effettuando un radiosondaggio (Pratica di Mare, stesso giorno) , si nota che questa coincide con la temperatura che si avrebbe a circa 6000 metri. Ovviamente, al di sotto dei 6000 metri, la temperatura è più calda di quella al di sopra dei 6000 metri. Questo spiega perché il termometro ad infrarossi misura una media tra le temperature presenti nella troposfera. Per provarlo, basta effettuare la media tra tutti i valori compresi nella troposfera (in questo caso dagli 0 ai circa 12000 metri), che restituisce proprio il valore di -23.502°C. Stupendo!

E' tutto, spero che la descrizione di questo esperimento sia interessante! Personalmente sono rimasto davvero affascinato e stupito da quanto scoperto ;)
Ovviamente sono aperto ad ogni tipo di domanda e discussione!
Allegati
tabella1.JPG
Radiosondaggio di Pratica di Mare che copre tutta la troposfera. In evidenza la temperatura media.
WP_20170408_14_15_36_Pro.jpg
La misurazione verso il cielo effettuata verso le 14.00 del 08/04. Non è la temperatura del suolo eh, lo strumento è su "Hold" ;)
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda leo95nf » sabato 8 aprile 2017, 16:59

Come potete vedere dal link, l'esperimento continua misurando la temperatura delle nubi, ed in particolare dei cumuli. È interessante, ma purtroppo oggi di nubi nemmeno l'ombra!
Quindi questa parte verrà trattata quando possibile ;)
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda noqot » sabato 8 aprile 2017, 17:23

ma sulle istruzioni del tuo specifico strumento, è indicato fino a che altezza è possibile la misurazione?
Non credo siano tutti uguali i termometri ad infrarossi ..
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda leo95nf » sabato 8 aprile 2017, 17:33

Non credo ci sia un limite di distanza..
Le specifiche dicono solo che il rapporto è di 12:1, cioè a 12 cm di distanza dal target la superficie misurata è di 1 cm
Anche io mi sono posto il dubbio sul limite della misurazione, che in teoria sarebbe infinito, ma seguendo i suggerimenti dell'esperimento si capisce che il 'tetto' è la tropopausa
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda leo95nf » sabato 8 aprile 2017, 18:18

Ecco un altro link (in inglese) in merito http://www.weatherquestions.com/A_backy ... riment.htm
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda Iceman » domenica 9 aprile 2017, 0:11

:ymapplause: :ymapplause:


interessante ;)
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda Picentino27 » domenica 9 aprile 2017, 22:55

Interessantissimo ;)
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda leo95nf » lunedì 10 aprile 2017, 15:10

Anche oggi tre misure alle 14.00 mi hanno dato -25.8°C -25.4°C -24.7°C, la cui media (-25.3°C) è molto vicina a quella della temperatura media della troposfera del radiosondaggio di Pratica di Mare delle 12Z (-26.05°C, scarto del 3% del tutto accettabile).
Quindi si può tranquillamente affermare che puntando il termometro IR verso il cielo, lontano da edifici, si ha una media accettabile della temperatura della colonna d'aria in troposfera.
Seguiranno comunque altri esperimenti
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Re: Una misura della temperatura media dell'aria con un termometro IR

Messaggioda Picentino27 » martedì 27 giugno 2017, 20:13

eccezionale ;)
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