Dai trucchi per costruire un castello di sabbia perfetto ai cambiamenti del nostro corpo in immersione, dalla mappa dei migliori posti per fare surf fino alla composizione del nero di seppia, Andrea Gentile ci regala uno sguardo inedito e divertente sulla vita da spiaggia. Fisica, chimica, biologia e scienze ambientali diventano lo strumento per spiegare cosa succede in riva al mare e nelle profondità degli oceani. Tante curiosità sorprendenti e altrettanti miti da sfatare: sott'acqua, per esempio, vediamo meglio da lontano che da vicino, e non è vero che si possono mangiare solo le femmine dei ricci di mare. Ancora: paradossalmente bere l'acqua salata ci disidrata. Un libro illustrato bello da leggere e da vedere, scritto con un linguaggio alla portata di tutti e dedicato a chi si chiede sempre il perché delle cose.
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Anche a occhi chiusi, basta tendere l’orecchio e sappiamo che sono lì. Con un lento sciabordio o un rumoroso scrosciare, le onde ci ricordano sempre quanto sia dinamica una spiaggia. Ma da dove vengono le onde? Perché alcune volte il mare sembra una tavola piatta e altre, invece, è percorso da cavalloni? La risposta, come canta Bob Dylan, soffia nel vento. È proprio lui il responsabile del continuo movimento cui sono sottoposti mari e oceani.
COME SI FORMANO LE ONDE
Se il vento non agitasse il mare, avremmo una distesa di acqua immobile come una pozzanghera dopo un acquazzone. Basta, però, chinarsi su questa pozzanghera e soffiarvi leggermente sopra, per incresparne la superficie e causare piccole onde che si propagheranno dal punto in cui è stata sollecitata fino al bordo.
Al mare succede lo stesso. Le onde sono uno dei fattori più importanti nel determinare la natura di una spiaggia, poiché trasportano energia. Il vento che spira sul mare, infatti, trasferisce la propria energia alla superficie dell’acqua, attraverso l’attrito, che dal largo sarà portata fino a riva. In alto mare raramente la superficie è immobile, vi sono piccole increspature che si propagano qui e lì, pronte per essere amplificate dal vento. Più questo soffia forte e a lungo, maggiore energia sarà trasferita all’acqua e più le onde si sommeranno tra loro, più diventeranno grandi e arriveranno lontano.
Quel che viene trasportato, però, non è materia bensì energia, perché le singole molecole non si spostano, se non di poco. Basta un esempio. Mettete due mani su un tavolo, alzate la destra e picchiettate con le dita di questa mano la superficie, a distanze variabili. La mano sinistra sentirà una vibrazione: è l’energia che si è propagata fin lì dal punto in cui avete colpito il tavolo. Una situazione simile si verifica in alto mare, dove il vento spinge le molecole superficiali dell’acqua a compiere un movimento circolare verso il basso – facilitato dalla forza di gravità – che dopo poco le riporta nella stessa posizione (vedi figura 1). Questo movimento si propaga, diminuendo fino a sparire, man mano che aumenta la profondità; ciò che continua in direzione del vento, invece, è l’onda che nasce dalla perturbazione.
FIGURA 1 - LA FORMAZIONE DELLE ONDE E LO SHOALING
LE CARATTERISTICHE DELLE ONDE
Come ogni onda che si rispetti (per esempio, la luce o il suono), anche quella marina può essere descritta con alcune caratteristiche fondamentali (vedi grafico 1): altezza, lunghezza e periodo. L’altezza di un’onda è la distanza che esiste tra la cresta (il punto più alto) e il suo ventre (quello più basso), e durante una tempesta, al largo del Mediterraneo si possono trovare onde alte anche oltre 8 metri. Lo spazio tra due creste (o due ventri) si chiama invece lunghezza d’onda e uno tsunami, per esempio, può avere una lunghezza d’onda di centinaia di chilometri. Infine, il periodo è il tempo che intercorre, fissato un punto, tra il passaggio di una cresta (o un ventre) e quello della successiva.
Le onde più veloci avranno un periodo più breve, anche di frazioni di secondo, quelle più lente – come le maree – tipicamente arrivano a poco più di dodici ore.
GRAFICO 1 - LE CARATTERISTICHE DI UN'ONDA
DUE TIPI DI MARE
Il mare è sempre in movimento, ma a occhio nudo si possono distinguere due diverse condizioni. In presenza di vento, la sua superficie sarà caotica e frammentata, scossa da piccole e brevi onde, e in questo caso si parlerà di mare vivo (o di vento; vedi tabella 1). Quando l’aria è ferma ma la superficie marina è percorsa da onde che provengono da un vento precedente o da tempeste in lontananza, saremo invece in una condizione di mare morto (o lungo; in inglese, swell). In questo caso le onde saranno molto distanziate e con periodo più ampio.
MARE VIVO (O MARE DI VENTO)
TERMINE DESCRITTIVO Stato del mare
ALTEZZA MEDIA DELLE ONDE
0 Calmo
–
1 Quasi calmo
0 - 0,10 metri
2 Poco mosso
0,10 - 0,50 metri
3 Mosso
0,50 - 1,25 metri
4 Molto mosso
1,25 - 2,50 metri
5 Agitato
2,50 - 4 metri
6 Molto agitato
4 - 6 metri
7 Grosso
6 - 9 metri
8 Molto grosso
9 - 14 metri
9 Tempestoso
oltre 14 metri
TABELLA 1 - LA SCALA DOUGLAS
CHE ONDA GRANDE CHE SEI
Da cosa dipende la dimensione di un’onda? Come dicevamo, questa deriva innanzitutto dalla forza del vento che spira sul mare e dalla sua durata, ma c’è anche un altro fattore da prendere in considerazione: il fetch. Questa parola indica la superficie di mare aperto su cui il vento può soffiare con velocità e direzione costanti, senza interruzione. Un lago con poche centinaia di metri di fetch, per esempio, avrà sempre onde di dimensioni modeste. Per crescere, le grandi onde causate dal vento hanno bisogno di molti chilometri di spazio libero, aria che soffia a centinaia di chilometri orari e che dura per ore o giorni.
ONDA SU ONDA
Ora sappiamo come si creano le onde, ma in che modo si comportano? Nel bel mezzo del mare possono incontrarsi molte onde più o meno grandi, nate da tempeste lontane che le spingono in diverse direzioni.
Quando queste si scontrano, “scende in campo” quello che in fisica viene chiamato l’effetto di interferenza. Da due onde diverse nasce un’onda che in ogni punto ha un’ampiezza uguale alla somma algebrica dell’ampiezza delle singole onde in quel punto.
Se hanno entrambe ampiezza positiva o negativa (sopra o sotto il livello del mare a riposo), queste si sommano; se l’una è positiva e l’altra è negativa, si sottraggono. Prendiamo per esempio due onde con stessa altezza e identico periodo che viaggiano in fase (creste e ventri corrispondono): nel punto in cui si incontreranno, nascerà un’onda con un’altezza doppia rispetto alle originarie (interferenza costruttiva).
Se, invece, le due onde sono in opposizione di fase (ad ogni ventre corrisponde una cresta, e viceversa), queste si annulleranno e il mare in quel punto tornerà calmo (interferenza distruttiva).
In che direzione viaggerà l’onda nata da questi incontri? Per capirlo basta applicare la regola del parallelogramma. Nel punto di scontro X prendiamo due segmenti che indicano la direzione (la linea), il verso (la freccia) e la velocità delle onde (la lunghezza) e costruiamo un parallelogramma come nel grafico 2: la direzione dell’onda risultante corrisponderà alla sua diagonale e questo procedimento si chiama somma vettoriale.
GRAFICO 2 - LA SOMMA TRA DUE VETTORI
Nei moti ondosi esistono anche altri comportamenti che possono essere descritti con le leggi della fisica e le onde, infatti, possono essere riflesse, diffratte e rifratte. Quando un’onda per esempio va a sbattere contro un argine, subisce l’effetto della riflessione: viene rispedita indietro (con angolo di riflessione pari a quello incidente), perdendo un po’ di energia per colpa dell’attrito. Se un’onda si trova a passare in uno spazio ristretto più piccolo rispetto alla sua lunghezza d’onda, come per esempio all’ingresso di un porto, non prosegue nella stessa direzione, ma si disperde circolarmente (effetto di diffrazione). Le onde, infine, possono anche essere rifratte: quando si avvicinano alla costa, infatti, la loro velocità viene ridotta dall’interazione con il fondale, mentre la loro altezza aumenta (un processo chiamato shoaling), finché non si rompono.
QUANDO UN’ONDA SI ROMPE
Nel film Point Break di Kathryn Bigelow, con Patrick Swayze e Keanu Reeves, il vero protagonista è il punto di rottura. I surfisti lo conoscono bene: è il luogo in cui un’onda incontra all’improvviso un fondale superficiale e si rompe fragorosamente. Ora capirete il perché. Un’onda, lo abbiamo detto, trasporta energia che ha catturato dal vento, si propaga a volte per chilometri e può arrivare fino alla costa. Mentre guardate il mare dalla spiaggia, infatti, dovete pensare che l’onda che dal largo si avvicina sta cambiando (vedi figura 1): diminuendo l’altezza del fondale, aumenta l’attrito e la parte inferiore dell’onda rallenta. Un’onda inizia a “sentire” il fondo quando questo è inferiore a metà della sua lunghezza e, per conservare l’energia, cresce in altezza, diventando però più corta, finché a un certo punto la parte superiore scavalca quella inferiore, si frange e libera l’energia trasportata. In questo modo si può indovinare quale sia la morfologia di un fondo: se si vedono le onde infrangersi al largo, è perché in quel punto avranno incontrato un ostacolo. Avete mai fatto caso che in una spiaggia sabbiosa le onde si infrangono subito prima di una secca...
