La temperatura dell’aria è uno dei parametri ambientali che influenzano la balistica esterna. Variando la densità dell’atmosfera, modifica la resistenza aerodinamica incontrata dal proiettile, la perdita di velocità, il tempo di volo e quindi la caduta e la sensibilità al vento. La temperatura può agire anche sulla balistica interna, perché le condizioni termiche della cartuccia e dell’arma possono modificare la combustione della polvere e la velocità alla volata. I suoi effetti sono spesso limitati alle brevi distanze, ma diventano progressivamente più importanti nei tiri lunghi e quando l’arma viene impiegata in condizioni molto diverse da quelle dell’azzeramento.
CHE COS’È LA TEMPERATURA DELL’ARIA
La temperatura dell’aria indica il livello di agitazione termica delle molecole che compongono l’atmosfera. Quando l’aria si riscalda, le molecole tendono a muoversi più velocemente e, a parità di pressione, a distribuirsi in uno spazio maggiore. L’aria diventa così meno densa.
Quando la temperatura diminuisce, le molecole si muovono più lentamente e l’aria tende a diventare più densa. Il proiettile deve quindi attraversare una maggiore quantità di materia atmosferica lungo il proprio percorso.
La temperatura non rappresenta però l’unico fattore capace di determinare la densità dell’aria. Il suo effetto deve essere valutato insieme a pressione atmosferica, altitudine e umidità relativa.
PERCHÉ LA TEMPERATURA INFLUENZA IL PROIETTILE
Durante il volo il proiettile incontra una forza diretta in senso contrario al suo movimento: la resistenza aerodinamica. L’intensità di questa forza dipende dalla velocità, dalla forma del proiettile, dal suo coefficiente balistico e dalle caratteristiche dell’aria attraversata.
In termini generali, la resistenza aerodinamica cresce con l’aumentare della densità dell’aria. Un proiettile che vola in un’atmosfera fredda e densa perde quindi velocità più rapidamente rispetto allo stesso proiettile lanciato in aria calda e meno densa.
La temperatura non fa “salire” o “scendere” direttamente il proiettile. Modifica invece la quantità di energia persa durante il volo e, di conseguenza, il tempo durante il quale la gravità può agire sulla traiettoria.
IL COMPORTAMENTO NELL’ARIA CALDA
Nell’aria calda la densità atmosferica è generalmente inferiore. Il proiettile incontra una minore resistenza, conserva meglio la propria velocità e impiega un tempo leggermente inferiore per raggiungere il bersaglio.
La diminuzione del tempo di volo limita l’azione della gravità e del vento. Rispetto alle condizioni nelle quali l’arma è stata azzerata, il punto d’impatto può quindi risultare leggermente più alto e meno spostato lateralmente.
L’aria calda non determina automaticamente un impatto alto. Il risultato effettivo dipende dalla temperatura utilizzata per l’azzeramento, dalla distanza, dalla velocità iniziale, dal coefficiente balistico e dagli altri parametri atmosferici.
IL COMPORTAMENTO NELL’ARIA FREDDA
L’aria fredda è generalmente più densa e produce una maggiore resistenza aerodinamica. Il proiettile perde velocità più rapidamente, aumenta il proprio tempo di volo e subisce più a lungo l’azione della gravità.
Rispetto a un azzeramento eseguito con temperature più elevate, il punto d’impatto può risultare leggermente più basso. L’aumento del tempo di volo rende inoltre il proiettile maggiormente esposto all’azione del vento laterale.
Il fenomeno diventa più evidente con proiettili caratterizzati da un coefficiente balistico contenuto, con velocità iniziali relativamente basse e alle distanze più elevate.
TEMPERATURA E DENSITÀ DELL’ARIA
Per comprendere gli effetti della temperatura è necessario distinguere il valore letto sul termometro dalla reale densità dell’aria. Due giornate con la stessa temperatura possono infatti presentare condizioni balistiche differenti se cambiano la pressione atmosferica, l’umidità o l’altitudine.
In montagna, per esempio, la pressione è normalmente più bassa e l’aria è meno densa. Una giornata fredda in quota può quindi presentare una densità atmosferica inferiore rispetto a una giornata più calda trascorsa vicino al livello del mare.
Per questo motivo i calcolatori balistici più evoluti non utilizzano soltanto la temperatura, ma elaborano contemporaneamente tutti i principali dati atmosferici.
L’ALTITUDINE DI DENSITÀ
Il concetto di altitudine di densità permette di sintetizzare in un solo valore gli effetti combinati di temperatura, pressione e umidità. Non coincide necessariamente con l’altitudine geografica del luogo, ma descrive il modo in cui l’atmosfera si comporta dal punto di vista aerodinamico.
Un’elevata altitudine di densità indica un’aria relativamente rarefatta. In queste condizioni il proiettile conserva meglio la velocità e presenta una traiettoria più tesa. Una bassa altitudine di densità corrisponde invece a un’atmosfera più densa, capace di produrre una maggiore decelerazione.
Questo parametro è particolarmente utile quando si confrontano dati raccolti in luoghi o periodi dell’anno differenti.
IL RUOLO DELL’UMIDITÀ
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, l’aria umida è leggermente meno densa dell’aria secca alla stessa temperatura e pressione. Le molecole di vapore acqueo hanno infatti una massa molecolare inferiore rispetto a quelle di azoto e ossigeno che sostituiscono parzialmente.
L’effetto dell’umidità sulla traiettoria è generalmente più contenuto rispetto a quello della temperatura e della pressione, ma può essere considerato nei calcoli destinati ai tiri più lunghi.
Una giornata calda e umida può quindi produrre un’atmosfera meno densa di una giornata fredda e asciutta, con conseguenze misurabili sulla conservazione della velocità.
TEMPERATURA DELL’ARIA E TEMPERATURA DELLA CARTUCCIA
La temperatura atmosferica e quella della munizione non sono necessariamente uguali. Una cartuccia lasciata al sole, all’interno di un veicolo o vicino a una fonte di calore può raggiungere valori molto superiori alla temperatura esterna.
Allo stesso modo, una munizione portata a lungo all’aperto durante una giornata invernale può raffreddarsi notevolmente. È quindi la temperatura effettiva della cartuccia, e in particolare della polvere contenuta al suo interno, a influenzare la combustione.
La distinzione è importante perché la temperatura dell’aria agisce principalmente sulla balistica esterna, mentre quella della cartuccia può modificare la fase iniziale dello sparo.
EFFETTI SULLA COMBUSTIONE DELLA POLVERE
Le polveri propellenti possono presentare una certa sensibilità alle variazioni termiche. In condizioni più calde la combustione può diventare più energica e determinare un aumento della pressione e della velocità iniziale. A temperature molto basse può invece verificarsi una riduzione delle prestazioni.
L’entità del fenomeno dipende dalla composizione chimica della polvere, dal tipo di cartuccia, dalla quantità di propellente, dall’innesco e dalle caratteristiche dell’arma.
Le moderne polveri definite termicamente stabili sono progettate per contenere le variazioni di velocità tra condizioni calde e fredde. La stabilità termica non significa tuttavia completa insensibilità alla temperatura.
TEMPERATURA DELLA CANNA
Anche la temperatura della canna può contribuire alla variazione del comportamento dell’arma. Una canna fredda può produrre un punto d’impatto leggermente diverso rispetto alla stessa canna dopo una serie di colpi.
Durante lo sparo ripetuto il metallo si riscalda e si dilata. Possono così cambiare, anche se in misura minima, le condizioni di vibrazione della canna, il contatto con l’astina o la calciatura e il modo in cui il proiettile viene guidato dalla rigatura.
Questo effetto non deve essere confuso con quello della temperatura atmosferica. Nel tiro reale i due fenomeni possono però presentarsi contemporaneamente.
EFFETTI SULLA VELOCITÀ INIZIALE
La velocità alla volata è uno dei parametri fondamentali per il calcolo della traiettoria. Anche una variazione apparentemente modesta può modificare il tempo di volo e la caduta alle distanze maggiori.
Se la temperatura della munizione provoca un aumento della velocità iniziale, il proiettile raggiungerà il bersaglio in un tempo leggermente inferiore. Se la velocità diminuisce, la traiettoria tenderà invece a diventare più curva.
Le differenze effettive non possono essere stabilite sulla base della sola temperatura, perché ogni combinazione di polvere, bossolo, innesco, proiettile e arma presenta un comportamento specifico.
TEMPERATURA E VELOCITÀ DEL SUONO
La temperatura modifica anche la velocità del suono. Nell’aria calda il suono si propaga più velocemente, mentre nell’aria fredda la sua velocità diminuisce.
Questo significa che uno stesso proiettile, alla medesima velocità, può presentare un numero di Mach differente in funzione della temperatura. Il numero di Mach esprime il rapporto tra la velocità del proiettile e quella locale del suono.
Il fenomeno diventa particolarmente importante quando il proiettile rallenta e si avvicina alla zona transonica. La temperatura può modificare il punto della traiettoria nel quale avviene il passaggio dal regime supersonico a quello transonico.
IL REGIME TRANSONICO
Durante il passaggio dal volo supersonico a quello subsonico, il proiettile attraversa una zona nella quale il flusso dell’aria cambia rapidamente. In questa fase possono variare la resistenza aerodinamica e le condizioni di stabilità.
Una diversa temperatura atmosferica può anticipare o ritardare l’ingresso in questa regione, perché modifica sia la perdita di velocità sia la velocità locale del suono.
Per i normali impieghi venatori alle distanze moderate questo aspetto è spesso secondario, ma assume maggiore importanza nella balistica a lunga distanza.
TEMPERATURA E STABILITÀ DEL PROIETTILE
La stabilità giroscopica dipende principalmente dalla velocità di rotazione impressa dalla rigatura, dalla forma del proiettile, dalla sua massa e dalla densità dell’aria.
In un’atmosfera calda e meno densa il proiettile incontra generalmente una minore azione destabilizzante. Nell’aria fredda e più densa aumenta invece la sollecitazione aerodinamica.
Per una munizione correttamente abbinata al passo di rigatura, le normali variazioni stagionali non dovrebbero compromettere la stabilità. Gli effetti possono però diventare più evidenti quando si utilizzano proiettili particolarmente lunghi o quando il margine di stabilizzazione è già ridotto.
TEMPERATURA E TEMPO DI VOLO
Il tempo di volo rappresenta il periodo durante il quale il proiettile rimane esposto all’azione della gravità e degli agenti atmosferici.
Nell’aria fredda e densa la maggiore decelerazione prolunga il tempo necessario per raggiungere il bersaglio. La gravità può quindi agire più a lungo, aumentando la caduta. Anche il vento dispone di più tempo per produrre una deviazione laterale.
Nell’aria calda e meno densa avviene il contrario: la velocità viene conservata più efficacemente e il tempo di volo tende a ridursi.
EFFETTI SULLA DERIVA AL VENTO
La temperatura non modifica direttamente la direzione del vento, ma può cambiare l’entità della deriva attraverso la densità dell’aria e il tempo di volo.
Con aria più densa il proiettile rallenta maggiormente e rimane esposto più a lungo al vento laterale. Con aria meno densa mantiene invece una velocità superiore e raggiunge prima il bersaglio.
Il vento reale può inoltre variare lungo la traiettoria a causa del riscaldamento irregolare del terreno, della vegetazione, delle zone d’ombra e delle differenze di quota.
GRADIENTI TERMICI E MIRAGGIO
Il terreno riscaldato dal sole trasferisce calore agli strati d’aria più vicini alla superficie. Le differenze di temperatura tra strati atmosferici possono provocare variazioni dell’indice di rifrazione e produrre il fenomeno comunemente chiamato miraggio.
Il bersaglio può apparire tremolante, deformato o leggermente spostato rispetto alla sua posizione reale. Il miraggio non modifica la traiettoria del proiettile nella stessa misura in cui altera la percezione ottica del bersaglio, ma può rendere più difficile la corretta acquisizione del punto di mira.
L’osservazione del movimento del miraggio può inoltre fornire indicazioni sulla direzione e sull’intensità apparente del vento lungo una parte della traiettoria.
L’IMPORTANZA DELLA DISTANZA
Alle brevi distanze il proiettile impiega poco tempo per raggiungere il bersaglio e conserva una parte elevata della velocità iniziale. Le differenze dovute alla temperatura risultano quindi generalmente contenute.
Con l’aumentare della distanza, le variazioni di decelerazione si accumulano. Crescono le differenze nella velocità residua, nel tempo di volo, nella caduta e nella deriva al vento.
Non esiste una distanza universale oltre la quale la temperatura diventa determinante. Il risultato dipende dal calibro, dal proiettile, dal coefficiente balistico, dalla velocità iniziale e dall’ampiezza della variazione termica.
EFFETTI SULL’AZZERAMENTO
L’azzeramento collega la linea di mira alla traiettoria del proiettile in determinate condizioni. Se temperatura, pressione e velocità iniziale cambiano sensibilmente, può cambiare anche il punto d’impatto.
Un’arma azzerata durante una calda giornata estiva può presentare un comportamento leggermente diverso in pieno inverno. La variazione può dipendere contemporaneamente dalla maggiore densità dell’aria, dalla diversa temperatura delle cartucce e dal comportamento della canna fredda.
Per questo motivo un azzeramento eseguito in condizioni molto differenti da quelle d’impiego dovrebbe essere verificato prima dell’utilizzo sul terreno.
UN LUOGO COMUNE DA CHIARIRE
È frequente affermare che “con il caldo il colpo sale” e “con il freddo il colpo scende”. Questa semplificazione descrive soltanto una possibile conseguenza, ma non spiega correttamente il fenomeno.
La temperatura non esercita una forza verticale diretta sul proiettile. Lo spostamento del punto d’impatto deriva soprattutto dalla variazione della densità atmosferica, dalla diversa perdita di velocità e dagli eventuali cambiamenti della velocità iniziale.
Inoltre, pressione, altitudine e umidità possono rafforzare o compensare gli effetti della temperatura. Il comportamento reale deve quindi essere valutato considerando l’intero insieme delle condizioni atmosferiche.
COME SI VALUTA L’EFFETTO DELLA TEMPERATURA
Per una valutazione attendibile occorre conoscere la temperatura nel luogo e nel momento del tiro. Il valore misurato deve essere associato agli altri dati atmosferici e alle caratteristiche della munizione.
I principali elementi da considerare sono:
- temperatura dell’aria;
- temperatura approssimativa delle cartucce;
- pressione atmosferica;
- umidità relativa;
- altitudine;
- velocità iniziale reale;
- coefficiente balistico del proiettile;
- distanza del bersaglio;
- direzione e velocità del vento.
I calcolatori balistici utilizzano questi dati per stimare la traiettoria. Il risultato rimane comunque una previsione e deve essere confrontato con il comportamento reale dell’arma e della munizione.
LO SAPEVI CHE?
- L’aria calda è generalmente meno densa dell’aria fredda.
- L’aria umida è leggermente meno densa dell’aria secca alla stessa temperatura e pressione.
- La temperatura modifica anche la velocità del suono e quindi il numero di Mach del proiettile.
- La cartuccia può essere molto più calda o più fredda dell’ambiente circostante.
- Le polveri propellenti non presentano tutte la stessa sensibilità termica.
- Una maggiore resistenza dell’aria aumenta indirettamente anche gli effetti del vento.
- La temperatura della canna può influenzare il punto d’impatto indipendentemente dalla temperatura atmosferica.
- Il miraggio è prodotto dalle differenze termiche tra gli strati d’aria e può alterare la percezione ottica del bersaglio.
PER IL CACCIATORE
Nel normale tiro venatorio a distanza contenuta, l’effetto della temperatura atmosferica è generalmente meno importante rispetto a errori nella stima della distanza, nell’appoggio o nella valutazione del vento.
Il fenomeno diventa però più rilevante nella caccia in montagna, nei tiri più lunghi e quando esiste una grande differenza tra le condizioni di azzeramento e quelle incontrate sul terreno.
È consigliabile evitare di lasciare le munizioni esposte al sole, sul cruscotto di un veicolo o vicino a fonti di calore. Allo stesso modo, è utile considerare che le cartucce portate per molte ore al freddo possono presentare un comportamento diverso rispetto a quelle provate in condizioni temperate.
La verifica dell’azzeramento dovrebbe essere effettuata con la stessa munizione destinata all’impiego e, quando possibile, in condizioni ambientali simili a quelle previste. Annotare temperatura, distanza e punto d’impatto aiuta a conoscere meglio il comportamento reale della propria combinazione arma-munizione.
IN SINTESI
La temperatura dell’aria modifica la densità atmosferica e quindi la resistenza incontrata dal proiettile. Con aria calda e meno densa la velocità viene generalmente conservata più a lungo; con aria fredda e più densa aumentano decelerazione, tempo di volo e caduta.
La temperatura può inoltre influenzare la combustione della polvere, la velocità iniziale, la velocità del suono, il passaggio nel regime transonico e, indirettamente, la deriva al vento.
Non deve quindi essere considerata come un dato isolato, ma come parte dell’insieme delle condizioni atmosferiche e termiche che accompagnano lo sparo.
