Gli altimetri sono strumenti usati per misurare le altezze, o piu`
precisamente la quota, e pertanto possono essere impiegati per rilevare
la profondita` delle grotte.
Nell'atmosfera la pressione decresce con la quota poiche` essa e`
dovuta al peso della colonna d'aria sovrastante.
Dato che l'aria e` un gas, questa dipende molto da come varia la
temperatura con la quota.
La pressione decresce secondo
Se invece assumiamo che una quantita` d'aria salendo o scendendo non scambi calore (condizioni adiabatiche descritte dalla legge T P(1-k)/k = cost. dove k e` il rapporto fra i calori specifici a pressione e a volume costante (pari "idealmente" a 7/5 = 1.4 per i gas biatomici come l'aria) risulta
La misurazione con altimetro richiede alcune attenzioni, per capire le quali dobbiamo sapere che gli altimetri misurano direttamente la pressione atmosferica e poi convertono questa in un valore di quota. La conversione da pressione a quota si basa su alcune assunzioni (atmosfera standard):
Bisogna evitare di tarare l'altimetro prima di entrare in grotta (con una atmosfera "esterna") e poi di fare misure all'interno. La differenza di clima puo` indurre un errore di decine di metri! Per evitare cio` si tara lo strumento non all'ingresso, ma dentro la grotta dove ormai le condizioni atmosferiche sono "interne".
Inoltre in grotta l'atmosfera e` piu` umida, e con minore gradiente termico (-3.5oC/Km circa che corrisponde a k=1.11) che all'esterno. Questo comporta un errore di profilo poiche` gli altimetri sono costruiti per operare all'esterno, con il profilo della atmosfera standard. Pero` l'errore indotto dalla differenza fra il profilo dell'atmosfera standard e quello dell'atmosfera di grotta risulta trascurabile. La caduta di pressione per 100 m di dislivello e`
Una sorgente di errori non trascurabile sono le variazioni di temperatura. Quando si tara l'altimetro si impone la temperatura locale come quella di riferimento. Se poi ci portiamo l'altimetro addosso, esso si trovera` ad una temperatura in genere piu` calda, e comunque soggetta a variazioni irregolari piu` consistenti di quelle ambientali. La temperatura di riferimento e` molto importante: una variazione di 15oC equivale ad un errore del 5%.
Una altra fonte di errore (quasi trascurabile) sono le correnti d'aria. Una corrente d'aria crea una depressione per cui si misura una quota piu` alta. Pero` e` cosa di poco conto: la differenze di quota e` valuatbile in base alla legge di Bernoulli h=v2/2g. Un "vento" di 10 m/sec (cioe` 36 Km/h) induce un errore di 5 metri. E` poco, ma e` meglio fare misure dove non ci sono correnti d'aria.
Una causa di errore (non trascurabile) e` che in ogni luogo la pressione atmosferica non e` costante, ma varia nel tempo. Nell'arco di dieci ore questa variazione puo` indurre una variazione di misurazione anche di 200 metri. Questo errore pou` essere compensato facendo due insiemi di misurazioni. Un altimetro viene tenuto in un punto di referimento, per esempio appena dentro la grotta dove si sono tarati gli strumenti, e ad intervalli regolari si eseguono e registrano letture della quota indicata. Con il secondo altimetro si fanno le misurazioni in grotta registrando anche l'ora in cui sono state effettuate. Quando si esce si sottraggono a queste le variazioni rilevate dall'altimetro di riferimento. In tal modo l'accuratezza delle misurazioni arriva a 10 metri (cioe` alla accuratezza dello strumento).
In conclusione per effettuare misurazioni precise con l'altimetro occorre
L'altimetro puo` essere usato per misure locali, per esempio per la profondita` di grandi pozzi, soprattutto se l'andamento non e` proprio verticale (che e` la situazione di maggiore imprecisione delle misure convenzionali). Considerando che la variazione su tempi brevi della pressione atmosferica arriva ad indurre un errore di 30-40 m/h (quando arrivano le grosse perturbazioni estive), se si scende con una velocita` di 100 metri in dieci minuti (deve essere un pozzo proprio frazionato tanto!) si ha un errore (non indifferente) del 6%. Nel caso piu` comune, senderemo piu` in fretta, assieme alle misure (sopra il pozzo e alla base) segneremo anche l'ora in cui sono state fatte, e una volta fuori ci sinceriamo che le condizioni climatiche non siano variate improvvisamente mentre eravamo in grotta. Con questi dati possiamo stimare l'accuratezza (cioe` quanto sia affidabile) la nostra misurazione. In genere ci si puo` aspettare un errore inferiore al 2%.