Effetto Coriolis: perché l'acqua del lavandino non gira per via della rotazione terrestre

Lo avrete sentito mille volte, magari da una guida turistica all'equatore, in un documentario o in Simpson: l'acqua del lavandino gira in senso antiorario nell'emisfero nord e in senso orario nell'emisfero sud. È una di quelle frasi che hanno il sapore della scienza pop, e che proprio per questo sopravvivono indenni anche dopo essere state confutate in laboratorio. La verità è più sottile e, paradossalmente, più affascinante: l'effetto Coriolis esiste eccome — governa gli uragani, le correnti oceaniche, le rotte dei proiettili balistici — ma su un lavandino di casa è cento milioni di volte più debole della causa principale del vortice, cioè il modo in cui l'acqua è stata versata o l'orientamento dello scarico.

La forza di Coriolis prende il nome dal matematico francese Gaspard-Gustave de Coriolis, che nel 1835 pubblicò un articolo sui sistemi di riferimento rotanti applicato alle ruote idrauliche. Coriolis non aveva in mente la meteorologia, ma il suo lavoro descrive un effetto inerziale che compare ogni volta che si studia il moto di un corpo dal punto di vista di un osservatore che ruota con la Terra. La forza è proporzionale alla velocità del corpo e al seno della latitudine: massima ai poli, nulla all'equatore. Ed è questa la chiave.

Quanto è piccolo, davvero

L'accelerazione di Coriolis a media latitudine vale circa 10⁻⁷ g, cioè un decimilionesimo dell'accelerazione di gravità. Per un litro d'acqua che scende verso uno scarico di pochi centimetri, la velocità tangenziale indotta dalla rotazione terrestre è dell'ordine di una frazione di micrometro al secondo. Confrontatela con la velocità di una qualunque perturbazione iniziale (l'acqua che entra dal rubinetto, l'angolazione del lavandino, la forma del foro): siamo a parecchi ordini di grandezza sotto. La direzione del vortice in un lavandino è dunque dominata quasi sempre da come l'acqua è arrivata lì.

L'esperimento che il mito dimenticò

Negli anni Sessanta il fisico Ascher H. Shapiro del MIT volle verificare se, eliminando tutte le altre cause, l'effetto Coriolis fosse visibile. Costruì una piscina circolare di 1,8 metri di diametro a Boston, la riempì con cura, attese 24 ore in modo che ogni moto residuo si dissipasse, e poi aprì lo scarico. Risultato: il vortice apparve antiorario, come previsto, ma solo dopo un'attesa preventiva di un giorno e mezzo per smorzare le correnti residue. L'esperimento replicato a Sydney qualche anno dopo dal gruppo di Lloyd Trefethen ottenne, nelle stesse condizioni di estrema cura, un vortice orario. La fisica era confermata: l'effetto esiste, è piccolissimo, e sotto i contesti di laboratorio sparisce nel rumore.

Cosa succede invece negli uragani

Su scala planetaria l'effetto Coriolis è dominante. Un sistema di bassa pressione largo decine o centinaia di chilometri impiega ore per ridistribuirsi, e in quelle ore la rotazione terrestre incurva sensibilmente le traiettorie dei pacchetti d'aria. È per questo che gli uragani nell'emisfero nord ruotano in senso antiorario visti dall'alto (e quelli a sud in senso orario), che le correnti oceaniche disegnano grandi gyres a forma di virgola, e che i venti alisei convergono verso ovest avvicinandosi all'equatore. Questa convergenza è descritta nel portale didattico della NASA Earth Observatory con simulazioni che mostrano l'effetto a scala continentale.

I bilancieri all'equatore? Sono una performance

Esistono attrazioni turistiche all'equatore (in Ecuador, Kenya, Uganda) dove un imbonitore vi mostra una bacinella che si svuota in due direzioni opposte a pochi metri di distanza dalla linea giallastra dipinta sull'asfalto. Sembra magia, è teatro: la guida muove l'acqua con il mestolo in un senso da un lato e nell'altro dall'altro, e la perturbazione iniziale comanda il vortice. Snopes ha smontato il numero più volte, e la Library of Congress ha pubblicato un dossier didattico per spiegarlo agli insegnanti.

Dove serve davvero conoscere Coriolis

Sapere che la forza di Coriolis esiste è cruciale in artiglieria a lungo raggio (i cannoni della Prima guerra mondiale lo scoprirono a proprie spese), nei voli intercontinentali, nei satelliti, nei sistemi inerziali di navigazione delle navi. È usata nei flussimetri industriali a effetto Coriolis che misurano la portata di un fluido senza parti mobili, sfruttando proprio la deviazione laterale del fluido in un tubo vibrante. Ed è essenziale nei modelli climatici per prevedere la traiettoria dei tifoni e calcolare l'energia trasportata dalle correnti oceaniche.

La morale

La fisica del lavandino è bellissima perché ci ricorda due cose. La prima: un effetto può essere reale e nello stesso tempo invisibile, se è schiacciato da rumore. La seconda: una storia bella si propaga più velocemente di un esperimento controllato. Quando una guida turistica vi promette di mostrarvi la Coriolis a un palmo di distanza, applaudite, ma poi prendete un libro di fluidodinamica e date un'occhiata a quanto vale, davvero, 10⁻⁷ g.