Formazione delle Nuvole
Le nubi sono prodotte dalla condensazione del vapore generato dall’evaporazione dell’acqua sulla superficie terrestre a causa del riscaldamento solare. Il fenomeno si può riassumere come segue:
A causa dell’irraggiamento solare la temperatura della superficie terrestre aumenta. Per conduzione termica il suolo caldo scalda anche l’aria a contatto con esso. Poiché l’aria calda è più leggera di quella fredda, essa si solleva generando una corrente ascensionale e portando con sé l’umidità contenuta. Salendo, l’aria si raffredda adiabaticamente, raggiungendo il punto di saturazione del vapore, il quale pertanto si trasforma in minuscole goccioline di acqua, che galleggiano nell’aria, formando per l’appunto le nubi.
Nel dettaglio, ciò avviene per i seguenti motivi:
1. L’aria viene raffreddata al di sotto del suo punto di saturazione. Ciò avviene quando l’aria arriva a contatto con una superficie fredda, o viene raffreddata adiabaticamente, quando cioè l’aria, muovendosi verso l’alto, si raffredda.
Ciò può avvenire nei seguenti casi: Lungo un fronte meteorologico, caldo o freddo. In questo caso l’aria fredda, più densa, scorre sotto l’aria calda, con la conseguente formazione di ammassi nuvolosi. Quando l’aria soffia lungo il versante di una montagna e si raffredda progressivamente mentre sale verso gli strati più alti dell’atmosfera.
Per convezione, quando una massa d’aria calda si solleva a causa del riscaldamento. Il riscaldamento è di solito dovuto all’irraggiamento solare, ma può essere anche causato da incendi. Quando l’aria calda giunge in contatto con una superficie più fredda, come uno specchio d’acqua fredda.
2. Le nubi possono formarsi anche quando due masse d’aria al di sotto del punto di saturazione si mescolano, ad esempio le nuvolette prodotte dal fiato quando c’è aria fredda, le scie degli aerei o il “fumo di mare” dell’Artide. Il volume di una nuvola è molto grande e la densità dell’aria relativamente calda che trattiene le goccioline d’acqua è più bassa di quelle sottostante, per cui l’aria scorre al di sotto di essa ed è capace di tenerla in sospensione. Le goccioline si formano quando una particella di pulviscolo agisce da nucleo di condensazione; quando si ha una condizione di super saturazione vicina all’800% le goccioline d’acqua stesse possono agire da nuclei di condensazione, ma si tratta di una condizione relativamente rara. Il processo di crescita delle gocce d’acqua in condizioni di saturazione è descritto matematicamente dall’equazione di Mason.
Finché le correnti d’aria nella nuvola e quelle che scorrono sotto riescono a mantenere in sospensione le goccioline, esse continueranno a ingrandirsi; raggiunta la sommità della nuvola, dove le correnti ascendenti divergono, le goccioline ricadono verso il basso a causa della forza di gravità e poi vengono nuovamente portate verso l’alto, creando continui saliscendi, che fanno ulteriormente incrementare le dimensioni delle goccioline. Quando esse raggiungono dimensioni di circa 200 µm, le correnti ascensionali non possono più sostenerle e possono solo cadere: se la nuvola è molto alta e il numero di goccioline urtate è elevato, le gocce possono raggiungere un diametro di 0,5-2 mm o anche di più e allora cadono direttamente come pioggia.
