Perché le nuvole non cadono

Poiché le nuvole sono costituite da goccioline d'acqua di peso specifico superiore a quello dell'aria, non dovrebbero essere sostenute dalla spinta di Archimede. Perché allora "galleggiano" nell'aria e non cadono al suolo?
Daniele Signori
10 maggio 2004
La sua osservazione sulla sospensione delle nubi in aria è rilevante e ci permette di esaminare un fatto che alla maggior parte della gente appare estremamente naturale da non necessitare una spiegazione razionale. Si tratta di un tipico esempio di come l'abitudine all'osservazione di un fenomeno estremamente comune renda la sua comprensione generalmente poco stimolante o perfino superflua.

Giustamente, nella sua domanda, lei evidenzia che la nube è il risultato della condensazione del vapor acqueo presente nell'aria. Tale condensazione avviene tramite un processo fisico noto piuttosto bene che dà origine a delle goccioline d'acqua attorno a delle particelle microscopiche sospese nell'atmosfera, dette "nuclei di condensazione", le cui dimensioni sono mediamente inferiori al micron (un milionesimo di metro). La condensazione dell'acqua sui nuclei di condensazione si manifesta se le condizioni ambientali lo consentono, cioè quando l'aria è satura di vapor acqueo. In quota, dove si generano le nubi che noi vediamo, nella quasi totalità dei casi, queste condizioni si ottengono grazie a dei moti ascendenti dell'aria, i quali causano una diminuzione della temperatura (per espansione adiabatica) e quindi il raggiungimento della condizione di saturazione.

Certamente la gocciolina, che è composta sostanzialmente d'acqua, ha una densità superiore a quella dell'aria che la circonda, quindi per effetto della forza di gravità tenderebbe a cadere verso il suolo. Va però tenuto conto della presenza dei moti verticali dell'aria nella quale la gocciolina si forma, i quali tendono a spingere la gocciolina verso l'alto. È la risultante della forza di gravità e della forza esercitata sulla goccia dall'aria ascendente che determina il moto della gocciolina stessa. Le nubi che noi osserviamo sono il risultato del continuo moto delle goccioline che la formano.

Quindi a noi le nubi sembrano galleggiare, ma in realtà noi osserviamo macroscopicamente il movimento di numerosissime goccioline che si formano, si ingrossano, si dissolvono a seconda delle condizioni ambientali in cui si trovano. Quando vediamo una nube con notevole sviluppo verticale, come un "cumulo" o un "cumulonembo", il cui aspetto è maestoso, stiamo in realtà osservando una porzione di atmosfera nella quale sono presenti notevoli moti ascendenti le cui velocità sono di diversi metri al secondo. In quei casi le goccioline d'acqua hanno dimensioni che variano da poche decine di micron a frazioni di millimetro e si muovono prevalentemente verso l'alto, mentre a noi pare che l'intera nube sia un enorme struttura galleggiante nell'aria.

La stessa cosa vale per quella parte di nubi temporalesche molto scure che hanno la forma di veli cupi che scendono dalle nubi e si protendono verso il suolo. Si tratta di gocce d'acqua molto grosse, che non essendo più sostenute dai moti ascendenti dell'aria, cadono a causa della predominanza della forza di gravità. È pioggia a tutti gli effetti che in alcuni casi non giunge neppure al suolo in quanto evapora durante il tragitto in discesa. Del fatto che le nubi cumuliformi siano l'espressione di una situazione dinamica molto complessa, ce ne possiamo accorgere osservando per alcuni minuti tali nubi. Esse sono parecchio mutevoli e nel caso siano temporalesche hanno tempi di vita media inferiori all'ora.
Le stesse considerazioni si possono fare anche per gli altri tipi di nubi che vivono più a lungo. Ne sono un esempio i "cirri", nubi molto alte che sono composte da cristalli di ghiaccio. In quel caso i moti verticali sono meno intensi di quelli presenti nelle nubi convettive, ma il principio che permette la loro esistenza è lo stesso.
Dario B. Giaiotti CRMA - Centro Regionale di Modellistica Ambientale - ARPA FVG

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