Gent.le lettore,
la domanda che ha posto riguarda un tema a mio avviso particolarmente interessante, ovvero le interazioni tra l'atmosfera del nostro pianeta e lo spazio interplanetario. Inoltre, indirettamente ma naturalmente, la sua domanda porta ad un'altra di estrema attualità che riguarda i cambiamenti climatici globali e le cause che li determinano.
Premetto che una descrizione unica ed inequivocabile degli effetti prodotti dai raggi cosmici sulla formazione ed evoluzione delle nubi troposferiche non esiste. Molte sono le ipotesi, molti sono anche i dati raccolti ed analizzati e parecchi anche i lavori scientifici pubblicati, ma la complessità dei meccanismi che portano alla formazione e dissipazione dei diversi tipi di nubi fa si che è molto difficile scorporare l'effetto prodotto dai raggi cosmici rispetto alle altre cause di formazione. Perciò, per coerenza con l'oggettività che sta alla base della ricerca scientifica e alla comunicazione dei suoi risultati, dovrò risponderle esclusivamente sintetizzando le principali idee e convincimenti che gli addetti ai lavori hanno sul tema in questione, citando alcune letture dalle quali partire per ulteriori approfondimenti.
L'idea che i raggi cosmici, di cui assumo lei conosca la definizione visto che li cita nella domanda, possano influenzare la formazione delle nubi, ma anche le precipitazioni, sul nostro pianeta risale a parecchi decenni or sono quando venne scoperto che la condensazione del vapore acqueo nelle goccioline di acqua che compongono le nubi è un complesso processo che coinvolge non solo macroscopici fenomeni dinamici, ma anche importanti meccanismi microscopici che possono essere condizionati dall'interazione tra raggi cosmici e la materia costituente la nostra atmosfera. Inoltre alcune considerazioni in merito alla questione erano state proposte già alla fine del secolo XIX, ma si trattava prevalentemente di speculazioni scientifiche non supportata da misure.
La condensazione del vapore acqueo nelle nubi avviene attorno a delle particelle materiali di dimensioni microscopiche, per esempio aerosol cristalli di sali, pollini ecc. che vengono chiamati nuclei di condensazione.
I raggi cosmici galattici (GCRs), che hanno energie superiori ai 100 Mev, e la cascata di particelle elementari che essi producono penetrando l'atmosfera, sono ritenuti la causa principale della ionizzazione dell'atmosfera terrestre [4]. Inoltre il campo magnetico solare scherma parzialmente il nostro pianeta da tali particelle, ma tale campo è soggetto a variazioni in funzione dell'attività del sole, quindi il flusso di GCRs varia nel tempo [3]. Anche il campo magnetico terrestre agisce sul moto dei raggi cosmici, favorendone la concentrazione in circoscritte aree del pianeta.
Quindi i raggi cosmici, ionizzando l'aria sono supposti favorire il processo di condensazione del vapore acqueo sui nuclei di condensazione oltre che ad agevolare la formazione dei nuclei stessi. I raggi cosmici sono ritenuti anche responsabili dell'alterazione delle proprietà elettriche delle nubi, in particolare quelle non temporalesche, e secondo certi autori, l'elettrificazione delle nubi risulta importante per l'efficienza con cui si formano i cristalli di ghiaccio nelle nubi stesse [6].
Collegando le considerazioni qui sopra esposte, ne consegue che i raggi cosmici possono condizionare la formazione delle nubi e di conseguenza anche le precipitazioni. Evidentemente la deduzione che è coerente dal punto di vista teorico, necessita di riscontri sperimentali o osservativi. Per questo motivo le misure del flusso di raggi cosmici raccolte negli ultimi decenni sono state confrontate con misure di copertura nuvolosa e precipitazioni.
Alcuni studi sulla copertura nuvolosa globale, o di aree del pianeta opportunamente selezionate [2], sostengono che la variabilità climatica di alcuni punti percentuali sulla copertura nuvolosa può essere attribuita ai raggi cosmici galattici [5]. Spesso di tali studi viene contestato il metodo di analisi dei dati, perciò alcuni studiosi, applicando metodi alternativi, concludono che non c'è una evidenza statistica della correlazione tra la formazione di nubi e il flusso di raggi cosmici [1].
Quindi, ci sono degli scienziati che propongono i raggi cosmici come i principali responsabili di piccole variazioni del flusso radiativo solare, che è la causa principale dei moti troposferici, quindi dell'evoluzione del tempo meteorologico e dei cambiamenti climatici.
Evidentemente queste considerazioni suggeriscono il confronto dell'effetto climatico dei raggi cosmici con quello antropogenico considerato responsabile dei cambiamenti climatici dell'ultimo secolo e di quelli previsti per il futuro. Tale confronto non resta solo sul piano scientifico, bensì non di rado viene utilizzato impropriamente per rinforzare o indebolire le tesi contrapposte riguardanti gli effetti delle attività umane sul clima futuro.
Sperando che queste poche righe possano soddisfare la sua domanda o almeno le siano d'aiuto per ulteriori approfondimenti, la saluto cordialmente.

Dario Giaiotti
Alcuni riferimenti bibliografici.
[1]The influence of solar activity and cosmic rays on precipitation budget in different regions of the planet.
S. Khorozov, V. Budovy, I. Martin, V. Medvedev, V. Belogolov
European Meteorological Society Annual meeting 2008

[2] Cosmic rays modulation of the cloud effects on the radiative flux in the Southern Hemisphere Magnetic Anomaly region.
L.E.A. Vieira and L. Silva.
Geophysical Research Abstracts, Vol. 8, 00305, 2006
EGU06-A-00305 European Geosciences Union 2006

[3] Natural Global Cooling Theory vs. Man-Made Global Warming Theory
James A. Marusek (tunga@custom.net) 13 July 2007 (found on the web)

[4] Carslaw K.S., R.G. Harrison and J. Kirkby, 2003. Cosmic rays, clouds and climate,
Science, 298, 5599, 1732-1737.

[5] Todd, M.C. and Kniveton, D.R., 2001: Changes in cloud cover associated with Forbush
decreases of galactic cosmic rays. Journal of Geophysical Research, 106 (D23): 32031-
32041 .

[6] Tinsley B. A. 2000,Space Sci. rev., 94, 231