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Gli aerosol e la formazione delle nuvole
Il secondo blog della nostra serie si sofferma sul legame degli aerosol con le nuvole. Come nascono le svariate nuvole che si possono ammirare nel cielo? Quale è il ruolo degli aerosol?
La formazione delle nuvole
Nell’atmosfera è presente vapore acqueo, ovvero acqua in forma gassosa. Quando l’aria è satura il vapore acqueo condensa in goccioline, ossia in acqua sotto forma liquida. Le molecole di acqua (H2O) necessitano tuttavia di un nucleo di condensazione, su cui depositarsi, per formare le goccioline. Nelle nostre case e nelle nostre automobili l’acqua condensa sulla superficie delle finestre; nell’atmosfera è invece la superficie degli aerosol a fungere da substrato sulle quali le molecole di acqua possono iniziare a depositarsi. All’origine di ogni goccia di pioggia o di ogni cristallo di ghiaccio vi è quindi un aerosol. Le goccioline di pioggia e i cristallini di ghiaccio in seguito crescono, sostenuti da diversi processi fisici, dando vita a gocce di pioggia o fiocchi di neve. L’immagine in basso mostra come una fonte locale di aerosol (in questo caso un incendio) possa essere messa in evidenza dalla formazione di una nuvola (in quel caso l’aria era prossima alla saturazione).
L’efficacia degli aerosol a fungere da nuclei di condensazione dipende dal tipo di aerosol. Le fuliggini contribuiscono solo in misura ridotta alla formazione delle nubi, mentre gli aerosol igroscopici, come i sali marini o i composti contenenti solfato, favoriscono la condensazione dell’acqua. In generale, maggiore è la dimensione di un aerosol, maggiore è il suo contributo alla formazione di gocce di acqua.
Le nuvole di ghiaccio
A dipendenza della temperatura dell’aria, le nuvole sono costituite da gocce di acqua o da cristallini di ghiaccio. Vi sono poi anche forme miste, in cui convivono sia goccioline d’acqua sia cristallini di ghiaccio. L’acqua pura gela nell’atmosfera libera solo a temperature inferiori a -36 °C. Determinati aerosol, come quelli di origine vegetale o le polveri minerali sono particolarmente attivi come nuclei di condensazione del ghiaccio, denominati in questo caso nuclei di glaciazione, e consentono la formazione di nubi di ghiaccio a una temperatura più elevata (tra 0 °C e -35 °C). Alcuni batteri attivi sulle piante (come ad esempio il pseudomonas syringae o l’erwinia herbicola) sono in grado di sopravvivere a basse temperature perché si proteggono dal freddo creandosi uno strato di ghiaccio tutt’attorno. Questi batteri inoffensivi per l’uomo sono presenti in modo naturale nell’atmosfera e hanno una forte capacità di fungere da nuclei di glaciazione. Talvolta sono utilizzati anche per migliorare l’efficacia dei cannoni per la produzione di neve.
La formazione delle precipitazioni
La pioggia si forma quando le piccole e microscopiche goccioline sono cresciute fino al punto da formare gocce più grandi e pesanti che non sono più sostenute dall’aria e iniziano a cadere verso terra. L’aumento delle dimensioni (e del peso) avviene attraverso i processi di condensazione, coalescenza (amalgama di due o più goccioline), aggregazione o quale conseguenza dell’effetto di Bergeron-Findeisen. Quest’ultimo fenomeno, meno conosciuto ai non specialisti, si produce quando nella nuvola coesistono goccioline di acqua e cristallini di ghiaccio: poiché la pressione di saturazione del ghiaccio è inferiore a quella dell’acqua, le molecole di acqua in forma liquida evaporano per condensare sui cristalli di ghiaccio. Questi diversi processi consentono alle goccioline delle nuvole di diventare delle gocce di “grandi” dimensioni, fino a raggiungere così un peso sufficiente per poi precipitare sotto forma di pioggia o di neve, a dipendenza della temperatura.
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