Diventa meteorogolo

L'acqua è presente nell'atmosfera in tutte le fasi (solida, liquida e gassosa ).

La fase solida, oltre che nei ghiacci polari e nella neve, è presente anche nella grandine e nella brina. Anche le nubi oltre 6000 metri circa (cirri ) sono costituite da aghetti di ghiaccio di appena qualche decina di micron (1 micron = 1 millesimo di millimetro).

Allo stato liquido invece l'acqua si trova nell'atmosfera sia  nelle goccioline sferiche ( droplets ) delle nebbie  (diametro 5-10 micron) e delle nubi basse e medie ( diametro 20-60 micron ) sia nelle gocce di pioggia (raindrops; diametro 0.2-5 mm).

Ma la maggior parte dell'acqua in atmosfera è sotto forma di vapore, con una concentrazione media intorno 4000 ppm ( ovvero su  4000 molecole di vapore per ogni milione di molecole d’aria).

Il vapore acqueo è presente quasi esclusivamente nella troposfera e, sebbene la sua concentrazione, oltre che mutevole da un giorno all’altro,  sia, come appena visto,  piuttosto modesta, il suo ruolo è fondamentale per la terra per numerosi motivi:

• senza la condensazione e l’evaporazione non esisterebbero i tipici fenomeni del tempo come  nubi e precipitazioni;
• l’evaporazione da parte delle distese liquide al suolo (mari, laghi, fiumi) e da parte delle piante è - insieme, all’irraggiamento, ai moti turbolenti e ai moti convettivi -  un processo fondamentale per trasferire all’atmosfera il calore solare catturato dal suolo;  
• il grado di stabilità dell’atmosfera (ovvero la sua propensione a favorire, al suo interno,  moti verticali) è legata alla concentrazione di vapore acqueo;    
• droplets e raindrops  hanno un ruolo primario nel  rimuovere gli inquinanti atmosferici, rispettivamente attraverso i meccanismi di rainout e washout. Ma tali processi sono poi però provocano le piogge acide;
• il vapore acqueo e le nubi sono la principale causa dello effetto serra, senza il cui apporto, in termini di calore  restituito alla terra, il pianeta sarebbe in media più freddo di circa 33 gradi;
• la concentrazione di vapore acqueo controlla, insieme alla temperatura e alla ventilazione, il grado di confort o di o disagio fisiologico ambientale avvertito dal  nostro organismo.

I più sono convinti che una goccia di pioggia abbiano una forma più o meno allungata simile ad una mini-pera o ad una lacrima sul viso. In effetti siamo abituati a vederla così rappresentata nei testi di meteorologia, nei libri scolastici, nei manifesti e nei cartelloni pubblicitari, confortati per di più dal fatto che tale è in effetti la forma della goccia di goccia che, sotto i nostri occhi, scivola lentamente verso il basso sul vetro della finestra di casa o sul parabrezza dell’auto. In realtà le cose non stanno proprio così.

Infatti gli scienziati, attraverso l’impiego di macchine fotografe molto sofisticate hanno scoperto che le gocce di pioggia, mentre sono in libera caduta nell’aria, non hanno, come spesso siamo soliti visualizzarla, l’aspetto di una lacrima, bensì la forma di una mini-pagnotta con superficie quasi piatta nella parte rivolta verso il basso. Insomma la goccia sarebbe schiacciata nella sparte inferiore, quella che, nella caduta, avanza verso il suolo. Strano ? Non troppo. Infatti durante la sua caduta, a velocità intorno 3-6 metri al secondo, la goccia viene frenata e contrastata dalla resistenza dell’aria la quale appunto tende a conferirle la tipica forma schiacciata nella parte più avanzata nel senso del moto.

Curiosando

L'arcobaleno è generato dalla dispersione ottica della luce solare che attraversa gocce di pioggia rimaste in sospeso nell’aria dopo un acquazzone. La luce viene prima deviata nel penetrare nella goccia, riflessa sul retro della goccia e ancora deviata come lascia la goccia. La deviazione del raggio uscente rispetto a quello entrante va dai 137 gradi, per il colore rosso, ai 139.5 per il violetto. E’ in tal modo comunque che la luce bianca del raggio incidente viene scomposta nei colori dell’arcobaleno.

I raggi solari ovviamente colpiscono tutte le goccioline presenti in quel momento nell’aria ma, dopo la doppia deviazione da parte delle gocce, raggiungono il nostro occhio soltanto se l’angolo formato tra il raggio uscente che arriva al nostro occhio e quello entrante è di 40-42° . La posizione dell’arcobaleno nel cielo è solo apparente tanto che decresce e si allontana verso l’orizzonte man mano che il sole si innalza nel cielo fino a scomparire quanto il sole è allo zenit. Inoltre, via via che l’osservatore si avvicina, l’arcobaleno sembra allontanarsi perché viene “ricostruito” dalle nuove goccioline di pioggia, più lontane, che soddisfano la condizione dei 42 gradi.

Curiosando

Sotto il Sahara, a centinaia di metri di profondità, sono stipate enormi quantità di acqua dolce, residuo dei tempi in cui le piogge bagnavano con continuità la regione. L’Acquifero Arenario Nubiano, situato al di sotto del Sahara Orientale, rappresenta in particolare una delle più grandi riserve idriche sotterranee del Pianeta: si estende sotto una regione vasta più di 2 milioni di chilometri quadrati, nel sottosuolo di Libia ed Egitto, ad una profondità che varia tra 500 e 3500 metri, e contiene circa 150 mila km3 d’acqua!

L’inclinazione dell’asse di rotazione difatti varia ciclicamente nel corso di migliaia di anni: quando la Terra è maggiormente inclinata rispetto al piano di rotazione, aumenta la differenza tra inverno ed estate, mentre quando il nostro Pianeta è meno inclinato diminuisce anche il contrasto fra la stagione fredda e quella calda.