La nebbia è un inequivocabile sintomo che l’umidità relativa dell’aria in quel luogo e in quell’istante  ha raggiunto il valore del  100%.  Ricordiamo che l’umidità relativa indica non tanto quanti grammi di vapore ci sono nel volume d’aria considerato ma piuttosto quanto l’aria sia più o meno vicina alla saturazione: ad esempio, una umidità relativa del 70% significa che alla massa d’aria manca ancora, a quella temperatura, il 30%, per diventare satura e quindi condensare sotto forma di nebbia o di nube.

La casalinga che, al primo mattino, vuole aprire le finestre per cambiare l’aria, potrebbe di conseguenza pensare che, se lo facesse, l’umidità in casa aumenterebbe.

Niente di più sbagliato!

In effetti negli ambienti chiusi con  una temperatura interna  di 20 °C e umidità relativa intorno 60% - i valori ottimali  dal punto di vista del confort fisiologico -  l’umidità assoluta reale, a quella  temperatura, equivale a circa 12.5 grammi di vapore per  metro cubo di aria. Supponiamo allora che, con tali iniziali condizioni, in una mattina nebbiosa con aria esterna a zero gradi (e quindi umidità assoluta  pari a 4.5 grammi per metro cubo), decidiate di aprire le finestre per il ricambio dell’aria, e supponiamo che, a seguito di tale azione, la temperatura dei locali  scenda fino 10 °C.

Il rimescolamento  tra il metro cubo di nebbiosa aria esterna con contenuto di 4.5 grammi e quella  interna,  inizialmente con 12.5 grammi per metro cubo darà luogo, all’interno dell’ambiente, a una nuova massa d’aria, il cui contenuto di vapore sarà, ovviamente, all’incirca la media dei due valori ovvero circa  9 grammi metro cubo.

Conclusione: l’aria  nei locali appena aerati passerebbe dai 12.5 grammi per metro cubo ad appena  9 grammi: insomma diventerebbe più secca di quella preesistente.

Paradossale, vero? È chiaro allora che le casalinghe che nelle giornate nebbiose non aprono le finestre, nel timore che entri in casa troppa umidità, in realtà compiono un madornale errore!

       I satelliti svelano il curioso effetto degli scarichi delle navi

Gli oceani del Pianeta vengono attraversati, ogni giorno, da un gran numero di grosse navi, nei cui fumi di scarico sono presenti piccolissime particelle di pulviscolo e cenere che favorire la condensazione delle grandi quantità di vapore presenti nello strato d’aria al di sopra della superficie marina: le molecole di vapore difatti si aggregano e condensano in minuscole goccioline d’acqua proprio attorno a queste particelle, che svolgono quindi il ruolo di nuclei di condensazione.

Talvolta, specie se l’atmosfera è molto umida, il fenomeno è così intenso (con la condensazione di grandi quantità vapore acqueo) che lungo il tragitto delle navi, sulla scia dei fumi di scarico, si formano delle vere e proprie bande nuvolose: è quanto ha testimoniato anche il satellite meteorologico GOES-15 da cui proviene questa incredibile immagine che mostra le nuvole che si sono formate sulla scie delle grosse imbarcazioni in navigazione sul settore del Pacifico Settentrionale al largo della California. Alcune delle scie, fotografate dal satellite lo scorso 21 febbraio in una situazione meteorologica in generale tranquilla, sono lunghe più di 1500 chilometri, e descrivono un reticolo nuvoloso decisamente curioso e chiaramente “artificiale”.

Nelle nubi ogni gocciolina ha dimensioni dell’ordine di 30-50 millesimi di millimetro e contiene in media 500 miliardi circa di molecole di vapore. Come è stato possibile metterle insieme? Si potrebbe supporre che là dove si è generata la gocciolina vi siano stati, in tempi brevissimi, miliardi di urti molecolari casuali. Ma si può dimostrare che un simile evento sarebbe possibile soltanto se il numero di molecole di vapore fosse di gran lunga superiore a quello che si riscontra normalmente in natura, in condizioni di saturazione.

In particolare, in 1 cm³ di aria si formerebbe una goccia ogni 1000 anni se la concentrazione di vapore fosse il triplo di quella di saturazione, una goccia al secondo per saturazioni 4 volte superiori e 1000 gocce per concentrazioni quintuple. Sfortunatamente, in natura il vapore acqueo non raggiunge mai sovrasaturazioni così elevate e allora occorre supporre che le gocce di nube si formino con qualche altro processo. In effetti, gran parte delle particelle di pulviscolo atmosferico igroscopico, con dimensioni comprese tra 0.1 e 4 millesimi di millimetro, funge da nucleo di condensazione, ovvero agevola il coagulo delle molecole di vapore acqueo.

Le nuvole sono un tipico esempio di di condenza e evaporazione del vapore acqueo.

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.

Il vapore liberato da oceani, mari, laghi, fiumi e vegetazione viene trasportato verso l’alto dalle correnti aeree ascendenti di varia natura: moti convettivi al di sopra delle superfici più soleggiate, sollevamento forzato sul lato sopravvento agli ostacoli orografici, sollevamento al passaggio di un fronte freddo e o di un fronte caldo, risucchio dell’aria verso l’alto là dove sta passando la bassa pressione di una perturbazione atlantica o nord africana.

     Nell’ascesa verso pressioni via via minori, l’aria si raffredda, per espansione, di 1° C circa ogni 100 metri, fino a raggiungere, prima o poi, la saturazione. A questo punto sarebbe naturale attendersi che, qualora l'ascesa prosegua, l’ulteriore raffreddamento determini la condensazione del vapore acqueo ovvero l’unione delle molecole di vapore eccedente, generando in tal modo goccioline di nube (droplet). Ma come fa la nube a restare sospesa nel cielo? Insomma perché, seppure in modo lento, il peso delle sue goccioline (diametri intorno a 10-50 millesimi di millimetro e concentrazioni di 300-600 milioni per m3)  non la fa cadere verso il suolo?

     Ebbene, in realtà le microscopiche droplets galleggiano nell’aria perché sostenute dalle stesse correnti ascendenti che hanno portato alla formazione della nube stessa.