I "germi" di congelamento e la coalescenza

La pioggia può cadere in maniera intensa, oppure sottoforma di una debole pioviggine, così come la neve. A volte la gente scrutando il cielo, vede grossi nuvoloni scuri e pensa che siano forieri di pioggia; invece, come per incanto, si dissolvono senza lasciar cadere nemmeno una goccia.

Prima di capire i meccanismi che danno luogo alla pioggia, cerchiamo di spiegare come si formano le nubi. Quando una massa di vapore acqueo tende a salire, questa si raffredda in media di 1° ogni 100 metri. Nell'immaginario comune, a questo punto, si pensa che le particelle di vapore acqueo si uniscano in seguito al raffreddamento indotto dalla quota, formando le goccioline di una nube. In realtà il processo non avviene in questo modo e soprattutto in maniera spontanea; infatti le particelle di vapore acqueo hanno bisogno di una sorta di "collante" che le unisca, altrimenti ciò non potrebbe avvenire; ecco entrare in scena i "nuclei di condensazione".

Queste particelle di pulviscolo atmosferico, che hanno dimensioni variabili da 0,1 a 4 micron, permettono l'aggregazione delle particelle di vapore acqueo e la formazione delle nubi. Le goccioline che si formano all'interno di una nube hanno diametri variabili da 10 a 50 micron e la leggerezza consente loro di rimanere sospese in aria.

Se la temperatura di una nube risulta al di sotto dello zero di qualche grado, le goccioline al suo interno non si solidificano, ma rimangono liquide, determinando il fenomeno della "sopraffusione". Solo se la temperatura all'interno della nube scende fino a -30° o -40° si ha la formazione dei cristalli di ghiaccio, ma questo avviene soltanto in alta quota.

Se esaminiamo una nube a sviluppo verticale, notiamo che la sua sommità può arrivare fino a quote considerevoli. Questo, ovviamente, determina il suo congelamento e la nascita di microscopici "germi di ghiaccio", che si accrescono a spese del vapore acqueo dell'ambiente. Questi cominciano a collidere tra di loro, attraversando la nube, formando degli agglomerati di cristalli che comunemente vengono chiamati fiocchi di neve.

Essendo più pesanti cominciano a cadere verso terra e nel loro cammino attraggono a sè altri cristalli che ingrandiscono sempre di più il fiocco fino a farlo cadere al suolo. Qualora la temperatura fosse superiore allo zero negli strati prossimi al suolo, questi fiocchi fondono e si ha la pioggia.

Può capitare, inoltre, che le correnti ascensionali all'interno della nube siano molto forti. In questo caso i fiocchi di neve formatisi nella sommità della nube non riescono subito ad arrivare al suolo, ma vengano di nuovo portati in quota. Questo può avvenire più volte. Questi continui passaggi dal basso all'alto e dall'alto al basso, oltre che ingrandirli, conferiscono loro un aspetto "a pallina". Queste palline di neve, poi, diventano pesanti e quando la corrente ascendente non riesce più a trascinarli di nuovo in quota, precipitano al suolo. Se la temperatura al suolo è sufficientemente bassa toccano terra come "gragnola".Se invece vi è uno strato di aria calda in prossimità del suolo questi fondono e si hanno i goccioloni enormi dei temporali.

Da questa analisi si evince, quindi, che per far piovere in maniera copiosa occorre che i cristalli di ghiaccio scatenino il processo sopra descritto. In alcuni casi, tuttavia, la pioggia può avvenire per la semplice collisione di goccioline all'interno della nube non predisponendo la formazione dei germi di ghiaccio. Questo fenomeno, detto di "coalescenza", è in stretto rapporto con la densità di una nube.

Le goccioline più grandi presenti al suo interno attirano quelle più piccole, determinandone un loro ulteriore ingrossamento. Il tutto viene agevolato da nuclei di condensazione giganti, come le particelle di sale marino, che aiutano queste collisioni.

Quando una goccia non riesce più a rimanere sospesa in aria per il troppo peso, precipita al suolo come pioggia. Da notare che, in questo caso, la goccia di pioggia in partenza non si presenta solida, ma già liquida.