Douglas Wesley, un senior meteorologo il Programma di cooperazione per la Meteorologia Operativa, di Istruzione e di Formazione (COMETA) presso la University Corporation for Atmospheric Research, spiega:
Immagine: RON HOLLE, Università di Illinois Cloud Catalogo
NUVOLE FLUTTUANTI.Le particelle di acqua e ghiaccio nelle nuvole che vediamo sono semplicemente troppo piccole per sentire gli effetti della gravità. Di conseguenza, le nuvole sembrano galleggiare in aria.
Le nuvole sono composte principalmente da piccole gocce d’acqua e, se fa abbastanza freddo, cristalli di ghiaccio. La stragrande maggioranza delle nuvole che vedi contiene goccioline e / o cristalli troppo piccoli per avere una velocità di caduta apprezzabile. Quindi le particelle continuano a galleggiare con l’aria circostante. Per un’analogia più vicina al suolo, pensa a minuscole particelle di polvere che, se viste contro un pozzo di luce solare, sembrano galleggiare nell’aria.
In effetti, la distanza dal centro di una tipica goccia d’acqua al suo bordo-il suo raggio-varia da pochi micron (millesimi di millimetro) a poche decine di micron (i cristalli di ghiaccio sono spesso un po ‘ più grandi). E la velocità con cui un oggetto cade è legata alla sua massa e alla sua superficie why ecco perché una piuma cade più lentamente di un ciottolo dello stesso peso. Per le particelle che sono approssimativamente sferiche, la massa è proporzionale al raggio cubico (r3); la superficie rivolta verso il basso di tale particella è proporzionale al raggio quadrato (r2). Così, come una piccola goccia d’acqua cresce, la sua massa diventa più importante della sua forma e la goccia cade più velocemente. Anche una grande goccia con un raggio di 100 micron ha una velocità di caduta di soli 27 centimetri al secondo (cm/s). E poiché i cristalli di ghiaccio hanno forme più irregolari, le loro velocità di caduta sono relativamente più piccole.
I moti verticali ascendenti, o correnti ascensionali, nell’atmosfera contribuiscono anche all’aspetto fluttuante delle nuvole compensando le piccole velocità di caduta delle loro particelle costituenti. Le nuvole generalmente si formano, sopravvivono e crescono nell’aria che si muove verso l’alto. L’aria in aumento si espande quando la pressione su di essa diminuisce e l’espansione in aria più sottile e ad alta quota causa il raffreddamento. Un raffreddamento sufficiente alla fine fa condensare il vapore acqueo, che contribuisce alla sopravvivenza e alla crescita delle nuvole. Le nuvole stratiformi (quelle che producono pioggia costante) si formano tipicamente in un ambiente con un movimento ascendente diffuso ma debole (ad esempio, pochi cm/s); le nuvole convettive (quelle che causano acquazzoni e temporali) sono associate a correnti ascensionali che superano alcuni metri al secondo. In entrambi i casi, tuttavia, la risalita atmosferica è sufficiente a negare le piccole velocità di caduta delle particelle nuvolose.
Un altro modo per illustrare la relativa leggerezza delle nuvole è confrontare la massa totale di una nuvola con la massa d’aria in cui risiede. Si consideri una piccola nube ipotetica ma tipica ad un’altitudine di 10.000 piedi, comprendente un chilometro cubo e con un contenuto di acqua liquida di 1,0 grammi per metro cubo. La massa totale delle particelle di nube è di circa 1 milione di chilogrammi, che è approssimativamente equivalente al peso di 500 automobili. Ma la massa totale dell’aria in quello stesso chilometro cubo è di circa 1 miliardo di chilogrammi 1 1.000 volte più pesante del liquido!
Quindi, anche se le nuvole tipiche contengono molta acqua, quest’acqua è sparsa per chilometri sotto forma di minuscole gocce d’acqua o cristalli, che sono così piccoli che l’effetto della gravità su di loro è trascurabile. Così, dal nostro punto di vista sul terreno, le nuvole sembrano galleggiare nel cielo.
Risposta originariamente pubblicata il 31 maggio 1999
