Mentre può essere allettante dire che la pioggia viene dalle nuvole, puoi anche dire che la pioggia è nuvole, rinunciando a loro sognano di essere vapore acqueo e di ricadere sulla Terra, dove iniziano il loro viaggio attraverso il ciclo delle precipitazioni ancora. Se vuoi una migliore comprensione del motivo per cui la pioggia scende dalle nuvole, inizia con quel ciclo di precipitazioni, il meccanismo attraverso il quale l'acqua si sposta dalla Terra all'atmosfera e viceversa.
Comprendere il ciclo delle precipitazioni
La quantità di acqua disponibile sulla Terra non cambia mai. Ma il suo stato (liquido o gas/vapore) sì, e tutto grazie all'energia termica del sole. Poiché l'acqua liquida viene riscaldata dal sole, riceve energia sufficiente per rompere le sue molecole e trasformarsi in vapore acqueo.
Più calda è l'aria, più vapore acqueo può contenere. Quell'aria calda e satura di umidità sale, insieme al vapore acqueo che contiene, e mentre sale si raffredda. Una volta che l'aria si è raffreddata oltre il "punto di rugiada", si condensa attorno ai "nuclei di condensazione", che di solito sono minuscole particelle di polvere, fumo o persino sale sospese nell'aria. (Se hai mai guardato attraverso un raggio di luce solare e hai visto particelle di polvere danzare nell'aria, è un'ottima visuale.)
Le minuscole goccioline d'acqua che si formano inizialmente sono ciò che vedi come nuvole - e se presti molta attenzione alle nuvole nel cielo, vedrai che si restringono e crescono costantemente in risposta alle forze belligeranti dell'evaporazione e condensazione.
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Il punto di rugiada è la temperatura alla quale c'è più condensazione che evaporazione nell'aria, e quindi il vapore acqueo inizia a condensare e fondersi in goccioline d'acqua che possono cadere sotto forma di pioggia. Il punto di rugiada può variare dagli anni '30 (Fahrenheit) agli anni '80, in rare occasioni. Vedi Risorse per una discussione più lunga sul punto di rugiada rispetto all'umidità media.
Come le nuvole diventano pioggia?
Il vapore acqueo che si è condensato in minuscole goccioline e ha formato nuvole è sulla buona strada per diventare pioggia, ma non è ancora arrivato. Per ora, le gocce d'acqua sono così piccole che le correnti d'aria le tengono in alto, proprio come le particelle di polvere vorticose possono rimanere nell'aria. Ma mentre quelle goccioline continuano a salire, sostenute da corpi in aumento di aria calda, hanno due percorsi per tornare sulla Terra.
Il primo è quando le gocce d'acqua si scontrano e si fondono con altre goccioline, diventando alla fine più pesanti del sollevamento dell'aria intorno a loro, a quel punto cadono attraverso la nuvola. Oppure, attraverso qualcosa chiamato processo Bergeron-Findeisen-Wegener, il processo di precipitazione del ghiaccio o semplicemente il processo Bergeron, le goccioline salgono in alto abbastanza da congelarsi in cristalli di ghiaccio, attirando più vapore acqueo a se stessi e crescendo rapidamente finché non sono abbastanza pesanti da cadere come neve o sciogliersi e cadere come pioggia.
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Lo sapevate? Le gocce d'acqua che cadono dalle nuvole – in altre parole, la pioggia – hanno la forma meno del gocciolamento di un rubinetto e più di una pallina. Man mano che crescono, risentono della resistenza dell'aria e iniziano ad assomigliare più a un panino per hamburger oa un fagiolo; e se diventano abbastanza grandi, si rompono in goccioline più piccole.
Come viene la pioggia dalle nuvole?
Una volta che una goccia d'acqua fa il salto dalla nuvola verso la Terra, arriva con lo splatter senza cerimonie di una goccia di pioggia. Generalmente. Ma a seconda delle condizioni atmosferiche può arrivare anche sotto forma di pioggia gelata, nevischio (granuli di ghiaccio misti a pioggia o neve), grandine o ovviamente neve.
Puoi anche vedere molti diversi tipi di pioggia, come può dirti chiunque abbia sperimentato le nebbie persistenti dell'Irlanda o il tonante acquazzone dei tropici. La forma che assume la pioggia è influenzata non solo dalle condizioni atmosferiche come la temperatura dell'aria, ma anche dalle forme del terreno. Ad esempio, le zone costiere collinari sono spesso più umide delle zone costiere pianeggianti perché quando l'aria umida proveniente dall'oceano sale per superare le colline, si condensa abbastanza da far cadere la pioggia.
Alcune delle piogge più spettacolari possono verificarsi quando i fronti meteorologici, o masse di aria calda e fredda, si scontrano. Quando ciò accade, la massa d'aria calda – e l'acqua che trasporta – si solleva e supera l'aria del fronte freddo. Quando tutta quell'aria calda sale, si raffredda abbastanza da permettere al vapore acqueo di condensarsi e cadere sotto quella che può diventare una pioggia intensa e pesante. Quando le condizioni sono corrette, questo può anche essere il meccanismo che fa partire un temporale estivo.
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I temporali sono causati da masse di aria calda che si alzano, sia a causa di fronti meteorologici in collisione, topografia montuosa o correnti ascensionali di aria calda causate dal sole. Se c'è abbastanza aria calda che sale per continuare ad alimentare energia nella nuvola, la combinazione di calore che sale verso l'alto, l'aria umida e l'aria secca e fredda che scende verso il basso creano il ciclo di aria su e giù che forma una cellula temporalesca.
Che tipo di "pioggia" è?
Come già sapete, le precipitazioni possono scendere sulla Terra in molti modi e parole come "nebbia", "nebbia", "piovigine" o "nuvolone" non sono solo descrittive, ma hanno anche definizioni scientifiche per la dimensione delle gocce d'acqua, la velocità della loro caduta, i pollici di precipitazione all'ora e la loro densità o quante gocce ci sono in un piede quadrato. Dalla precipitazione più leggera alla più pesante, questi termini sono:
- Nebbia
- Nebbia
- pioggerella
- Pioggia leggera
- Pioggia moderata
- Pioggia forte
- Pioggia eccessiva
- nubifragio
Quindi, quando il tuo amichevole meteorologo televisivo dice che "là fuori piovono cani e gatti", sono abbelliti a bit - ma se dicono che puoi aspettarti "una pioggia eccessiva", in realtà stanno facendo una scientifica dichiarazione.
Quanta pioggia c'è, comunque?
È una domanda complicata. Ecco un fatto impressionante: secondo l'indagine geologica degli Stati Uniti, sugli Stati Uniti continentali cade una quantità di pioggia sufficiente a coprire la terra con 30 pollici d'acqua.
Detto questo, i modelli di pioggia variano enormemente di anno in anno e tra le aree geografiche. Ad esempio, secondo l'U.S. Geological Survey, il record per la maggior parte delle piogge in un anno è detenuto da la città di Cherrapunji, in India, che ha ricevuto ben 905 pollici (più di 75 piedi) di pioggia in 1861. Il record per la più alta piovosità media annua appartiene al monte. Waialeale, Hawaii, con una media di circa 450 pollici di pioggia ogni anno.
Esistono anche gli estremi opposti: sempre secondo l'indagine geologica degli Stati Uniti, un periodo senza pioggia ad Arica, in Cile, è durato 14 anni. Sono più di 5.000 giorni di siccità, il che fa sembrare quasi mite una siccità di 767 giorni a Bagdad, in California, all'inizio degli anni '10.
Con questo in mente, potresti non essere sorpreso di sapere che parti del Sud America (specialmente in Cile) e parti della California sono ufficialmente deserti. Ma sapevi che anche vaste distese di terra sopra il Circolo Polare Artico sono soprannominate deserti a causa delle loro scarse precipitazioni? Questi includono vaste aree della Groenlandia, del Canada e della Siberia. Anche gran parte dell'Antartide è considerata un deserto.
Come si misurano i tuoi modelli di pioggia locali? Vedi Risorse per una mappa delle precipitazioni medie negli Stati Uniti.