Scienze della Terra

Obiettivi della lezione

• Discutere la differenza tra tempo e clima.
• Descrivere la relazione tra temperatura e umidità dell’aria, compreso il concetto di punto di rugiada.
• Elenca le basi dei diversi tipi di nuvole e ciò che indicano sul tempo attuale e futuro.
• Spiega come si formano i diversi tipi di precipitazioni.

Vocabolario

• nuvola
• punto di rugiada
• umidità relativa

Introduzione

Se qualcuno in tutto il paese ti chiede com’è il tempo oggi, devi considerare diversi fattori. La temperatura dell’aria, l’umidità, la velocità del vento, la quantità e i tipi di nuvole e le precipitazioni fanno tutti parte di un accurato bollettino meteorologico. In questo capitolo, potrete conoscere molte di queste caratteristiche in modo più dettagliato.

Che cos’è il tempo e il clima?

Il tempo è ciò che sta accadendo nell’atmosfera in un luogo particolare in un momento particolare. Il tempo può cambiare rapidamente. Di un luogo dipende dal meteo:

• temperatura dell’aria
• pressione dell’aria
• fendinebbia
• umidità
• copertura nuvolosa
• precipitazione
• velocità e direzione del vento

Tutti questi sono direttamente correlati alla quantità di energia che è nel sistema e che l’energia è. La fonte ultima di questa energia è il sole.

Il clima è la media del tempo di una regione nel tempo. Il clima per un luogo particolare è costante e cambia solo molto lentamente. Il clima è determinato da molti fattori, tra cui l’angolo del Sole, la probabilità di copertura nuvolosa e la pressione dell’aria. Tutti questi fattori sono legati alla quantità di energia che si trova in quella posizione nel tempo.

Umidità

L’umidità è la quantità di vapore acqueo nell’aria in un punto particolare. Di solito usiamo il termine per indicare l’umidità relativa, la percentuale di vapore acqueo che un certo volume d’aria sta trattenendo rispetto alla quantità massima che può contenere. Se l’umidità oggi è dell ‘80%, significa che l’aria contiene l’ 80% della quantità totale di acqua che può contenere a quella temperatura. Cosa succederà se l’umidità aumenta a più del 100%? L’acqua in eccesso condensa e forma precipitazioni.

Poiché l’aria calda può contenere più vapore acqueo dell’aria fredda, aumentare o abbassare la temperatura può modificare l’umidità relativa dell’aria (figura sotto). La temperatura alla quale l’aria si satura di acqua è chiamata punto di rugiada dell’aria. Questo termine ha senso, perché l’acqua si condensa dall’aria come rugiada, se l’aria si raffredda durante la notte e raggiunge il 100% di umidità.

Nuvole

Le nuvole hanno una grande influenza sul tempo:

• impedendo alla radiazione solare di raggiungere il suolo.
• assorbendo il calore che viene riemesso dal terreno.
• come fonte di precipitazioni.

Quando non ci sono nuvole, c’è meno isolamento. Di conseguenza, i giorni senza nuvole possono essere estremamente caldi e le notti senza nuvole possono essere molto fredde. Per questo motivo, le giornate nuvolose tendono ad avere un intervallo di temperature inferiore rispetto alle giornate limpide.

Le nuvole si formano quando l’aria raggiunge il suo punto di rugiada. Ciò può avvenire in due modi: (1) La temperatura dell’aria rimane la stessa ma l’umidità aumenta. Questo è comune in luoghi caldi e umidi. (2) L’umidità può rimanere la stessa, ma la temperatura diminuisce. Quando l’aria si raffredda abbastanza da raggiungere il 100% di umidità, si formano gocce d’acqua. L’aria si raffredda quando entra in contatto con una superficie fredda o quando si alza.

L’aria ascendente crea nuvole quando è stata riscaldata a o vicino al livello del suolo e poi viene spinta su una montagna o catena montuosa o viene spinta su una massa d’aria fredda e densa.

Il vapore acqueo non è visibile a meno che non si condensa per diventare una nuvola. Il vapore acqueo si condensa attorno a un nucleo, come polvere, fumo o un cristallo di sale. Questo forma una piccola goccia liquida. Miliardi di queste gocce d’acqua insieme formano una nuvola.

Le nuvole sono classificate in diversi modi. La classificazione più comune utilizzata oggi divide le nuvole in quattro gruppi di nuvole separati, che sono determinati dalla loro altitudine (Figura sotto).

Nuvole alte

Le nuvole alte (figura sotto) si formano da cristalli di ghiaccio dove l’aria è estremamente fredda e può contenere poco vapore acqueo. Cirrus, cirrostratus e cirrocumulus sono tutti nomi di nuvole alte.

Le nuvole di cirrocumulo sono piccoli sbuffi bianchi che ondulano nel cielo, spesso in file. I cirri possono indicare che sta arrivando una tempesta.

Nuvole medie

Le nuvole medie, comprese le nuvole altocumulus e altostratus, possono essere costituite da gocce d’acqua, cristalli di ghiaccio o entrambi, a seconda delle temperature dell’aria (Figura sotto).

Le nuvole di altostrato spesse e larghe sono grigie o blu-grigie. Spesso coprono l’intero cielo e di solito significano che sta arrivando una grande tempesta, che porta molte precipitazioni.

Nuvole basse

Le nuvole basse (figura sotto) sono quasi tutte gocce d’acqua. Le nuvole di Stratus, stratocumulus e nimbostratus sono comuni nuvole basse.

Le nuvole di Nimbostratus sono spesse e scure. Portano pioggia costante o neve.

Nuvole verticali

Le nuvole con il prefisso ‘cumulo-‘ (Figura sotto) crescono verticalmente invece che orizzontalmente e hanno le loro basi a bassa quota e le loro cime ad alta o media altitudine. Le nuvole crescono verticalmente quando forti correnti d’aria salgono verso l’alto.

Una guida online allo sviluppo del cloud e ai diversi tipi di cloud dell’Università dell’Illinois si trova qui: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/home.rxml.

Nebbia

La nebbia (figura sotto) è una nuvola situata al suolo o vicino al suolo . Quando l’aria umida vicino al terreno si raffredda sotto il suo punto di rugiada, si forma la nebbia. I diversi tipi di nebbia che ogni forma in modo diverso.

• La nebbia di radiazione si forma di notte quando i cieli sono chiari e l’umidità relativa è alta. Mentre il terreno si raffredda, lo strato inferiore dell’aria si raffredda sotto il suo punto di rugiada. La nebbia di Tule è una forma estrema di nebbia di radiazione trovata in alcune regioni.
• San Francisco, California, è famosa per la sua nebbia estiva. L’aria calda e umida dell’Oceano Pacifico soffia sulla fredda corrente californiana e si raffredda al di sotto del suo punto di rugiada. Le brezze marine portano la nebbia onshore.
• La nebbia di vapore appare in autunno quando l’aria fresca si muove su un lago caldo. L’acqua evapora dalla superficie del lago e si condensa mentre si raffredda, apparendo come vapore.
• L’aria calda e umida viaggia su una collina e si raffredda al di sotto del suo punto di rugiada per creare una nebbia in salita

KQED: Scienza sul POSTO: La scienza della nebbia

I livelli di nebbia stanno diminuendo lungo la costa della California mentre il clima si riscalda. Il cambiamento nella nebbia può avere grandi cambiamenti ecologici per lo stato. Ulteriori informazioni su: http://science.kqed.org/quest/video/science-on-the-spot-science-of-fog/.

Precipitazioni

Le precipitazioni (figura sotto) sono una parte estremamente importante del tempo. Alcune forme di precipitazione in atto .

Le precipitazioni più comuni provengono dalle nuvole. Gocce di pioggia o neve crescono mentre cavalcano le correnti d’aria in una nuvola e raccolgono altre gocce (Figura sotto). Cadono quando diventano abbastanza pesanti da sfuggire alle crescenti correnti d’aria che li trattengono nella nuvola. Un milione di goccioline di nuvole si combinano per fare solo una goccia di pioggia ! Se le temperature sono fredde, la goccia colpirà il terreno come un fiocco di neve.

Altri tipi meno comuni di precipitazioni sono nevischio (Figura sotto).

Una guida online dell’Università dell’Illinois a diversi tipi di precipitazioni è vista qui: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/cld/prcp/home.rxml.

Riepilogo della lezione

• Diverse temperature dell’aria creano celle di convezione.
• L’aria che sale in una cella di convezione può raffreddarsi abbastanza da raggiungere il suo punto di rugiada e formare nuvole o precipitazioni se l’umidità è abbastanza alta.
• Nuvole o nebbia possono formarsi se l’aria più calda incontra una superficie del terreno più fredda. La temperatura e l’umidità dell’aria determinano anche quali tipi di nuvole e precipitazioni si formano.
• Diversi fattori giocano un ruolo nella creazione di tempo piacevole o scomodo, come ad esempio quando potrebbe essere caldo e secco o caldo e umido.

Domande di riesame

1. Quali fattori devono essere inclusi in un bollettino meteorologico completo?

2. Se Phoenix, Arizona, vive una giornata fresca e umida a giugno (quando il clima è solitamente caldo e secco), significa che il clima della regione sta cambiando?

3. Cosa succede quando un lotto di aria raggiunge il suo punto di rugiada? Qual è la temperatura?

4. Che effetto hanno le nuvole sul tempo?

5. Sei in piedi in una posizione che è chiara al mattino, ma nel pomeriggio ci sono temporali. Non c’è vento durante il giorno, quindi i temporali si accumulano direttamente sopra di te. Descrivi come questo accade.

6. Quali sono i quattro diversi gruppi di cloud e come vengono classificati?

7. Come si forma il nevischio? Come si forma la glassa?

8. Quali circostanze devono essere presenti perché enormi palle di grandine crescano e poi cadano a terra?

Punti da considerare

• Quando pensi al tempo, quali fattori consideri importanti?
• In che modo le differenze di temperatura, umidità e pressione dell’aria creano condizioni meteorologiche diverse?
• Pensa ai tipi di tempo descritti in questa lezione. Immagina i tipi di tempo che non hai sperimentato, guarda le foto e chiedi ad amici e parenti che hanno vissuto in altri luoghi come è il loro tempo.