Didattica: i temporali, cosa sono e come si formano
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Sebbene siano più conosciuti per i forti bagliori dei lampi ed il fragoroso rombo dei tuoni, i temporali svolgono essenzialmente il ruolo di pompe termiche, per la terra. Essi trasferiscono calore dalla superficie terrestre nell’atmosfera, da dove può essere irradiato di nuovo nello spazio. Senza questo scambio, che funziona da regolatore, un terzo dell’energia solare assorbita dalla terra resterebbe intrappolata in superficie, aumentando la temperatura media del globo di circa 11°C.Capirete dunque che i temporali non solo causano danni e vittime ma sono di straordinaria importanza per la vita sulla terra. Questa notevole capacità dei temporali è in massima parte dovuta alle proprietà termiche dell’acqua: evaporando in superficie, l’acqua raffredda la terra trasportando nell’atmosfera calore, denominato calore latente. In un temporale questo vapore condensandosi porta alla formazione di nubi torreggianti, liberando il calore latente ad un’altezza di circa 8000 metri. Tutte le tempeste con pioggia trasferiscono calore nell’atmosfera in questo modo, ma i temporali sono i più attivi per l’enorme altezza delle loro nubi (un cumulonembo, alle nostre latitudini, può raggiungere i 10-11 km di altezza).
Un temporale inizia quando a bassa quota particelle d’acqua umida e calda cominciano a salire per convezione: assorbendo calore esse si espandono e perdono densità, poi si alzano attraverso l’aria più fredda e pesante. La salita di queste particelle inizia spesso per un riscaldamento diversificato della superficie terrestre; l’aria al di sopra di una foresta assolata, ad esempio, sale per convezione; le particelle possono anche venir sollevate meccanicamente, in genere da un vento che soffia a bassa quota al di sopra di una catena montuosa. Come tutti i gas in espansione, però, le particelle che risalgono si raffreddano quando la loro pressione diminuisce; questo effetto viene solo parzialmente controbilanciato sopra la linea di condensazione, quando il calore latente nel vapore acqueo viene liberato dalla formazione delle nubi cumuliformi. Il loro futuro dipende dall’andamento della temperatura a diverse altezze nell’atmosfera.
In inverno la temperature dell’aria in quota di solito scende più lentamente di quella delle particelle in risalita, determinando un’atmosfera stabile. Le particelle diventano più fredde dell’aria circostante e la convezione si arresta (dunque niente temporali).
In estate, invece, in prossimità del suolo l’aria si scalda notevolmente, mentre in quota resta fredda, cosicchè il gradiente termico verticale diventa molto elevato. Quando la temperatura scende più di 0,7° ogni 100 metri di quota, le nubi cumuliformi si elevano senza ostacoli e alla fine si uniscono a formare un unico torreggiante cumulonembo (la maestosa nube temporalesca).
Allo scoppio di un temporale le correnti discendenti causate dalle precipitazioni reprimono quelle ascendenti, colpiscono il suolo e si espandono in raffiche di vento che precedono la pioggia. In cima alla nube temporalesca i venti d’alta quota dilatano l’incudine carica di ghiaccio e termina il temporale.
Ogni anno oltre 16 milioni di temporali, una media di 45.000 al giorno, si abbattono sulla terra e spesse volte investono la superficie terrestre con chicchi di grandine.
La grandine: Gli agricoltori chiamano la grandine “peste bianca” perchè distrugge all’improvviso le loro coltivazioni, spesso proprio quando il raccolto è più vicino. Ogni anno si verificano migliaia di grandinate, soprattutto nelle aree a clima temperato e umido delle medie latitudini.
La fonte di questi sempre più ricorrenti fenomeni è nascosta nel profondo dei cumulonembi. Oltre i 4500 metri di altitudine dove la temperatura è molto fredda, l’aria all’inizio è così pura che le goccioline d’acqua non si trasformano subito in ghiaccio. Intensificandosi, le correnti convettive trasportano queste minute goccioline di polvere e ghiaccio verso l’alto della nube. Ognuno di questi potenziali nuclei di chicchi di grandine comincia ad urtarsi con goccioline d’acqua sovraraffreddata, che congelano nell’impatto. Sui chicchi trascinati su e giù dalle correnti ascendenti e discendenti si accumulano vari strati di ghiaccio, finchè nemmeno la più forte corrente ascendente riesce più a sostenerli, per cui cadono a terra provocando la grandinata. Le medie perturbazioni producono piccoli chicchi di grandine, che fondono prima di toccar terra, mentre quelli dei temporali più violenti possono raggiungere le dimensioni di un uovo, una palla da tennis o addirittura un pompelmo.
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