La pioggia in Meteorologia

La pioggia è la più comune precipitazione atmosferica, essa ha un ruolo fondamentale nel ciclo dell’acqua, in quanto, il liquido che evapora dagli oceani sotto forma di vapore, si condensa nelle nuvole e cade dinuovo a terra, ritornando negli oceani attraverso il ruscellamento, i laghi, i fiumi e le falde sotterranee, per ripetere nuovamente il ciclo.

Il ciclo dell’acqua quindi, in tal modo, si rende disponibile alla biosfera, permettendo lo sviluppo della flora e della fauna e l’abitabilità agli esseri umani.


La Pioggia

La pioggia si forma quando gocce separate di acqua cadono al suolo dalle nuvole, in meteorologia essa si misura in millimetri (mm) attraverso i pluviometri o pluviografi:

1 mm di pioggia equivale a 1 litro d’acqua caduto su una superficie di 1 m quadrato.

Assieme alla temperatura, la quantità di pioggia ricevuta annualmente nelle varie zone terrestri ne classifica il tipo di clima.

Quando una parte della pioggia che cade dalle nuvole non riesce a raggiungere la superficie ed evapora nell’aria durante la fase di discesa, è un tipo di precipitazione detta virga.


Come si forma la pioggia

Una nube è formata da miliardi di goccioline d’acqua, ciascuna delle quali è a sua volta formata da circa 550 milioni di molecole d’acqua, queste goccioline sono il risultato dell’evaporizzazione dell’acqua degli oceani, mari, corsi d’acqua dolce, vegetazione e suolo.

Il vapore acqueo viene quindi portato verso l’alto da correnti ascendenti, salendo l’aria si raffredda e raggiunge la saturizzazione.

Poiché nell’aria sono presenti particelle di pulviscolo atmosferico e cristalli di ghiaccio, che agiscono come ‘nuclei igroscopici‘ o ‘ di condensazione‘, favoriscono agevolando la trasformazione di stato delle particelle di vapore.

Le precipitazioni e quindi la pioggia possono avvenire solo quando la forza peso risulterà maggiore della resistenza offerta dal moto ascendente che ha portato alla formazione della nube stessa e che tende a mantenere le goccioline in sospensione.

Per formare una goccia di pioggia servono centinaia di milioni di goccioline di nube, e i principali meccanismi di formazione sono l’accrescimento per coalescenza e il processo Bergeron-Findeisen.

  • Accrescimento per coalescenza:

Questo fenomeno accade nelle nubi calde con temperatura superiore a 0 °C. Le goccioline di nube più grandi, spinte verso l’alto dalle correnti ascendenti, collidono con le goccioline più piccole, aumentando di dimensione.

Una volta raggiunto il suo diametro, le correnti ascensonali non sono più in grado di mantenere in sospensione e quindi cominciano a cadere, ingrandendosi ulteriormente, processo particolarmente efficace nel caso di moti turbolenti.

  • Processo Bergeron-Findeisen:

Le nubi fredde, immerse nell’atmosfera a temperature inferiori a 0 °C, avviano il processo che attraggono su sé stessi le goccioline di vapore, formando microcristalli di ghiaccio che, ingrandendosi, attirano le molecole di vapore perdendo più molecole per l’evaporazione di quante non ne perdano i microcristalli di ghiaccio.

Ciò è dovuto al differente valore della tensione di vapore fra il ghiaccio e l’acqua liquida, il cui processo produce cristalli di ghiaccio di qualche centinaio di micrometri, che risultano grandi abbastanza da cadere dalla nube.

Questi cristalli, durante la caduta, possono ingrandirsi ancora per coalescenza, sia urtando gocce e goccioline sopraffuse, sia scontrandosi con altri cristalli.

Se la temperatura rimane negativa o poco superiore allo zero, una volta usciti dalla nube, cadono come cristalli di neve, altrimenti si trasformano in gocce di pioggia.

  • Cause di formazione:

Il meccanismo nel quale si forma la pioggia, nonostante sia pressoché lo stesso, le cause che innecsano questo fenomeno possono essere diverse:

  • Lo scontro tra fonti caldi e freddi che provoca un moto ascendente di aria .
  • La pioggia convettiva, causata da forte riscaldamento del suolo diurno che provoca un moto convettivo di umidità che può scatenare temporali.
  • Il sollevamento orografico per via della morfologia del terreno che obbliga aria umida a risalire e quindi scaricare l’acqua sotto forma di pioggia.
  • Grandi eventi atmosferici che periodicamente provocano la pioggia.
  • Tecniche artificiali come l’inseminazione delle nuvole.

Caratteristiche della pioggia

Le gocce di pioggia hanno varie forme, a differenza di quelle che gocciolano da qualche sorgente che sono a forma di lacrima al momento che si formano.

  • Le gocce di pioggia piccole sono quasi sferiche.
  • Le gocce di pioggia più grandi sono molto appiattite a forma di panino.
  • Le gocce più grandi ancora sono invece a forma di paracadute.
  • Le gocce di pioggia che risultano dallo scioglimento poco tempo prima di un fiocco di neve, sono grandi e formano una rosellina di gocce più piccole quando arrivano al suolo.

Le gocce sono mediamente di 1-2 mm di diametro, mentre quelle più grosse possono raggiungere 1 cm di diametro.

La pioggia generalmente ha un pH leggermente inferiore a 6, ossia debolmente acido a causa dell’assorbimento di anidride carbonica dall’atmosfera, che a contatto con l’acqua delle goccioline dà luogo alla formazione di quantità minime di acido carbonico.

Se invece il pulviscolo atmosferico contiene tanto bicarbonato di calcio, come in alcune aree desertiche, da bilanciare la naturale acidità della precipitazione, la pioggia può essere neutra o addirittura alcalina.

La pioggia con un pH inferiore a 5,6 è considerata pioggia acida, cioè molecole acide diffuse nell’atmosfera che vengono catturate e deposte al suolo da precipitazioni quali piogge, neve, grandine, nebbie, rugiade ecc.

L’odore caratteristico della pioggia è quello dell’ozono, mentre quello che segue una pioggia dopo un periodo di siccità viene detto petricor.


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