LE NUBI ED I FULMINI

LE NUBI ED I FULMINI

INTRODUZIONE

Quando alziamo gli occhi al cielo ci stupiamo vedendo le nuvole. Le loro forme strane e sempre mutevoli, i colori cangianti e il loro rincorrersi nel cielo ci affascinano. Da bimbi spesso ci meravigliamo scorgendo nelle nubi volti, animali, montagne, strane creature. Esse si formano e si espandono o si contraggono, si disperdono e si riformano e si aggregano. Costituiscono uno dei fenomeni più comuni ed osservati al mondo e anche uno dei più importanti: già, perché senza le nubi non pioverebbe e quindi la vita sulla terra sarebbe impossibile, perlomeno per gli animali terrestri e per le piante.
La Meteorologia le studia con una branca chiamata Nefologia. Ma la loro storia è appassionante.
Luke Howard ( 1772 - 1864 ) fu colui che diede il "nome" alle Nuvole. Egli era un industriale farmaceutico, non uno scienziato, ma girando il mondo e osservando le nuvole e disegnandole egli diede loro i nomi che conosciamo oggi.
Nomi di etimo latino ( Cirrus - Ricciolo, Cumulus - Mucchio, Stratus - Strato, Nimbus - Nube di pioggia, e derivati ).

Umidita'

L'acqua sulla Terra dà luogo ad un ciclo ('ciclo dell'acqua'), durante il quale l'acqua si trasforma più volte da uno stato di aggregazione ad un altro (per es., dallo stato liquido allo stato di vapore e viceversa) e si muove tra atmosfera, superficie terrestre e sottosuolo. La quantità d'acqua totale sulla Terra rimane praticamente costante, pur cambiando lo stato di aggregazione. L'evaporazione e la traspirazione vegetale sono la prima tappa di questo processo naturale.

L'evaporazione,detta anche vaporizzazione, è il fenomeno del passaggio di un corpo dallo stato liquido allo stato aeriforme, con conseguente diminuzione del liquido stesso.

A differenza dell'ebollizione, con la quale pure si effettua il passaggio di un sistema dallo stato liquido a quello aeriforme, il fenomeno dell'evaporazione interessa solo la superficie del liquidoe si verifica ad ogni temperatura, ma tanto più lentamente. A livello molecolare essa consiste nel trasferimento di molecole dalla superficie del liquido all'aeriforme che lo sovrasta. L'evaporazione varia con la temperatura, ma è anche agevolata dal vento e dalla secchezza dell'aria sulla superficie evaporante.

La traspirazione, invece, è influenzata principalmente dall'insolazione. L'acqua presente nella pianta, imbibendo le cellule, da un lato ha lo scopo di consentire il normale svolgimento di tutti i processi vitali, dall'altro è destinata a essere traspirata nell'atmosfera con un'intensità variabile a seconda di numerosi fattori climatici. La traspirazione avviene sia attraverso la cuticola (traspirazione cuticolare) che riveste l'epidermide nelle foglie, ed è tanto maggiore quanto più sottile è la cuticola e non protetta da peli; sia attraverso le aperture stomatiche (traspirazione stomatica). Quest'ultima è certamente la più importante, rappresentando globalmente circa il 90% dell'intera traspirazione. Mentre con la traspirazione viene immesso dalle foglie dei vegetali vapore acqueo in atmosfera. Se nell'aria è presente il vapore acqueo, significa che esso ha sostituito altri elementi più pesanti, come l'azoto o l'ossigeno. Perciò tanto più l'aria è umida tanto più è leggera e minore è la pressione che esercita.Fra i costituenti variabili dell'aria, il vapore acqueo può essere presente fino a un massimo del 4-5% in volume.

Per esprimere l'umidità atmosferica , cioè il contenuto di vapore acqueo dell'atmosfera si sono introdotte le seguenti grandezze:

L'umidità assoluta è la quantità di vapore acqueo, espressa in grammi, contenuta in un valore unitario d'aria, misurato in metri cubi. Essa varia con la temperatura,e quindi con la latitudine,per cui diminuisce dalle regioni equatoriale, a quelle polari; ma tende a diminuire anche con il procedere verso l'interno dei continenti. Inoltre l'umidità assoluta decresce rapidamente con l'altitudine.
Essa, per uno stesso volume d'aria e a una certa temperatura, non può superare un valore limite, detto punto di saturazione. Immettendo ancora acqua, essa non potrà essere più contenuta come vapore, ma l'eccesso rispetto al punto di saturazione si condensa in forma liquida. 

LE NUBI

Quando il vapore acqueo salendo in alta quota in atmosfera in scontra strati d'aria fredda, e quando l'aria diviene sovrassatura di vapore abbiamo la condensazione, ossia il passaggio inverso dell'evaporazione di una sostanza dallo stato di vapore allo stato liquido.

Abbiamo due modi per condensare una quantità di vapore:

a)     lo si può comprimere (cioè aumentare la pressione), mantenendo costante la temperatura;

b)     lo si può raffreddare, mantenendo costante la pressione:

nel secondo caso andiamo a determinare il cosiddetto punto di rugiada

COSA SONO LE NUBI?

Le nubi sono un insieme di minutissime goccioline d'acqua(nubi basse) o di minutissime particelle di ghiaccio (nubi alte) che 'galleggiano' nell'aria e si formano a causa della condensazione del vapore acqueo. La condensazione è il passaggio del vapore dallo stato gassoso allo stato liquido o solido, visibile quando la temperatura dell'aria che lo contiene scende al di sotto del punto di condensazione o punto di rugiada. Si ha il punto di rugiada quando l'umidità relativa raggiunge il 100%, cioè quando l'aria ad una data temperatura è satura. La quantità di vapore che può essere contenuta in un certo volume d'aria è in relazione alla temperatura; l'aria è satura quando possiede quella massima quantità di vapore che può contenere in una data temperatura, cioè quando la sua umidità relativa è pari al 100%.Se in un volume di aria satura aumentiamo il vapore o diminuiamo la temperatura il vapore si condensa. In realtà, affinché una nube si formi non è sufficiente che la temperatura si abbassi oltre il punto di saturazione . L'atmosfera può contenere una quantità di vapore maggiore di quella necessaria a saturarla alla temperatura del momento, senza che avvenga la condensazione. In questo caso l'aria è detta soprassatura. Oltre ai gas e al vapore acqueo, nell'aria sono presenti particelle solide chiamate pulviscolo atmosferico. Si tratta di sali minerali, sostanze chimiche, impurità varie trasportate dal vento. Alcune di esse fanno da supporto per la condensazione del vapore acqueo e per tale motivo è stato dato a loro il nome di nuclei di condensazione.

LE SETTE CAUSE DELLA FORMAZIONE DELLE NUBI

1) Nelle notti serene, il suolo perde una parte del calore fornitogli dal Sole. Questa perdita di calore, non compensata adeguatamente dalla successiva radiazione solare, fa sì che il suolo si raffreddi sempre di più. A contatto con il suolo freddo, l'aria - se è molto umida - può raffreddarsi al di sotto del punto di rugiada e dare origine a nubi basse stratiformi o a nebbie.

2) A contatto con una superficie calda che può essere una zona brulla e assolata, l'aria si riscalda anch'essa. Riscaldandosi si dilata, diventa più leggera e s'innalza. La dilatazione abbassa la temperatura e più l'aria si alza, più si raffredda. Questa perdita di calore detta raffreddamento adiabatico, che è di circa 1°c ogni 100 metri di altitudine, è la causa principale della formazione di nubi cumuloformi.

3) Le nubi si possono anche formarsi per il raffreddamento progressivo di venti caldi e umidi da s/e o s/o. Si avranno in questo caso nubi stratiformi.

4) L'aria che sovrasta una data regione può essere costretta, da aria più fredda che vi si incunea sotto, ad innalzarsi violentemente. Elevandosi, l'aria subisce il raffreddamento adiabatico e si formeranno nubi cumuliformi.

5) L'aria calda può anche spostarsi per scorrimento su un piano inclinato costituito da aria più fredda. Con la quota subisce il raffreddamento adiabatico e, se la temperatura dell'aria scende al di sotto del suo punto di condensazione (punto di rugiada), si avranno nubi stratificate.

6) Quando il vento investe una catena montuosa e l'aria è costretta a innalzarsi lungo un pendio, essa si raffredda. Se si raffredda al di sotto del punto di condensazione, si avranno nubi orografiche e, se il fenomeno è rilevante, anche piogge forti e persistenti nel lato sopravvento della montagna.

7) Anche la pioggia e la neve provenienti da nubi alte, attraversando uno strato relativamente caldo lo raffreddano. Se il raffreddamento scende al di sotto del punto di rugiada dell'aria attraversata, si avranno nubi di solito stratificate.

Le nubi più spettacolose sono i cumulus, originati dalla rapida ascesa dell'aria. Se sono piccole la loro vita sarà di 10-15 minuti, mentre se sono grandi avranno una vita di circa 30 minuti. Le nubi stratiformi basse o medie hanno vita più lunga, potendo rimanere nel cielo intere giornate. Infatti, nella porzione dell'atmosfera occupata da nubi stratiformi, l'aria è stabile, cioè non ha tendenza a salire o a scendere, per cui la nube si trova in posizione di relativa quiete o, come si dice in meteorologia, in

La tipologia delle nubi
 L'aspetto delle nubi
L'aspetto delle nubi, cioè la forma, la densità e colori, dipendono dalla natura dei loro componenti e dalle condizioni atmosferiche: i contorni netti indicano in genere la presenza di grandi componenti, la trasparenza è indice di pochi elementi condensati, l'opacità caratterizza una nube molto spessa ed una struttura fibrosa e diafana è legata a cristalli finissimi.

Un'atmosfera stabile determina solo movimenti orizzontali e le forme sono distese; l'instabilità causa movimenti verticali con formazioni globulari. La posizione del sole sull'orizzonte determina riflessi e colori, che non sono legati ai componenti della nube.

Le nuvole hanno due forme caratteristiche, 'stratificate' o 'a sviluppo verticale': nel primo caso l'estensione si presenta maggiore sul piano orizzontale e minore su quello verticale:

Nel caso di nubi cumuliformi l'estensione verticale della nube supera quella orizzontale:

I 10 generi di nubi
Sebbene le nubi siamo in mutamento continuo, si identificano soltanto dieci principali generi di nuvole, classificati in base alla loro struttura, alla forma e all'altezza nella quale si formano, rispetto alla superficie terrestre:

• Cirro- è il prefisso per nubi alte (sebbene le altezze varino secondo la stagione e la latitudine)

- comprendono cirri, cirrocumuli e cirrostrati, che non portano precipitazioni.

• Alto- è il prefisso per nubi che si formano ad altezza media, costituite da goccioline d'acqua e cristalli

- comprendono altocumuli, altostrati e nembostrati

• Ad altezza inferiore si trovano stratocumuli e strati, che recano precipitazioni leggere.
• Due generi infine cumuli e cumulinembi, molto instabili e verticali, possono estendersi attraverso gli altri livelli

[Il prefisso nimbo- e il suffisso -nembo indicano che la nube causerà precipitazioni.]

Cirro (Ci)

Si possono presentare a forma di ricciolo, di virgola o di piuma; il loro colore è generalmente bianco e la colorazione può essere più o meno brillante, se li osservate al sorgere o al tramonto del sole. I cirri (dal latino cirrus significa 'ricciolo') sono nubi fini, a strisce o filamentose, che lasciano passare la luce: essi appaiono in lento movimento e tendono ad invadere il cielo. Si formano ad altitudini elevate e hanno l'aspetto di ciuffi soffici e delicati. Queste nubi sono costituite da cristalli di ghiaccio trasportati dai venti e rilevano la presenza di umidità ad altezze elevate; potrebbero quindi annunciare l'arrivo di una tempesta o di un periodo caldo (fronte ciclonico). L'altezza è compresa tra i 6 e i 12 km d'altitudine nella fascia temperata.

Altocumulo (Ac)

Gli altocumuli sono costituiti da nubi distinte molto vicine tra loro a costituire strati di aspetto solitamente ondulato e fibroso che assumono forme bizzarre di colore bianco o grigio. Sono in realtà formati da estese file di cumuli, collocati a quote medie e con la parte inferiore più scura, talvolta sono continue come una serie di grossi rotoli, che ricordano le onde dell'oceano, poiché, come le onde, anch'essi si muovono sull'orizzonte.

Nella fascia temperata queste nubi sono comprese tra i 2,5 e i 5 km d'altitudine. Quando un altocumulo passa davanti al sole o alla luna può prodursi il fenomeno della 'corona', visibile più spesso di notte.

Gli altocumuli lenticolari sono una specie particolare a forma di lenti allungate con contorni ben definiti, in genere si originano vicino a formazioni montuose.
Se non sono associate ad altri generi di nubi, essi non provocano alcun fenomeno; se unite a nubi basse, possono provocare piogge.

Stratocumulo (Sc)

Si presentano come una distesa continua di masse cumuliformi (rotondeggianti) oscure, generalmente allungate, il cui aspetto somiglia a rotoli senza una forma precisa, connessi tra loro mediante nubi sottili, attraverso le quali è talvolta possibile scorgere l'azzurro del cielo. Inizialmente potrete scambiarli, avendo una forma abbastanza similare, con gli altocumuli. Alcuni possono avere aspetto minaccioso, anche se in genere non accompagnano precipitazioni. L'altezza è compresa tra i 6 e i 12 km d'altitudine nella fascia temperata.

Si comportano come gli altocumuli: da soli non provocano alcun fenomeno, se associati a nubi medie possono generare piogge.

Cirrocumulo (Cc)

Si riconoscono facilmente dalla classica conformazione 'a pecorelle'. Possono però essere raggruppati a strisce, a banchi e con forme differenziate, lamelle, granuli, crespe, ecc.. I loro colori sono brillanti poiché costituiti interamente da cristalli di ghiaccio. L'altezza è compresa tra i 5 e i 7 km d'altitudine nella fascia temperata.

Si formano in seguito ad un passaggio di uno strato di aria fredda sopra uno di aria calda: annunciano aria instabile e il probabile arrivo di una tempesta (cielo a pecorelle).

Cumulonembo (Cb)

Sono nubi ad elevato sviluppo verticale, che vi si presenteranno imponenti sul cielo, a forma di torri, montagne o cupole. La sommità è generalmente bianca e spesso assume una forma a incudine o a carciofo, la base invece è orizzontale e di colore scuro intenso. I cumulonembi sono formati da masse di cumuli scuri e si possono estendere per tutta l'altezza della troposfera, ossia quella parte dell'atmosfera in cui si determina il tempo atmosferico.

Il nembo (dal latino nimbus, 'tempesta') è una nube che porta pioggia: è un ammasso nuvoloso compatto e grigio scuro, che si forma all'inizio e durante le precipitazioni temporalesche.

Il termine è spesso presente in parole composte che descrivono la forma e le dimensioni dei vari aspetti che questa nuvola può assumere: il cumulonembo, per esempio, è una grossa nuvola nera, che porta forti temporali, il nembostrato si forma a quote molto basse (1000 m)

Sono nubi che accompagnano manifestazioni temporalesche, portano forti piogge, grandine o neve, oltre a fulmini e in alcune circostanze, tornado. Sicuramente le più pericolose per la navigazione: la loro presenza è causa scatenante di venti che generano quello che viene definito un 'caotico moto ondoso'.

Il Cumulonembo calvo somiglia ad un cumulo congestus nel quale certamente si è formato: qui è visibile un grosso cumolonembo in formazione sopra la spiaggia di Bergeggi, con la tipica forma ad incudine causata da un fronte caldo proveniente da sud.

Il Cumulonembo Capillatus, è l'ultimo stadio in piena maturità, che presenta sulla sommità una specie di 'capigliatura' disordinata. Genera tempeste di grandine e ventose e nelle nostre regioni può produrre da 30 a 100 mm di pioggia all'ora, con 30 - 100 litri d'acqua al metro quadro.

I cumulinembi sono movimenti verticali d'aria molto violenti che possono propagarsi rapidamente per 10-12 km. L'altezza è compresa tra qualche centinaio di metri e i 2 km d'altitudine nella fascia temperata.

Nimbostrato (Ns)

Sono nubi stratificate basse, generalmente grigio scure dalla base spesso non ben
definita. Il cielo si presenta buio e tetro e spesso per la loro presenza si devono accendere le luci. L'altezza è compresa tra qualche centinaio di metri d'altitudine nella fascia temperata.

Sono nuvole di cattivo tempo e, in relazione alla temperatura presente in zona, possono generare piogge o neve.

Altostrato (As)

Tra le nubi stratiformi che si sviluppano a quote intermedie gli altostrati si presentano come una distesa nuvolosa più o meno densa di colore grigio o blu, liscia inferiormente. Poiché velano il Sole e la Luna, possono sembrare macchie luminose, ma, diversamente dai cirrostrati, non creano aloni. Queste nubi producono neve leggera o pioggia fine e fitta, ma di solito sono così alte che le loro precipitazioni evaporano prima di raggiungere il terreno.

Sono nuvole che possono accompagnare tanto il tempo bello, quanto quello brutto. Nel primo caso saranno di colore più bianco, alte nel cielo e con la base ben definita; nel secondo saranno più scure, con la base indefinita. Se nel cielo arrivano per primi i cirrostrati, seguiti dagli altostrati, vuol dire che una perturbazione si sta avvicinando.

Strato (St)

Gli strati sono nubi basse, spesse e grigie, che si formano ad altitudini di 610 m circa: si possono vedere quindi a pochi metri dall'orizzonte con la basa estesa ed uniforme. Si possono presentare a banchi o coprire totalmente il cielo, spesso derivano dalla nebbia formatasi al suolo, come in questa immagine.

Dato il loro limitato spessore, di norma non danno luogo ad alcun fenomeno, se non ad una riduzione di visibilità quando la loro base è molto bassa. Possono portare leggere piogge o neve, in tal caso vengono chiamati nembostrati.

Cumulo (Cu)

I cumuli sono una massa isolata di una nube bianca simile a 'panna montata', che non lascia filtrare la luce solare: possono essere bianchi e soffici, con cime arrotondate e basi appiattite, che si formano a basse quote nei giorni caldi e soleggiati e indicano solitamente la persistenza del bel tempo, oppure scuri ed espansi con la sommità sagomata a cupola e protuberanze estese sopra, quando portano il brutto tempo. Sono costituiti da goccioline d'acqua in sospensione nell'aria.

Si distinguono in tre tipi: il cumulus humilis è una nube poco spessa ed arrotondata, legata alla variazione diurna della temperatura, appare al mattino e scompare la sera; il cumulus mediocris simile al precedente ed il cumulus congestus o castellato può apparire anche scuro inferiormente, in genere ha la superficie inferiore appiattita mentre superiormente assume un aspetto definito 'a cavolfiore'. Al termine della sua evoluzione si trasforma in genere i cumulonembo.

Se il cielo è azzurro intenso e sono bassi e piccoli a forma di batuffoli bianchi alla sommità e grigi alla base si ha tempo buono, se invece la loro estensione verticale determina grosse dimensioni recano forti precipitazioni a carattere temporalesco, soprattutto se si presenteranno grigi e neri.

Cirrostrato (Cs)

I cirrostrati sono nubi trasparenti situate ad alte quote. I loro cristalli di ghiaccio diffondono luce e creano un alone o un velo sottile attorno al Sole o alla Luna. Di solito queste nubi annunciano l'arrivo di una tempesta o di un periodo caldo. Sono costituiti da cristalli di ghiaccio e tendono a conferire al cielo un aspetto lattiginoso. La loro presenza determina come un velo invisibile e delicato, che consentirà di vedere perfettamente i contorni di quanto è presente. Possono presentarsi avendo già invaso tutto il cielo, o come un alone sull'orizzonte che tende a crescere. Molto spesso nella loro formazione seguono i cirri, per cui è frequente vedere nella parte inferiore del sistema nuvoloso i cirrostrati ed alla sommità i cirri. L'altezza è compresa tra i 5 e i 12 km d'altitudine nella fascia temperata.

Indicano l'avvicinarsi di una perturbazione se si presentano dopo i cirri.

Precipitazioni

I cumulonembi oltrepassano la superficie dell'isoterma di zero gradi, e quindi contengono delle gocce d'acqua in sopraffusione. Come abbiamo già visto, l'acqua si è cristallizzata nella parte superiore della nube(incudine).I piccoli cristalli di ghiaccio che si trovano ancora in presenza di goccioline d'acqua non tardano a crescere rapidamente a spese di queste goccioline(perché la tensione di vapore dell'acqua è superiore a quella del ghiaccio).Diventando più pesanti tendono a scendere a un livello più basso, ma vengono a trovarsi in una corrente ascendente molto forte, restano per molto tempo sospesi all'interno della nube e possono diventare abbastanza grandi, formando dei chicchi di grandine .Quelli che cadono prima di aver raggiunto grandi dimensioni possono benissimo fondere dopo aver attraversato l'isoterma zero ed arrivare al suolo sotto forma di pioggia. Invece quelli che hanno potuto rimanere molto tempo in sospensione nella nube, possono cadere sotto forma di grandine. La probabilità di formazione della grandine sono tanto più alte quanto più è  forte l'instabilità termica dell'atmosfera e quindi le correnti ascendenti.

Le dimensione dei chicchi di grandine possono essere notevoli, sino alla grossezza di un pugno. Quando un aereo vola velocemente attraverso una zona di grandine, può subire danni molto rilevanti. Alcuni grossi aeromobili hanno avuto spezzati i vetri della cabina di pilotaggio, il muso della fusoliera  e le carenature dei motori "martellate" in modo tale che è stato necessario sostituirli.

Tra 272 casi di danni provocati dalla grandine sugli aerei, rilevati dalla USA-Air Force tra il 1951 e il 1959, il 46% si è verificato a quote superiori ai 6000 mt, tra le quali la più alta era di 13.500mt.Tuttavia furono notate due zone ove i danni si manifestarono con particolare frequenza, ma tra 1200 e 3600 mt, l'altra tra 5.800 e 9.500 mt. Sono stati talvolta osservati dei grossi chicchi di grandine persino al di sopra dei 6.000 mt, per esempio del diametro di 12 cm a 9.000 mt, di 10 cm  a 9.500 e 7,5 a 11.300. negli USA la grandine è più frequente in maggio (in Europa, arco alpino, giugno e luglio), con una probabilità dell' 8 % in rapporto al numero dei temporali osservati in un dato periodo. 

Le precipitazioni si riscontrano soprattutto nelle zone di correnti discendenti.  Proprio per questo motivo, quando si vola al di sotto delle nubi bisogna evitare di attraversare le zone di precipitazione. Inoltre, quando si tratta di rovesci forti, la visibilità è molto ridotta.

Le piogge acide

Le piogge acide sono precipitazioni atmosferiche con valore di pH inferiore a 5,6. Quando le piogge acide cadono su un lago per un lungo periodo, il lago perde quasi tutte le forme di vita che normalmente sono in esso presenti. La formazione della pioggia acida si può capire analizzando il ciclo dello zolfo. Lo zolfo atmosferico proviene da varie fonti: i vulcani, l'attività dei microganismi del suolo, la combustione di combustibili fossili come carbone, benzina, petrolio (30 milioni di tonnellate annue solo negli Stati Uniti, poco meno di 2 milioni in Italia di cui circa i 2/3 proviene da centrali elettriche a carbonio o a petrolio). Quando il combustibile che contiene zolfo viene bruciato, l'ossigeno si combina con lo zolfo e forma ossidi. Quando gli ossidi di zolfo raggiungono l'atmosfera si combinano con l'acqua per formare acido solforico che, a sua volta, torna al suolo come deposizione acida. La diminuzione del valore del pH influenza notevolmente la vita degli organismi di un lago e del suo bacino tributario. Le uova degli anfibi non schiudono, le popolazioni di gasteropodi[1] tendono rapidamente a diminuire; in generale, si ha diminuizione della diversità sia di piante che di animali. I batteri muoiono e la decomposizione batterica dei resti di pesci è alterato. Metalli tossici come l'alluminio possono essere solubilizzati e mobilizzati sia dalla parte emersa del bacino idrografico sia dai sedimenti lacustri; le branchie dei pesci sono danneggiate. Il mercurio può essere convertito in forma organica ed essere così assorbito dai pesci. La scomparsa degli organismi lacustri inevitabilmente si riflette sulle popolazioni di mammiferi ed uccelli che dal lago traggono il loro nutrimento.

Quando il valore di PH scende a 4,5, nessuna specie di pesci sopravvive. Rane, insetti e decompositori in larga parte scompaiono. I batteri che restano utilizzano rapidamente l'ossigeno disciolto disponibile, e crescono i batteri anaerobi. L'acqua diventa limpida e trasparente, ma il lago è morto.

La stessa cosa avviene se si considera l'ossido di azoto, proveniente da gas di scarico dei veicoli a motore, da centrali elettriche e da varie fonti industriali, che si trasforma in acido nitrico combinandosi con il vapore acqueo atmosferico.

Le piogge acide danneggiano anche alberi e colture dal momento che è stato dimostrato che interferiscono con la crescita e la resa di molte piante coltivate.

Infiltrandosi nel terreno, gli acidi presenti nell'acqua sottraggono elementi essenziali come il calcio e il potassio e possono inoltre uccidere microrganismi decompositori, impedendo così il riciclo delle sostanze nutritive del suolo. Le piante si indeboliscono e sono più esposte alle infezioni e all'aggressione da parte di insetti. Sulle alte pendici delle Green Mountains, nel Vermont, è stato accertato, dal 1965 in poi, un allarmante 50% di mortalità tra gli abeti rossi, il 47% tra i faggi e il 32% tra gli aceri da zucchero. La neve, la pioggia e le dense nebbie sulle cime di queste montagne sono fortemente acide. In un ambiente così fragile e sottoposto a violente sollecitazioni la pioggia acida può sconvolgere equilibri già di per sé precari. Nella Foresta Nera, in Europa, la devastazione è ancora maggiore: più della metà del patrimonio forestale è intaccato. Molti alberi sono ingialliti o anneriti, i tronchi deformati e le radici ridotte, incapaci di opporre resistenza agli insetti e alle malattie fungine. E' quasi impossibile documentare l'origine dei problemi, ma i tecnici tedeschi sono convinti che la causa vada ricercata nelle piogge acide provocate dalla combustione di carbone ad alto contenuto di zolfo in associazione con altri inquinanti. Nonostante l'avvio di rigorosi programmi di controllo, molti temono che i danni siano ormai irreversibili. Il danno che le piogge acide provocano a piante e animali non è solo quello diretto. La maggiore acidità dell'acqua facilita la solubilizzazione di una maggiore quantità di metalli come alluminio, piombo, nichel, mercurio, cadmio, rame che, relativamente inerti negli ecosistemi naturali, diventano tossici a concentrazioni più elevate. Probabilmente la crescita delle piante è inibita dall'alluminio; altri metalli, assorbiti dall'apparato radicale delle piante insieme all'acqua ricca di ioni idrogeno circolante nel terreno, possono costituire una minaccia per gli animali che sono inseriti nella stessa rete alimentare. Ad esempio nei reni e nel fegato delle alci svedesi, che pascolano su terreni fortemente acidi è stata riscontrata una quantità di cadmio che sarebbe letale per chi mangiasse la carne di questi animali. La pioggia acida scioglie l'alluminio presente nelle rocce e nei terreni lungo i corsi d'acqua e questo metallo provoca l'accumulo di muco nelle branchie dei pesci, con conseguente soffocamento. Inoltre, nella fauna ittica che vive in acque acide, è stata riscontrata una concentrazione notevole di mercurio, sotto forma di metilmercurio, un composto estremamente tossico, soggetto ad accumulo biologico lungo la catena alimentare. Può anche accadere che l'acqua potabile risulti pericolosamente contaminata dal piombo delle tubazioni, che si scioglie più facilmente in ambiente acido. Ci sono poi effetti rilevanti sui monumenti

I FULMINI

I fulmini rappresentano uno dei fenomeni meteorologici più spettacolari da osservare.
Sono delle violente scariche elettriche che si manifestano con l'emissione di luce (lampo) e suono (tuono), originatesi all'interno delle imponenti nubi temporalesche, i Cumulonembi.

Fisicamente il fulmine è determinato dal rapido passaggio di corrente che avviene fra due conduttori, in questo caso le nuvole, la terra o altri oggetti, quando l'eccessiva presenza di cariche elettriche di segno opposto vengono a contatto una volta che l'isolante, l'aria, non riesce più a tenerle separate.

All'interno dei Cumulonembi le cariche positive sono concentrate nella parte più alta e quelle negative in quella più bassa.

Esistono varie teorie che tentano di spiegare questa particolare disposizione e la più credibile è che tale separazione abbia origine dalle collisioni fra i vari elementi che compongono la nube (piccole gocce di acqua e piccoli cristalli di ghiaccio), dovute alle forti correnti ascendenti e discendenti caratteristiche di queste imponenti e turbolente nubi.
Le particelle più piccole sembra che tendano ad acquistare cariche negative e a concentrarsi appunto in basso, mentre le più grandi tendano ad acquistare cariche positive concentrandosi in alto.
La suddetta separazione produce enormi differenze di potenziale sia all'interno della nube che fra la nube e la terra, che per induzione tende a caricarsi positivamente. La differenza di potenziale, che può raggiungere i milioni di volt, tende facilmente a superare la capacità isolante dell'aria e a questo punto le cariche vengono a contatto scoccando il fulmine.

Questi sono i diversi tipi di scarica:

         
NUBE-TERRA                         NELLA NUBE                      TRA LE NUBI

Questi sono i tipi di fulmini più conosciuti:
Fulmini a razzo molto rari, sono dei fulmini in cui la scarica procede molto lentamente tanto da dare l'impressione di un razzo che voli.
Fulmini Globulari che sono stati osservati sporadicamente le cui cause fisiche sono ancora sconosciute. Si presentano come delle sfere luminose del diametro di 1-10 m colorate di rosso, arancione, giallo, bianco che possono durare anche diversi minuti e possono persino passare attraverso pareti, porte e finestre chiuse senza danneggiarle.
Fulmini a perla che appaiono suddivisi in segmenti ad intervalli più o meno regolari.
Fulmini superficiali che hanno l'aspetto di lingue di fuoco provenienti dall'orizzonte e sono prodotti da scariche elettriche non direttamente visibili dall'osservatore anche se può udirne il tuono. Possono verificarsi dentro una nube o dietro nubi più vicine, rendendole visibili anche a grandissima distanza.
Fuochi di S. Elmo che sono scariche elettriche più o meno continue, di piccola o moderata intensità. Tali scariche provengono da oggetti elevati sulla superficie terrestre come parafulmini, alberi di nave, pennoni o da aeroplani in volo. 

Il meccanismo della scarica è complesso e si manifesta in due tempi:
Inizialmente dalla nube scende verso il suolo una scarica pilota debole ed invisibile composta da particelle cariche negativamente che avanza verso il basso ad una velocità di circa 100 Km/s con percorsi successivi di breve lunghezza, procedendo a zig-zag e creando un'intensa ionizzazione. Quando la scarica pilota si avvicina al suolo, da quest'ultimo parte una scarica di ritorno diretta verso l'alto composta da un flusso di cariche positive presenti a terra. Quando le due scariche si incontrano, segnano nell'aria una scia di congiunzione tra cielo e terra lungo la quale risale verso la nube una fortissima corrente elettrica ad una velocità stimata in circa un terzo di quella della luce.
Anche se la scarica dura frazioni di secondo è in grado di liberare una quantità enorme di energia, pensate che si possono raggiungere i 20.000 AMPERE con produzione di calore pari a 30.000 °C.

La ramificazione del fulmine si verifica perchè il canale conduttore creato dalla scarica guida, può dividersi in parecchie branche lungo le quali si possono avere diverse scariche di ritorno. Spesso lungo il canale conduttore dopo la prima scarica, si può avere anche un'altra scarica guida verso il basso che innesca un secondo fulmine. Questo ultimo fenomeno, quando si verifica per più volte in poco tempo, crea quell'effetto tremolante nella luce del lampo che si nota molto spesso.

Molti di voi si saranno chiesti come mai il fulmine proceda a zig-zag piuttosto che in linea retta, la risposta sta nel fatto che la corrente non procede cercando la via più breve fisicamente ma quella con minore resistenza elettrica. Per questo motivo è facile che la sua lunghezza possa raggiungere i 2-5 Km con punte di 10-20 Km quando avvengono fra nube e nube.

Come si origina il tuono ?
Lungo lo stretto canale percorso dal fulmine, l'aria si riscalda quasi istantaneamente fino a raggiungere 15-30.000 °C determinandone un'espansione esplosiva che si manifesta con un forte rumore noto come tuono. Se un fulmine cade ad una distanza relativamente breve, il tuono viene avvertito come un colpo secco mentre se cade lontano, il lampo è seguito da un rumore sordo e prolungato perchè le onde sonore vengono riflesse nell'atmosfera e fatte rimbalzare magari su montagne, colline o altro.
Il tuono viene sentito in ritardo rispetto alla visione del lampo tanto più siamo lontani dal posto in cui 'cade' il fulmine. Il motivo è semplicemente che il suono viaggia ad una velocità decisamente più bassa della luce, precisamente esso compie circa 300 metri al secondo contro i 360.000 Km al secondo della luce.

Quando ci si imbatte in un temporale è bene stare attenti a dove ci troviamo, cosa indossiamo e come ci comportiamo.
Anche se la scarica elettrica segue il percorso con minore resistenza elettrica di certo non disdegna anche il percorso più breve fisicamente. Ogni cosa che si sopraeleva dal suolo, come alberi, camini, edifici alti, cime di monti e persino un individuo a piedi, possono diventare il bersaglio del fulmine, più l'oggetto è alto, più è vulnerabile. Naturalmente le cose peggiorano se ci troviamo in prossimità di corpi conduttori di elettricità, come tubi metallici, fili spinati, antenne, grondaie e corsi d'acqua.

Come bisogna comportarci ?
Evitare di stare vicini a superfici e ad oggetti metallici, non accendere apparecchi elettrici tipo la televisione poiché l'antenna anche se 'messa a terra' può funzionare da parafulmine. Non tenere aperte le porte e le finestre.
Se vi trovate all'aperto è sconsigliabile rimanere in acqua, essendo essa un ottimo conduttore di elettricità. Non rimanete presso alberi, tralicci, antenne o oggetti simili perchè possono fungere da richiamo e quindi conviene piuttosto rannicchiarsi su di un qualsiasi oggetto isolante, evitando di sdraiarsi per terra. In particolare fate attenzione agli alberi, specie se isolati, vecchi e pieni di cavità poiché la corrente passando attraverso il tronco fa evaporare all'istante la linfa provocandone l'esplosione.
Un buon rifugio è l'automobile la cui carrozzeria funziona come gabbia di Faraday non permettendo alla scarica di penetrare all'interno.

Effetti e danni provocati:
Nel caso in cui una persona fosse colpita da un fulmine, le conseguenze sono generalmente letali a causa dell'arresto cardiaco e respiratorio. Nel caso in cui la corrente entra ed esce dal corpo, si può avere carbonizzazione dei tessuti. Tuttavia, alcune persone sono rimaste illese o salvate in seguito ad un pronto intervento mediante massaggio cardiaco e respirazione bocca a bocca.  

Il grande calore sviluppato da un fulmine ha la capacità di fondere materiali metallici, provocare l'incendio di materiali combustibili o infiammabili, etc.
Sulle strutture metalliche colpite si possono produrre deformazioni o rotture. Ad esempio quando vengono colpiti i fili dell'alta tensione si determina uno schiacciamento dei cavi o peggio ancora vengono a contatto i conduttori con conseguenti cortocircuiti.
A livello chimico i fulmini causano la formazione di ozono (avvertibile dall'odore acre) e di composti nitrici tramite l'ossidazione dell'azoto. In quest'ultimo caso si producono nel suolo gigantesche quantità di materie azotate (che lo fertilizzano).
Non dimentichiamoci gli effetti elettromagnetici. Le scariche sono accompagnate da forti emissioni di onde elettromagnetiche che producono disturbi nelle trasmissioni radio, in particolare nel campo delle onde lunghe e medie (accendendo la radio - ovviamente dove non c'è musica - è possibile sentire degli schiocchi quando si verificano i fulmini).
Infine, le sovratensioni indotte nelle linee elettriche e telefoniche possono causare danneggiamenti nelle apparecchiature collegate, in particolare di quelle elettroniche.