Perché le nuvole non cadono?

Quanto pesa una nuvola?

Più di quanto immagini. Il Servizio geologico degli Stati Uniti ha fatto il conto per un cumulo grande come un cubo di un chilometro per lato. Dentro c'è circa mezzo grammo d'acqua per metro cubo, che sembra niente; ma un chilometro cubo contiene un miliardo di metri cubi. Totale: circa 500 tonnellate d'acqua.

Per farti un'idea di quanto sia diluita, pensa a una stanza da 50 metri cubi piena di nuvola: conterrebbe in tutto circa 25 grammi d'acqua, un paio di cucchiai. Una nuvola è soprattutto aria, con un velo d'acqua sparpagliato dentro.

Allora perché non piomba giù come un secchio rovesciato? Perché quell'acqua non è un blocco unico. È sparpagliata in un numero enorme di goccioline separate, ognuna delle quali fa storia a sé. Come nasce una nuvola lo racconto in come si formano le nuvole; qui ci interessa perché resta su.

Quanto è piccola una gocciolina di nuvola?

Una gocciolina tipica ha un raggio di circa 10 micrometri, cioè un centesimo di millimetro. Ce ne vogliono una cinquantina in fila per fare un millimetro.

Anche le goccioline cadono, ma lentissime: circa un centimetro al secondo. Per scendere di un solo chilometro le servirebbe più di un giorno. Una goccia di pioggia grossa, invece, arriva a circa 10 metri al secondo: mille volte più veloce.

E sono tantissime. Nei cumuli sopra il mare, dove l'aria è pulita, ci sono di solito meno di 100 goccioline per centimetro cubo. Sopra i continenti, dove polvere e fumi offrono più appigli al vapore, si arriva a circa 900: tante goccioline, ma più piccole, perché l'acqua da dividere è più o meno la stessa. E più sono piccole, più è difficile che facciano pioggia.

Perché le gocce piccole cadono così piano?

Qui serve un ragionamento da ingegnere. Quando un oggetto cade nell'aria, su di lui agiscono due forze: il peso, che lo tira giù, e la resistenza dell'aria, che lo frena. Quando le due si bilanciano, la velocità smette di aumentare. È la velocità limite.

Il punto è che le due forze non crescono allo stesso modo con la dimensione. Il peso dipende dal volume, quindi dal raggio moltiplicato tre volte per sé stesso. La resistenza, per goccioline così piccole, cresce molto meno: in proporzione al raggio e basta.

Prendi una goccia e rimpiccioliscila dieci volte. Il peso diventa mille volte più piccolo, la resistenza solo dieci. Risultato: la goccia cade cento volte più piano. Ecco perché la polvere fluttua in un raggio di sole e un sasso no.

Per una gocciolina di nuvola l'aria è un po' come il miele per noi: densissima e appiccicosa.

Chi tiene su le goccioline?

Se una gocciolina scende di un centimetro al secondo, basta una corrente d'aria che sale un po' più in fretta per fermarla o portarla in alto. E nell'atmosfera le correnti ascendenti sono ovunque: il suolo scaldato dal Sole fa salire bolle d'aria calda, il vento che sbatte contro una montagna viene spinto verso l'alto.

Una corrente di un metro al secondo, una camminata lenta, è già cento volte più veloce della caduta di una gocciolina. Nei temporali le correnti sono molto più forti. Sono le stesse colonne d'aria calda che usano i gabbiani e gli alianti per salire senza battere le ali.

E se una gocciolina riesce comunque a scendere sotto la base della nuvola? Lì l'aria è più secca e la gocciolina evapora in fretta, tornando vapore invisibile. Per questo la base dei cumuli spesso è piatta: è la quota sotto la quale le goccioline non sopravvivono. Una nuvola, in fondo, è un processo continuo, con goccioline che nascono e muoiono di continuo.

E quando una nuvola cade davvero?

Quando le goccioline si scontrano e si uniscono. Le più grandi cadono un po' più veloci, raccolgono le più piccole lungo la strada e crescono. Per fare una goccia di pioggia di un paio di millimetri servono circa un milione di goccioline di nuvola.

A quel punto i conti si ribaltano: la goccia è troppo pesante, nessuna corrente la regge più e cade. Nelle nuvole con molta acqua e correnti di un metro al secondo, questo processo può dare gocce di pioggia in circa un'ora. Il seguito lo trovi in perché piove.

E la nebbia? È una nuvola che si è formata a terra. Le goccioline sono le stesse: per questo, camminando nella nebbia, ti ritrovi i capelli umidi.