La formazione delle nubi

Vanno, vengono, ogni tanto si fermano
e quando si fermano, sono nere come il corvo
sembra che ti guardano con malocchio.

Certe volte sono bianche e corrono
e prendono la forma dell’airone, o della pecora, o di qualche altra bestia,
ma questo lo vedono meglio i bambini
che giocano a corrergli dietro per tanti metri.

Certe volte ti avvisano con rumore, prima di arrivare
e la terra si trema e gli animali si stanno zitti,
certe volte ti avvisano con rumore

Vanno, vengono, ritornano
e magari si fermano tanti giorni
che non vedi più il sole e le stelle
e ti sembra di non conoscere più
il posto dove stai.

Vanno, vengono...
per una vera, mille sono finte
e si mettono lì tra noi e il cielo
per lasciarci soltanto una voglia di pioggia.
(Fabrizio De Andrè > Le Nuvole - 1990)

Quante volte guardiamo il cielo senza prestare attenzione al meraviglioso spettacolo che ci offre? L'osservazione delle nubi, lo studio della loro origine, della forma e del loro sviluppo è uno dei fenomeni più affascinanti del cielo, importantissimo per lo studio meteorologico.

Cosa sono le nuvole?
Le nuvole sono composte da minuscole goccioline d'acqua o da cristalli di ghiaccio, sospesi nell'aria: la loro dimensione varia da 1 a 100 micron e la quantità d'acqua condensata non supera il grammo per metro cubo di vapore acqueo.

Come si formano le nubi?
Le nuvole si formano per condensazione: quando l'acqua evapora dalla terra, si trasforma in vapore acqueo che risale nell'atmosfera poichè è leggerissimo: pensate al vapore che sale da una pentola in ebollizione.
L'aria umida si raffredda e si condensa intorno a piccole impurità (cristalli di sale marino, particelle di polvere...) generando così gocce d'acqua o minuscoli cristalli di ghiaccio.
Questi elementi leggeri, rimangono sospesi nell'aria sostenuti in movimento verso l'alto, possono evaporare e ricomporsi: la loro velocità di caduta è impercettibile e le quantità variano secondo l'estensione verticale ed orizzontale delle nuvole.
Salvo casi di nubi con grande estensione verticale (i cumulonembi, per esempio), la nube non si svuota nel generare pioggia o neve, essendo continuamente alimentata da correnti di vapore acqueo.

Quando le gocce sono abbastanza grandi, cadono sulla terra sotto forma di pioggia.

La grandine nei cumulonembi si forma dal rimescolamento continuo di gocce d'acqua verso il basso poi verso l'alto, causato da violente correnti verticali di aria gelida. Caricandosi continuamente di nuove particelle d'acqua, i chicchi di grandini possono assumere dimensioni considerevoli (sono stati osservati elementi da 1 chilogrammo) e cadere alla velocità di 8 metri al secondo.

I cristalli di neve si formano nelle nuvole quando la temperatura scende sotto gli 0 °C: in queste condizioni le gocce d'acqua non possono restare allo stato liquido e si trasformano in minuscole formazioni di aghi ghiacciati.

Il ciclo dell'acqua
L'acqua che ricade sulla terra in parte evapora e ritorna nell'aria, in parte viene utilizzata dalle piante o si raccoglie in fiumi e mari; ma la quantità più cospicua filtra attraverso il terreno, o si riversa nei fiumi sfociando infine nel mare. Qui, l'intero ciclo dell'acqua ricomincia quindi da capo.

L'aspetto delle nubi

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:
le nubi "stratificate" presentano una maggiore estensione sul piano orizzontale e minore su quello verticale:

le nuvole "cumuliformi"'hanno un'estensione verticale che supera quella orizzontale:

I generi delle 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:
• nella parte più alta di trovano i Cirri, termineche in latino significa "ciuffo", "ricciolo": sono nubi bianchissime e alte, sebbene le altezze siano variabili secondo la stagione e la latitudine: comprendono cirri, cirrocumuli e cirrostrati, che non portano precipitazioni;

• ad altezza media si formano le nubi che comprendono altocumuli, altostrati e nembostrati, costituite da goccioline d'acqua e cristalli;

• ad altezza inferiore si trovano gli strati (che in latino significa "sparso", "spianato"), i cumuli (in latino "mucchio", "massa") con gli stratocumuli che portano precipitazioni leggere e i cumulinembi, molto instabili e verticali, che possono estendersi attraverso gli altri livelli.

Cirro (Ci)

E' necessario distinguere i cirri di bel tempo da quelli che preludono il cattivo tempo sia per il diverso aspetto, sia per la velocità di spostamento.

I cirri di "bel tempo" sono alti nel cielo e si spostano lentamente; la loro forma è irregolare e l'estensione limitata. I cirri di "cattivo tempo" sono disposti parallelamente e coprono tutto il cielo; quando la depressione si avvicina, si muovono ad elevata velocità.

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, acqua a catinelle" recita un noto proverbio).

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.

Cumulo (Cu)

I cumuli sono composti da 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; si formano a basse quote nei giorni caldi e soleggiati e indicano solitamente la persistenza del bel tempo.
Oppure sono 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

- 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Fenomeni particolari

La rifrazione, violenti spostamenti di grande masse d'aria, cicloni e tempeste provocano nel cielo effetti visivi davvero particolari.

Un Cirrostrato può presentare un effetto di alone molto affascinante: intorno al sole si forma un cerchio luminoso e velato, a volte con bordi colorati. che mettono in ombra il resto del cielo.

L'arcobaleno è uno dei fenomeni più belli, dopo un temporale e durante una pioggia sottile e leggera.
Si può osservare un arco principale con colori più vivi, all'interno del quale spesso il cielo appare più luminoso. A volte è visibile un arco secondario meno luminoso, con il rosso all'interno anzichè all'esterno come nell'arco principale.

Quando osserviamo l’arcobaleno la luce che passa attraverso le piccole gocce d’acqua, rimaste sospese nell’aria dopo una pioggia: si scompone nei sette colori dello spettro solare (il rosso, l’arancio, il giallo, il verde, l’azzurro, l’ìndaco e il violetto), con tutte le relative gradazioni intermedie.

Uragani e cicloni tropicali si formano in condizioni climatiche e geografiche particolari: la struttura di un uragano è caratterizzata da una enorme massa di nubi che si possono estendere per un raggio di 500 / 1000 km, organizzati in spirali che convergono in un centro compatto e stretto. L'occhio del ciclone è la zona più pericolosa, può avere gradi dimensioni (anche 150 km) composta da cumulonembi spostati da venti fortissimi e accompagnati da piogge torrenziali.

Il cielo digitale

Google Earth: un viaggio in 3D sul nostro pianeta
Il programma Google Earth ci permette di effettuare un vero e proprio viaggio tridimensionale sul nostro pianeta, zoommando su qualsiasi particolare ci interessi esplorare.
Disponibile per ora solo per sistemi Windows, la versione free si può prelevare per uso personale senza alcuna registrazione. Richiede una scheda grafica aggiornata e 200 Mb di spazio sull’hard disk. Una volta installato il software è possibile iniziare a ruotare il globo terrestre con il mouse o con la pulsantiera, applicare ingrandimenti progressivi, sino a vedere distintamente strade, palazzi e monumenti. Le immagini del satellite permettono di localizzare punti specifici ed effettuare un viaggio virtuale in qualsiasi luogo.
Con il comando “Flyng to” possiamo indicare città, stato, un codice postale o l’incrocio tra due strade.
Oltre alla pulsantiera del programma, con il pulsante sinistro del mouse possiamo spostarci nelle immagini tridimensionali nelle 4 direzioni, con la rotellina è possibile zoommare e, in alternativa, usare i tasti "+" e "-" sulla tastiera.
Potremo “volare” in tempo reale da luoghi esotici alla nostra abitazione, effettuare ricerche particolareggiate ed inserire segnalibri ed annotazioni.
Il programma è estremamente interessante per un utilizzo didattico, per apprendere l’orientamento in pratica, riconoscere luoghi familiari e sconosciuti e verificare le odierne tecniche di cartografia.
E’ possibile stampare le immagini del satellite ed inviarle via mail, definire i particolari che si intende vedere (strade, parchi, ristoranti, informazioni geografiche..), misurare le distanze e identificare le coordinate e salvare i risultati delle ricerche effettuate.

Froggy: una rana per le osservazioni meteorologiche
Chi non vorrebbe un osservatorio sempre a disposizione sul proprio desktop? Con la simpatica rana Froggy è possibile: potremo avere informazioni continuamente aggiornate sul tempo di circa 700 città nel mondo, tra cui nove sono italiane.

I dati meteorologici sono in questo caso “animati”: con il bel tempo infatti, Froggy prende il sole in cima alla sua scaletta, con tanto di occhiali da sole, mentre in caso di nebbia, se nevica o c’è maltempo, resta in basso nel suo contenitore trasparente, riparandosi con l’ombrello all’occorrenza! Un termometro in primo piano ci informa sui dati della temperatura in classe, per verificare le variazioni del tempo.

Il programma è disponibile gratuitamente in italiano ed in altre lingue (purtroppo solo per PC) ed è compatibile con tutte le versioni di Windows: fornisce i dati aggiornati automaticamente due volte al giorno, ogni volta che ci colleghiamo via Internet per navigare o scaricare la posta, prelevandoli da Indicavia (Germania).

Nelle opzioni è possibile selezionare tra 8 la lingua preferita, impostare l’unità di misura (gradi Celsius o Fahrenheit) la città più vicina come punto di riferimento e successivamente operare confronti con altre 700; per prelevare il programma, che occupa circa 1 Mb, occorre collegarsi all’indirizzo del produttore: la pagina riferita all'Europa permette inoltre di visualizzare tutte le località e vedere una mappa aggiornata dell'Italia, con i dati di tutta la penisola.

Stellarium : le stelle in diretta
Per osservare una mappa stellare realistica, in qualsiasi giorno ed ora dell’anno, Stellarium  è un ottimo strumento, adatto ad esplorare in tempo reale il cielo in 3D, come potremmo fare solo con un binocolo professionale o un piccolo telescopio.
Realizzato da Fabien Chéreau su licenza GNU, è  nella sezione Download per sistemi Windows, Linux e Mac, richiede un poco di tempo per prelevarlo dato la complessità del programma.

Una volta installato potremo definire le coordinate della nostra posizione geografica ed ammirare stelle, pianeti e nebulose. Tutti gli oggetti sono cliccabili e le opzioni del programma permettono di visualizzare la disposizione delle costellazioni, i nomi degli oggetti celesti e le coordinate celesti.

Nel sito è possibile osservare una serie di esempi che evidenziano la bellezza delle immagini che si possono creare con il programma.

Utilizzando lo zoom come un telescopio reale, potremo esplorare la Via Lattea, le galassie, seguire le fasi della Luna e dei pianeti, scoprire la loro superficie e le loro caratteristiche, in modo estremamente realistico. La data della nostra mappa stellare è aggiornata con quella del computer in uso, ma è possibile avanzare o regredire nel tempo per vedere rapidamente i mutamenti nel cielo dal giorno alla notte, da una stagione all’altra.
Infine, ‘catturando’ le schermate premendo il tasto Stamp (o Print) sulla tastiera ed incollando successivamente quanto memorizzato con questo comando in un documento di testo o in un programma di grafica, sarà possibile realizzare ricerche illustrate sfruttando le immagini più interessanti per i bambini.

Risorse Web

La rete Internet offre grandissime risorse per approfondire questi argomenti: segnaliamo per questo alcuni siti dai quali è stato rielaborato il materiale documentario della dispensa e ringraziamo i responsabili.

Per esercitarsi sul riconoscimento delle nuvole, potete utilizzare:
- la tabella che potete prelevare in formato PDF, Word e Open Office da completare;
- Nubi-quiz per mettere ala prova le vostre conoscenze.

- METEO ITALIA: dal 1995 si è specializzata nell'offerta di previsioni e servizi meteorologici innovativi, spesso unici in Italia: è uno dei portali meteo più visitato per la qualità e chiarezza nelle informazioni meteorologiche. In particolare segnaliamo le immagini delle pagine curate da Andra Meloni sui temporali in Sardegna descritti ed illustrati con un linguaggio efficace ed accattivante.

- Météo-France offre molte risorse ed in particolare per il settore 'comprendre la météo ' molto minuzioso nella descrizione dei fenomeni metereologici.
Visitate le pagine sulle nuvole: les nuages , contengono animazioni molto interessanti sui meccanisimi di raffreddamento dell'aria nella formazione dell nuvole e sulla tipologia delle nubi. Il sito offre una raccolta di giochi con una bella animazione sul ciclo dell'acqua e una serie di puzzle sulle nuvole e le formazioni

- Nautica On Line offre un invitante settore 'Le nuvole raccontano' di Ugo Imbriolo al quale si è ispirata questa mini-guida.

- Meteorologia.it propone un Corso di Meteorologia Multimediale sull'atmosfera , il ciclo dell'acqua, la pressione, la temperatura e gli strumenti meteorologici

- Tra le possibilità offerte dalla navigazione tridimensionale, vi è quella di osservare comodamente il cielo attraverso il monitor del proprio computer: Skylive (alla lettera: il cielo in diretta) è un sito in italiano che i bambini potranno esplorare facilmente. Senza possedere strumenti specifici, potremo osservare gli astri con un potente telescopio ad alta risoluzione, manovrabile in maniera remota, attraverso un software scaricabile gratuitamente dal sito.
Dalle immagini provenienti dallo spazio potremo ricavare spunti e osservazioni per approfondire le conoscenze astronomiche e “scattare” fotografare in tempo reale, come se avessimo a disposizione un vero telescopio, unitamente alle notizie dettagliate sul cielo del mese, sul Sistema Solare ed altri fenomeni locali.