Le nuvole possono apparire come grandi e soffici marshmallow nel cielo, ma in realtà sono raccolte visibili di piccoli goccioline d'acqua (o cristalli di ghiaccio, se fa abbastanza freddo) che vivono in alto nell'atmosfera sopra la Terra superficie. Qui, discutiamo della scienza delle nuvole: come si formano, si muovono e cambiano colore.
Formazione
Le nuvole si formano quando un pacco d'aria sale dalla superficie fino all'atmosfera. Man mano che il pacco sale, passa attraverso i livelli di pressione inferiore e inferiore (la pressione diminuisce con l'altezza). Ricordiamo che l'aria tende a spostarsi dalle aree di pressione più alta a quella più bassa, quindi mentre il pacco viaggia in aree di pressione più bassa, l'aria al suo interno spinge verso l'esterno, causando l'espansione. Questa espansione utilizza energia termica e quindi raffredda il pacchetto aereo. Più viaggia verso l'alto, più si raffredda. Quando la sua temperatura si raffredda a quella del suo punto di rugiada, il vapore acqueo all'interno del pacco
condensa in goccioline di acqua liquida. Queste goccioline si raccolgono quindi sulle superfici di particelle di polvere, polline, fumo, sporco e sale marino chiamate nuclei. (Questi nuclei sono igroscopici, nel senso che attraggono molecole d'acqua.) È a questo punto - quando il vapore acqueo si condensa e si deposita sui nuclei di condensazione - che le nuvole si formano e diventano visibili.Forma
Hai mai visto una nuvola abbastanza a lungo da vederla espandersi verso l'esterno o distogliere lo sguardo per un momento solo per scoprire che quando guardi indietro la sua forma è cambiata? Se è così, sarai felice di sapere che non è la tua immaginazione. Le forme delle nuvole sono in continua evoluzione grazie ai processi di condensazione ed evaporazione.
Dopo che si forma una nuvola, la condensa non si ferma. Questo è il motivo per cui a volte notiamo che le nuvole si espandono nel cielo vicino. Ma mentre le correnti di aria calda e umida continuano a salire e alimentano la condensa, l'aria più secca dall'ambiente circostante alla fine si infiltra nella colonna d'aria galleggiante in un processo chiamato intrattenimento. Quando questa aria più asciutta viene introdotta nel corpo della nuvola, evapora le goccioline della nuvola e provoca la dissipazione di parti della nuvola.
Movimento
Le nuvole iniziano in alto nell'atmosfera perché è lì che vengono create, ma rimangono sospese grazie alle minuscole particelle che contengono.
Le goccioline d'acqua oi cristalli di ghiaccio di una nuvola sono molto piccoli, meno di un micron (è meno di un milionesimo di metro). Per questo motivo, rispondono molto lentamente a gravità. Per aiutare a visualizzare questo concetto, considera una roccia e una piuma. La gravità colpisce ciascuno, tuttavia la roccia cade rapidamente mentre la piuma si sposta gradualmente verso il suolo a causa del suo peso più leggero. Ora confronta una piuma e una singola particella di gocciolina di nuvola; la particella impiegherà ancora più tempo della caduta della piuma e, a causa delle dimensioni minuscole della particella, il minimo movimento dell'aria la manterrà in alto. Poiché questo vale per ogni droplet cloud, si applica all'intero cloud stesso.
Le nuvole viaggiano con il livello superiore venti. Si muovono alla stessa velocità e nella stessa direzione del vento prevalente a livello della nuvola (bassa, media o alta).
Le nuvole di alto livello sono tra le più veloci in movimento perché si formano vicino alla cima della troposfera e sono spinte dal flusso del getto.
Colore
Il colore di una nuvola è determinato dalla luce che riceve dal sole. (Ricorda che il Sole emette luce bianca; quella luce bianca è composta da tutti i colori nello spettro visibile: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola; e che ogni colore nello spettro visibile rappresenta un'onda elettromagnetica di diversa lunghezza.)
Il processo funziona in questo modo: mentre le onde luminose del Sole attraversano l'atmosfera e nuvole, incontrano le singole goccioline d'acqua che compongono una nuvola. Poiché le gocce d'acqua hanno dimensioni simili alla lunghezza d'onda della luce solare, le gocce disperdono la luce del sole in un tipo di dispersione noto come Mie scattering in quale tutti le lunghezze d'onda della luce sono sparse. Poiché tutte le lunghezze d'onda sono sparse e insieme tutti i colori dello spettro compongono la luce bianca, vediamo nuvole bianche.
Nel caso di nuvole più spesse, come lo strato, la luce solare attraversa ma viene bloccata. Ciò conferisce alla nuvola un aspetto grigiastro.