nube
Massa più o meno estesa di goccioline di acqua, di minuscoli cristalli di ghiaccio o di gocce e cristalli mescolati, in sospensione nell’aria, di spessore e densità tali da impedire più o meno la vista del cielo.
Poiché spesso animate da moti simili a quelli delle n. ordinarie, masse d’aria inglobanti prodotti radioattivi di esplosioni nucleari atmosferiche vengono nell’uso corrente denominate, anche se impropriamente, n. radioattive. Inoltre, per estensione, il termine n. si usa per indicare ammassi di vapori diversi dal vapore d’acqua e agglomerati di materia cosmica o stellari.
Geofisica
Le n. si formano per condensazione del vapore acqueo contenuto nell’aria, in seguito a raffreddamento dell’aria stessa. La condensazione ha inizio in genere quando l’umidità relativa è maggiore del 100%, cioè quando l’aria è soprassatura; in queste condizioni il vapore acqueo condensa in goccioline di raggio molto piccolo, generalmente attorno a particelle microscopiche solide, dette nuclei di condensazione.
Formazione
Le goccioline che costituiscono una n. hanno diametro che va da qualche micron a qualche decina di micron; esse possono tuttavia aumentare di dimensioni, sia per ulteriore condensazione di vapore acqueo sia per coalescenza con altre goccioline.
L’accrescimento per condensazione è facilitato dal fatto che, a mano a mano che il raggio della goccia aumenta, la tensione di vapore diminuisce ed è quindi sufficiente un’umidità relativa via via minore per far condensare il vapore; l’accrescimento viene però limitato dal calore di condensazione, che fa aumentare la temperatura dell’aria circostante e diminuire l’umidità relativa.
La coalescenza si ha quando una goccia ha raggiunto dimensioni maggiori delle gocce circostanti e quindi si muove rispetto ad esse, entrando facilmente in collisione con loro e aggregandosele. La velocità di accrescimento delle goccioline dipende dalla quantità di vapore acqueo presente, dalla temperatura e dalla velocità di raffreddamento dell’aria, dalla concentrazione dei nuclei di condensazione e da quella delle goccioline stesse. Quando il peso delle gocce diviene maggiore della spinta ascensionale dell’aria, esse cadono formando le precipitazioni. Il contenuto di acqua delle n. varia entro limiti abbastanza vasti, ma è sempre dell’ordine di pochi grammi, o anche meno, per metro cubo. Quando la temperatura scende al di sotto di 0 °C si possono formare cristalli di ghiaccio, in parte per sublimazione del vapore attorno a nuclei di sublimazione, ma soprattutto per congelamento delle goccioline d’acqua; anche questo secondo processo, che sembra essere il più frequente, è favorito dalla presenza di nuclei estranei: in assenza di questi, infatti, le goccioline possono rimanere allo stato liquido (soprafuse) fino a temperature di −15 °C e anche minori.
Il raffreddamento dell’aria, che provoca la condensazione del vapore acqueo, può avvenire a causa di vari processi. Quello più importante è costituito dall’espansione adiabatica dell’aria umida nei suoi moti ascensionali; questi possono prodursi per convezione naturale, dovuta alla instabilità dell’aria quando la diminuzione di temperatura con l’altezza sia maggiore del gradiente adiabatico (➔ equilibrio), o per scorrimento ascendente di una massa d’aria calda sopra una massa d’aria fredda (ascesa frontale), o per ascendenza orografica, dovuta a rilievi montuosi, o, negli strati più vicini al suolo, per turbolenza. Un altro processo di raffreddamento, essenzialmente non adiabatico, è dovuto al contatto dell’aria con il suolo che si raffredda per irraggiamento, o all’irraggiamento stesso dell’aria. La condensazione può inoltre avvenire per mescolanza di masse d’aria a temperatura e umidità diverse, con formazione di una regione di contatto in cui l’aria diviene satura, oppure per l’aumento progressivo di umidità relativa dovuto all’evaporazione di superfici liquide o umide, umidità che può essere trasportata verso l’alto dalla turbolenza. A seconda dei processi di condensazione e delle caratteristiche dinamiche dell’atmosfera, si producono n. di aspetto e costituzione diversi.
Classificazione
Dal punto di vista dinamico le n. si possono classificare in due grandi classi: le n. stratificate e le n. convettive (o cumuli). Le n. stratificate, aventi un’estensione orizzontale considerevole (anche centinaia di km), sono prodotte da moti ascensionali lenti (velocità verticale dell’ordine dei cm/s), come può avvenire, per es., nello scivolamento di masse d’aria calda sopra masse fredde; i cumuli, che hanno invece notevole estensione verticale, sono prodotti da correnti convettive aventi velocità dell’ordine di parecchi metri al secondo, provocate da instabilità dell’atmosfera.
Entro queste due classi fondamentali si ha una grande varietà di forme, e l’attuale classificazione internazionale dei tipi di n., basata su quella proposta da L. Howard nel 19° sec., è in realtà una classificazione morfo;logica. Essa elenca (tab. 1) 10 generi principali, di cui 8, comprendenti le n. stratificate, sono suddivisi convenzionalmente in n. alte (fra 6000 e 12.000 m di altezza), n. medie (fra 2000 e 6000 m) e n. basse (al di sotto di 2000 m), e 2 comprendono i cumuli. Tale classificazione morfologica (fig.) può considerarsi anche una classificazione fisica, in quanto la forma delle n. è necessariamente indicativa del particolare stato dinamico e termodinamico dell’atmosfera e dei processi che in questa hanno luogo, anche se un determinato genere di n. può in realtà avere origine in processi diversi.
Le n. alte sono i cirri, i cirrostrati e i cirrocumuli e sono quasi completamente formate da cristalli di ghiaccio.
I cirri hanno un aspetto filamentoso e delicato, sono di colore bianco e si possono presentare isolati o disposti irregolarmente nel cielo.
I cirrostrati formano un velo sottile, lattiginoso, ricoprente spesso tutto il cielo, talvolta con struttura fibrosa, e danno di frequente luogo ad aloni attorno al Sole e alla Luna; si producono per lento sollevamento dell’aria su di una grande estensione orizzontale.
I cirrocumuli sono costituiti da gruppi ordinati o da file parallele di piccoli fiocchi bianchi (il cosiddetto ‘cielo a pecorelle’), che si formano dai cirrostrati quando in questi si produce una certa instabilità con moti convettivi verticali.
Le n. medie, costituite da goccioline di acqua, comprendono gli altostrati e gli altocumuli.
Gli altostrati sono veli striati di colore grigio bluastro, con spessore di qualche centinaio di metri, che ricoprono spesso gran parte del cielo e sono originati in genere per ascese frontali; gli altocumuli sono costituiti da fiocchi o globuli di dimensioni maggiori dei cirrocumuli o da rotoli, che talvolta si formano dal dissolvimento degli altostrati.
Le n. basse comprendono gli strati, gli stratocumuli e i nembostrati.
Gli strati sono banchi di spessore uniforme di qualche centinaio di metri, simili a nebbia alta, formati frequentemente per innalzamento di aria umida dovuto a turbolenza.
Gli stratocumuli sono costituiti da grossi ammassi oscuri rotondeggianti, riuniti spesso a formare ampi banchi ad andamento orizzontale; essi possono avere origine dagli strati quando, per irraggiamento termico dalla superficie superiore di questi e per il conseguente raffreddamento dell’aria, si produce in essi un’instabilità che dà luogo a moti convettivi ascendenti e discendenti.
I nembostrati sono masse dense, uniformi, molto estese orizzontalmente, dalle quali cade una precipitazione a carattere continuo.
Le n. convettive comprendono i cumuli e i cumulonembi; hanno sviluppo verticale, con la sommità a forma di cupola o di più cupole, oppure masse rotondeggianti e la base, corrispondente ai livelli di condensazione (1000-2000 m), quasi orizzontale. Quando l’aria è instabile solo fino a un’altezza poco superiore al livello di condensazione, si formano i cumuli di bel tempo, scarsamente sviluppati sia in altezza sia in estensione orizzontale; se l’instabilità si estende fino a quote molto più elevate, le correnti convettive ascensionali procedono con velocità crescente fino a grandi altezze (6000-7000 m) formando cumuli torreggianti sempre più imponenti, fino al cumulonembo, formazione nuvolosa di dimensioni enormi, la cui sommità si allarga a incudine a causa dell’arresto dei moti ascensionali dovuto a uno strato stabile; da essa escono i cirri densi, o falsi cirri, costituiti da cristalli di ghiaccio. Il cumulonembo è la tipica n. temporalesca, che dà luogo a precipitazioni, a rovesci e grandine.
Per tenere conto del gran numero di forme che le n. possono assumere, la classificazione internazionale suddivide i vari generi in specie e in varietà, con attributi che ne rappresentano le particolarità morfologiche. Nelle tab. 2, 3 e 4 sono riportate le caratteristiche morfologiche dei generi, delle specie e delle varietà, con la denominazione latina. Il banco ricopre una piccola parte del cielo, lo strato copre quasi tutto il cielo, in modo continuo o quasi continuo; la distesa ricopre una parte abbastanza grande del cielo ed è quindi qualcosa di mezzo tra il banco e lo strato.
Astronomia
N. cosmiche sono definite genericamente sia le nebulose oscure propriamente dette, sia le masse di materia cosmica assorbente (idrogeno, calcio, sodio ecc.), di estrema tenuità, che riempiono vaste regioni dello spazio internebulare.
Le N. di Magellano sono due piccole galassie irregolari, chiamate rispettivamente Grande N. di Magellano e Piccola N. di Magellano, dal nome del navigatore F. Magellano che le scoprì nel 1519. Insieme ad Andromeda, sono le uniche galassie visibili a occhio nudo. Fanno parte, con la Via Lattea e una trentina di altri membri, del Gruppo locale di galassie.
Le n. stellari sono agglomerati apparenti di stelle, di forma irregolare e varia estensione, che formano una delle più belle attrattive del cielo.
Fisica
N. elettronica La carica spaziale negativa, costituita da elettroni, che si forma nelle vicinanze di un corpo che emette elettroni.
In meccanica quantistica, la distribuzione di carica degli elettroni, negli atomi o nelle molecole, assumendo la densità di carica proporzionale alla densità di probabilità spaziale, associata alla funzione d’onda che descrive lo stato elettronico.
Geologia
Nel 1904 A. Lacroix introdusse il termine n. ardente per indicare la miscela di gas e di materiali lavici e piroclastici, solidi o allo stato fuso, in sospensione e mescolanza più o meno intima, che fuoriescono in modo esplosivo da un apparato vulcanico. Le n. ardenti sono caratteristiche di apparati vulcanici a magma molto viscoso, con protrusioni di lava allo stato solido o semisolido (spine e cupole laviche), tali da costituire un vero e proprio tappo nel condotto vulcanico. Esse sono associate all’esplosione o al collasso di duomi lavici attivi. La n. ardente ad alta temperatura (800-900 °C) rotola lungo i fianchi del vulcano erodendo e causticando il versante fino a raggiungere una zona di accumulo (che può essere anche un’area marina o un bacino lacustre) dove dà luogo a un deposito con tessitura caotica costituito da ceneri o blocchi di lava con scarsa o nulla vescicolazione. Le n. ardenti sono in sostanza dei flussi piroclastici che hanno spessore e geometria del deposito notevolmente controllati dalla topografia. I volumi espressi da queste eruzioni sono generalmente inferiori a 1 km3.
Una n. vulcanica è un ammasso di ceneri e polveri lanciate nell’atmosfera da un apparato vulcanico, e spesso circolanti a lungo, ad altezze anche notevoli.