La risposta breve è che lo specifico tipo di nuvola che stai descrivendo si forma dal basso verso l’alto, con il fondo che è definito da una specifica temperatura atmosferica e quindi è uniforme su una vasta area, e la parte superiore che è definita sia dal momento ascendente di un pacchetto d’aria che dalle correnti di convezione al suo interno, quindi è gonfia.

Un piccolo dettaglio in più, se volete. L’aria contiene acqua allo stato gassoso (“vapore acqueo”), la cui misura si chiama umidità. La capacità dell’aria di contenere vapore acqueo dipende dalla temperatura, e l’aria più calda può contenere molta più acqua di quella più fredda. Quando l’aria trattiene tutta l’acqua possibile è al 100% di umidità e viene chiamata “satura”. Se si cerca di superare il 100% di umidità, aggiungendo umidità o riducendo la temperatura, l’umidità in eccesso sarà costretta a condensare da acqua gassosa in goccioline liquide, formando una nuvola. Questo è quello che succede quando si respira in una giornata fredda: il vostro respiro caldo è sia caldo che umido, sostenendo un bel po’ di acqua, ma quando colpisce l’aria fredda si raffredda e l’umidità in eccesso è costretta a condensare in una piccola nuvola.

Ora un po’ più di fisica. Più in alto si va nell’atmosfera, più la pressione e la temperatura scendono. La pressione scende perché c’è meno aria sopra di te per causarla, e la temperatura scende perché è quello che fanno i gas quando si riduce la loro pressione.

Ora leghiamo questo insieme immaginando una sezione trasversale dell’atmosfera. C’è il vapore acqueo, soprattutto dove è basso e caldo. Man mano che si sale, la temperatura e la pressione diminuiscono, e se il vapore acqueo è ancora lì, l’umidità aumenta necessariamente finché l’aria è satura e il vapore in eccesso deve condensare sotto forma di nuvola. Se la sezione trasversale dell’atmosfera è uniforme su una lunga distanza, lo saranno anche le nuvole. Questo è il motivo per cui le basi delle nuvole sono così spesso piatte: sulle scale di cui stiamo parlando (i pochi chilometri di cielo che una persona può vedere da terra) la temperatura e il contenuto di umidità sono abbastanza uniformi, quindi l’altitudine alla quale il tuo pezzo di aria si satura e fa una nuvola è abbastanza costante.

Ora diciamo che nella nostra sezione trasversale non arriva mai un punto in cui l’aria si satura. Abbiamo una giornata di sole! Ma come creare nuvole in una giornata di sole? Se hai dell’umidità in basso (come spesso è, originata dal terreno, dalle piante, dai laghi, ecc.) puoi prendere quell’aria umida e sollevarla fino a quando non diventa abbastanza fredda da creare una nuvola. Un ottimo modo per sollevare l’aria in una giornata di sole è quello di riscaldarla con il sole. Non ogni pezzo di terra viene riscaldato alla stessa velocità, quindi ci sono punti più caldi e punti più freddi nell’aria sopra di esso, e l’aria calda vorrà salire rispetto ai vicini freddi, creando una termica. Se tu potessi vederla, assomiglierebbe molto a un fungo atomico in miniatura.

Come la tua termica sale nella tua sezione trasversale d’aria altrimenti uniforme, comincerà a raffreddarsi e alla fine attraverserà quell’altitudine alla quale diventa satura, e avrai un bel fondo di nuvola piatto. Ma la tua termica continua a salire, ogni pezzo di essa si condensa in nuvola a quella stessa quota. Un altro divertente pezzo di fisica: quando il vapore acqueo gassoso si condensa in un liquido rilascia calore, il processo inverso di come si trasforma l’acqua liquida in un gas aggiungendo calore. Quel calore può alimentare il tuo piccolo termico un po’ di più, aggiungendo un sacco di piccoli pezzi di convezione qua e là che creano piccole bolle d’aria che salgono e scendono, dandogli una consistenza “popcorn”, e mescolando l’aria quel tanto che basta per darti turbolenza se ci voli attraverso. (Portate il processo a 11 per creare un temporale!)

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