Una panoramica su come e perché si formano incantevoli fenomeni di colori, geometrie e luci nel cielo
Hai mai notato come anche nelle giornate più ordinarie, il cielo possa regalare sorprese straordinarie? In un mondo dove le condizioni meteo sono spesso percepite come un semplice elemento di disturbo nella quotidianità, esiste un universo di fenomeni straordinari nascosti alla vista di chi non sa dove guardare. Questo è il primo articolo di una serie dedicata ai fenomeni ottici atmosferici che si propone di svelare le meraviglie ottiche dell’atmosfera terrestre, dimostrando come eventi meteorologici apparentemente banali possano trasformarsi in spettacoli mozzafiato, se osservati con curiosità e conoscenza. Affinché tali affascinanti fenomeni accadano è necessario coinvolgere tre entità chiave:
- un osservatore;
- la luce con tutte le sue proprietà peculiari;
- la nostra atmosfera.
Per quanto attiene all’osservatore, questi sarà indubbiamente un normale mammifero terrestre bipede ma attento e curioso e potrebbe essere chiunque stia attualmente leggendo queste righe.
La Luce
La luce che i nostri occhi percepiscono tutti i giorni è un tipo particolare di radiazione elettromagnetica. La discussione sulla loro natura, ondulatoria o corpuscolare, ha trovato risposta nella meccanica quantistica, rivelando una doppia natura: ondulatoria e corpuscolare. I fotoni, particelle legate alla luce, sono senza massa ma portano energia. A seconda delle diverse lunghezze d’onda, abbiamo le onde radio (le radiazioni elettromagnetiche a più grande lunghezza d’onda), le microonde, i raggi infrarossi, la luce visibile, i raggi ultravioletti, i raggi X e i raggi gamma (questi ultimi le radiazioni elettromagnetiche a lunghezza d’onda piú piccola). Nel caso specifico della luce visibile, a cui siamo abituati ogni giorno, corrispondono invece i diversi colori, dal rosso (lunghezza d’onda di 700 nanometri) al blu ( lunghezza d’onda di 400 nanometri). La propagazione della luce nel vuoto è lineare, ma quando interagisce con la materia o attraversa mezzi trasparenti, opachi o traslucidi, emergono processi come assorbimento, diffusione, riflessione, rifrazione, diffrazione e polarizzazione.
L’Atmosfera
Infine, l’atmosfera, cioè quel “mezzo trasparente” attraversato dalla luce del Sole e degli astri, prima di giungere all’occhio dell’osservatore. Il nostro pianeta è avvolto da uno strato atmosferico non omogeneo, diviso in diverse fasce di differenti altezze e composizione (per approfondimenti: https://www.passioneastronomia.it/atmosfera-terrestre-come-fatta-e-da-cosa-e-composta/). Il passaggio tra queste fasce è graduale ed è marcato da zone intermedie tra cui la tropopausa e la mesopausa. La troposfera, più vicina al suolo, è la più densa e influenzata dai fenomeni meteorologici, estendendosi a circa 15 km di altezza e contenendo il 90% dell’acqua e dell’aria atmosferica.
All’interno della troposfera si formano le nuvole, composte da gocce d’acqua o cristalli di ghiaccio (sfere e prismi che scompongono la luce), con la parte più bassa chiamata Strato Limite Atmosferico (SLA) o strato limite planetario. Lo SLA è caratterizzato da turbolenze dovute a scambi termici (che deviano il percorso della luce) con il suolo, con l’altezza variabile in base alle condizioni meteorologiche.
Questo contesto atmosferico generale è cruciale quando si osservano fenomeni luminosi come il Sole, la Luna e gli astri, la cui luce deve attraversare gli strati atmosferici interagendo con essi. I processi di rifrazione, diffrazione…che avvengono durante questa trasmissione sono alla base dei fenomeni ottici noti.
Le Fotometeore
Avremo così una serie di fenomeni ottici atmosferici definiti anche con un unico termine: “fotometeore” (foto ovvero luce e meteora, letteralmente “in mezzo all’aria” facendo riferimento a tutti i fenomeni che si verificano nella nostra atmosfera). Riporto anche la definizione di Cloud Atlas: “un fenomeno luminoso prodotto dalla riflessione, rifrazione, diffrazione o, in genere, dall’interferenza della luce solare, lunare o astrale con le particelle presenti nella Troposfera”. Nell’ambito della meteorologia, è importante distinguere anche le seguenti categorie:
Le Elettrometeore
Questi fenomeni rappresentano le manifestazioni visibili o udibili dell’elettricità presente nell’atmosfera. Le elettrometeore si dividono in due sottocategorie principali:
- Scariche elettriche discontinue: che comprendono fenomeni come fulmini e tuoni, caratterizzati da un’intensa attività elettrica di breve durata;
- Fenomeni continui o semi-continui: vi rientrano il fuoco di Sant’Elmo e l’aurora polare, fenomeni meno intensi ma di più lunga durata rispetto alle scariche elettriche.
Le Idrometeore
Per convenzione, la neve e l’acqua presente sul terreno non sono classificati come idrometeore. Questa categoria comprende invece:
- Particelle in Sospensione: piccole particelle idriche sospese nell’atmosfera;
- Precipitazioni: particelle in caduta, come pioggia o neve;
- Particelle sollevate dal vento: queste includono particelle idriche trascinate in aria dalla forza del vento;
- Depositi di particelle: accumuli di particelle idriche su superfici;
- Fenomeni vorticosi: come trombe marine, trombe d’aria e tornado, che presentano un intenso movimento rotatorio.
Le Litometeore
Sono costituiti principalmente da particelle solide non acquose. Queste particelle possono essere sospese nell’aria o sollevate dal suolo dal vento. Si suddividono in:
- Particelle sospese: ad esempio, la foschia di polvere o fumo, composte da particelle di polvere fine, particelle di sale marino o prodotti di combustione (ad esempio da incendi boschivi);
- Particelle sollevate dal vento: vi rientrano fenomeni come polvere o sabbia in movimento, tempeste di polvere o di sabbia e vortici di polvere o sabbia. Un vortice di polvere ben sviluppato è comunemente noto come “diavolo di polvere”.
Questa categorizzazione offre una struttura essenziale per la comprensione e lo studio dei fenomeni meteorologici, facilitando l’analisi e la previsione del tempo atmosferico. Vedremo come osservarli, riconoscerli, classificarli e anche come anticiparli.
Questo primo articolo fungerà anche da indice, raccogliendo tutte le voci relative ai fenomeni ottici atmosferici. Man mano che questi fenomeni saranno trattati, verranno elencati di seguito in modo interattivo.
Indice dei fenomeni
LOOMING TOWERING SINKING STOPPING
(in aggiornamento)
I riferimenti: Cloud Atlas , Atoptics
