Evaporazione Sublimazione

Introduzione

Qualcuno di voi può interessare sapere cos’è la sublimazione e come questa interagisce nel campo della meteorologia.

Per produrre vapore acqueo possiamo percorrere due strade fondamentali per ottenerlo:

l’evaporazione o la sublimazione.

Evaporazione

Il primo, l’evaporazione, è il concetto più diffuso tra le persone perché è più facile notarlo in continuazione e non solo in meteorologia. Basta un panno bagnato steso e dopo una certa quantità di tempo lo troviamo asciutto.

Questo perché la quantità di acqua contenuta nelle fibre del nostro indumento evapora, cioè passa dallo stato liquido allo stato gassoso, staccandosi dalle fibre che lo racchiudono.

Una magia naturale che viviamo tutti i giorni: certo in alcune occasioni il nostro indumento si asciuga più velocemente che in altre e questo dipende dall’umidità relativa dell’aria.

Più l’umidità relativa è bassa, e più il fenomeno dell’evaporazione è rapido e il nostro indumento si asciuga prima.

Prima di andare oltre, vi consiglio di leggere questo articolo didattico sull’umidità, relativa o assoluta.

https://lnx.meteochiavari.com/2024-04-04/umidita-assoluta-e-umidita-relativa/

L’evaporazione oltre ad essere un passaggio di stato fa acquistare calore al liquido. E se acquista calore c’è bisogno che “qualcuno” glielo venda, e questo qualcuno è l’aria circonstante che tenderà a raffreddarsi di conseguenza.

Sublimazione

Il secondo, la sublimazione, è un fenomeno meno conosciuto perché spesso non si nota visivamente il suo effetto; tuttavia, è molto presente in meteorologia più di quanto si possa immaginare. In questo caso si passa dallo stato solido allo stato gassoso, senza passare da quello liquido, un po’ come il Monopoli quando si va in prigione senza passare dal via!

Questo passaggio di stato, molto più dell’evaporazione, acquisisce calore e rompe i legami superficiali del solido (in questo caso del ghiaccio) che evapora all’istante. (attenzione evapora solo la superfice del solido non tutto il solido di botto).

Quindi il ghiaccio acquista calore dall’aria e l’aria circostante si raffredda.

In pratica

Tutta questa roba avviene naturalmente in meteorologia e spesso un occhio attento può notare il momento in cui accade.

Ma quando avvengono questi due fenomeni?

Avvengono quando la colonna d’aria in quota ha un’umidità relativa molto bassa e una temperatura relativamente più alta del vapore acque che forma la nuvola.

Dalla nuvola, che è contenuta quasi sempre acqua allo stato solido, inizia la precipitazione: cioè il ghiaccio o neve non riesce più a stare in sospensione perché aumenta di peso man mano che si unisce con altri cristalli, e il vento non è più in grado di tenerla in sospensione.

A quel punto il cristallo inizia la sua discesa.

Ma se l’aria sottostante alla nube è molto secca, cioè ha un tasso di umidità molto basso, il cristallo di ghiaccio acquista energia termica e il cristallo inizia evaporare e conseguentemente diminuisce anche la sua dimensione.

Questa è la sublimazione allo stato pratico.

E lo si nota ad occhio nudo (vedi figura 2 e 3) quando si osservano quelle striature grigiastre semi verticali dette anche “VIRGHE”, quella è la precipitazione. Se la precipitazione è debole, è possibile che non arrivi al suolo perché il cristallo evapora del tutto prima di toccarlo.

Tra l’altro l’evaporazione e la sublimazione sono anche causa dei Downburst delle nuvole a sviluppo verticale. Oltre ad essere molto impetuosi, i downburst sono venti discendenti che impattano al suolo distribuendosi poi linearmente, con raffiche spesso molto forti.

Questi venti di caduta sono generati anche perché durante la precipitazione -nelle condizioni sopra descritte- viene sotratto colore all’aria circostante. L’aria più fredda è anche più pesante di quella calda e cade letteralmente verso il suolo.

Ecco perché durante e dopo un temporale si ha quasi sempre una diminuzione anche sensibile delle temperature, proprio per questo motivo.  (Non è solo questo il motivo perché dipende anche il contesto dal quale si formano questi temporali)

Man mano che aria circostante si raffredda si avvicina anche al punto di saturazione e il ghiaccio o l’acqua liquida non evapora più.

Se la precipitazionie ha forza per continuare ad un certo punto non c’è più scambio di energia ed è allora che la precipitazione inizia a scendere di quota fino a toccare il terreno.

Si spiega il motivo per il quale in questi contesti il radar delle precipitazioni indica anche un rovescio, ma poi allo stato pratico al suolo non arriva nulla. Perché evapora prima.

Chiaro che in estate, come in questi giorni, dove lo zero termico è oltre i 5000metri, è possibile che le prime nuvole che si formano contengano solo acqua allo stato solido. Per cui se avviene al precipitazioni, in questo caso il passaggio di stato è solo l’evaporazione.

Però, man mano che il cumulonembo si forma, si alza di quota fino al massimo dei 12.000 metri circa. (figura 4) Beh, lì allora l’acqua è allo stato solido e il concetto della sublimazione può prendere vita.