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Vi siete mai chiesti come mai in inverno stagni, laghi e specchi d’acqua rimangono congelati solamente in superficie?

lago gelato La caratteristica che porta il ghiaccio a comportarsi in questo modo è una vera e propria fortuna per numerose specie viventi, tra cui anche l’uomo. Se l’acqua gelasse nel medesimo modo di altri liquidi, infatti, per una porzione considerevole dell’anno gran parte delle nostre acque sarebbero completamente gelate e inutilizzabili con evidenti problemi per l’approvvigionamento idrico. Il ghiaccio si formerebbe solo a partire dal fondo dei laghi e dei fiumi, lasciandoci a disposizione uno strato sottile d’acqua in superficie grazie al calore del Sole.

A differenza degli altri liquidi, tra 0 e 4 °C l’acqua assume un comportamento del tutto particolare. Al punto di congelamento (intorno agli 0 °C), infatti, le molecole dell’acqua ghiacciata sono più distanti tra loro, rendendo così il ghiaccio più leggero e voluminoso. Se la temperatura aumenta, spostandosi dunque dal punto di congelamento, il reticolo cristallino dell’acqua ghiacciata si rompe, dando origine a una miriade di molecole unite a coppie tra loro. Questi frammenti del reticolo non costituiscono dei cristalli di ghiaccio veri e propri, ma sono comunque più leggeri delle molecole d’acqua più calda. Leggi tutto “Perché uno stagno ghiaccia solamente in superficie?”

La pioggia inizia generalmente il proprio viaggio sotto forma di neve. Ma allora perché talvolta le molecole di vapore acqueo lasciano improvvisamente una nube e cadono sotto forma di nebbia, pioggia torrenziale o bianca e soffice neve?

Nei primi decenni del Novecento alcuni fisici e meteorologi, come Tor Bergeron, ipotizzarono che alla base del meccanismo che causa una precipitazione atmosferica vi dovesse essere un catalizzatore. Ovvero una sostanza in grado di innescare un processo senza variare la propria composizione. Anche quando fa molto caldo, le nubi presenti alle grandi altitudini contengono al loro interno migliaia di minuscoli cristalli di ghiaccio (i catalizzatori), che si ingrandiscono man mano che intercettano le molecole di vapore acqueo presenti nell’aria.

Le gocce d’acqua pura contenute in una nube non congelano a 0 °C, grazie alle particolari condizioni di pressione e alle loro dimensioni infinitesimali, possono mantenere lo stato liquido anche a -40 °C. Quando queste gocce d’acqua vengono “investite” da un cristallo di ghiaccio, presente in una nube, congelano all’istante trasformandosi rapidamente in neve. E’ un processo pressoché istantaneo, che porta al congelamento di milioni di gocce d’acqua. Non a caso, ogni fiocco di neve che cade può provenire da centinaia di migliaia di minuscole gocce d’acqua che, sotto forma di cristalli di ghiaccio, si collegano in un reticolo di forma esagonale. Ogni fiocco contiene più aria che acqua congelata, per questo motivo in assenza di vento, può impiegare molto tempo per precipitare al suolo. Leggi tutto “Perché la neve è così leggera e soffice?”