Tramonti e Alta Pressione, perché i colori cambiano e alcuni tramonti sono più spettacolari di altri?

Pubblicato Lunedì, 3 Gennaio, 2022 - 21:12 da Lorenzo Mario "lorescienza.97" Bozzo

Prima della parentesi piovosa natalizia abbiamo avuto un periodo di Alta Pressione con frequenti tramonti spettacolari, molto colorati e dagli accesi toni caldi e vividi.

Nulla di inusuale ma non sempre ci appaiono così alla vista.

Il tramonto è sempre lo stesso e il meccanismo pure, allora perché i colori cambiano e alcuni tramonti sono più spettacolari di altri ?

Troviamo risposta nel campo della meteorologia e, in particolare, in alcuni concetti di fisica applicata all’atmosfera terrestre, con un importante contributo dato anche dall’astronomia.

DIFFUSIONE E DISPERSIONE

L’atmosfera terrestre ricopre un ruolo importantissimo in quanto scherma il nostro pianeta Terra da una parte della radiazione solare incidente, permettendo tra le altre cose il mantenimento di un equilibrio termico più consono alla vita sulla Terra.

La composizione chimica dell’atmosfera terrestre, che in parole povere è un involucro gassoso, è costituita principalmente da molecole di azoto e ossigeno, che agiscono da “piccoli specchi” per le radiazioni solari elettromagnetiche d’onda corta, determinando lo “scattering” (dispersione, dall’inglese) o diffusione della luce blu fino al viola (semplicemente meno visibile a occhio nudo).

La luce blu (d’onda corta) quindi rimbalza per l’atmosfera in tutte le direzioni e così noi vediamo il cielo blu durante il giorno, da qualunque direzione lo si osservi; mentre il Sole ci appare giallo, come combinazione dei colori dal verde al rosso.

La radiazione d’onda lunga, invece, anziché diffondersi, passa attraverso praticamente indisturbata.

Figura 1: Diffusione della luce solare incidente in atmosfera, dal sito www.esperimentanda.com.

Come mai allora il cielo è sempre nero sulla Luna ?

Sui corpi celesti dove non vi è atmosfera, come sulla Luna (vedi Fig. 2), non c’è nulla che disperda la luce, che pertanto non viene deviata, e il cielo appare nero.

Figura 2: la Terra fotografata dalla Luna, immersa in un cielo nero, dal sito www.focus.it.

COLORI AL TRAMONTO

All’alba e al tramonto la situazione è diversa: la luce del Sole è più radente al suolo e attraversa uno strato più ampio di atmosfera prima di arrivare ai nostri occhi, incontrando un numero maggiore di particelle che fanno da “centri diffusori” .

In questo frangente viene filtrata ancora più luce blu, e parzialmente la luce verde, per cui solo i colori più caldi riescono a passare e così il cielo ci appare dai toni rossastri.

Infatti, la luce solare viene privata di tutte le componenti dello spettro del visibile eccetto il rosso.

Da un punto di vista fisico, la responsabile del colore rosso è la diffusione di Rayleigh che determina lo “scattering” o diffusione elastica di un’onda luminosa provocato da particelle piccole rispetto alla lunghezza d’onda dell’onda stessa (fotoni di luce blu).

Figura 3: Foto scattata giovedì scorso, 30 dicembre 2021, da Genova sul mare, subito dopo il tramonto.

ALBA, AURORA, TRAMONTO E CREPUSCOLO

Il cielo è rossastro al tramonto e all’alba … ne siamo proprio sicuri ?

Diciamo che, in realtà, se vogliamo proprio essere precisi, dire così è un po’ riduttivo:

all’alba: le prime luci del mattino si scorgono all’alba o crepuscolo mattutino (“sunrise” – periodo che precede la levata del Sole), nel periodo che intercorre tra la notte vera e propria e il pieno giorno. In questo periodo predomina la luce solare riflessa dagli strati superiori dell’atmosfera, mentre è all’aurora (“dawn” – luce che appare nel cielo poco prima del sorgere del Sole) che predomina la luce colorata rifratta dagli strati inferiori;
al tramonto: le ultime luci serali, invece, cominciano a tingersi di colori caldi poco prima e durante il tramonto (“sunset” – momento in cui il Sole scompare sotto l’orizzonte), ma il momento clou è proprio dopo il tramonto, al crepuscolo serale (“dusk” o “twilight” – intervallo di tempo serale dopo la discesa del Sole sotto l’orizzonte che termina con l’arrivo della notte), quando la luce solare è visibile solo tramite la diffusione indiretta da parte dell’atmosfera.

Figura 4: periodi di tempo serali che intercorrono tra il giorno e la notte, dal sito www.it.wikipedia.org.

C’è qualcuno che non può assistere all’alba e al tramonto ? Le zone polari, durante l’inverno (notte polare) e l’estate (Sole di mezzanotte) boreali, viceversa per l’emisfero australe.

Figura 5: Il Sole di mezzanotte a Capo Nord, dal sito www.cultura.biografieonline.it.

IL RUOLO DELL’ALTA PRESSIONE

L’Alta Pressione e quindi la stabilità atmosferica certamente contribuiscono a rendere il cielo il più possibile sgombro da nubi.

C’è un proverbio che cita “rosso di sera, bel tempo si spera …” e un altro dice “rosso di mattina, brutto tempo si avvicina”, ma sarà proprio così ?

Questi detti sono abbastanza generici e non tengono conto delle condizioni al contorno, che sono veramente la chiave di volta per rispondere a questa domanda.

Si tratta sempre di probabilità ma comunque possiamo distinguere due situazioni:

se è il Sole a tingersi di rosso, ci sono buone probabilità che siamo sotto un robusto campo alto-pressorio, poiché la bassa umidità e quindi le molecole in quantità minore e più piccole fanno sì che non tutta la luce solare venga schermata e quindi la luce rossa è spesso portatrice di bel tempo;
se sono le nuvole a colorarsi, la situazione si fa un po’ più complicata. In genere dipende dalle nubi, i.e. se si tratta di nubi temporalesche o innocue velature o altro ancora.

Inoltre, le condizioni climatiche potrebbero cambiare bruscamente e quindi diciamo che i proverbi citati non sono molto utili per fare previsioni abbastanza attendibili.

In Fig. 6, le condizioni da satellite e la carta previsionale per giovedì scorso all’ora di pranzo, di cui il tramonto dai colori accesi e vividi, in Fig. 3.

Figura 6: a sinistra, immagine dal satellite in luce visibile e, a destra, una carta previsionale (modello GFS) con l’Alta Pressione in rinforzo alcuni il 30 dicembre scorso. Entrambe le immagini condivise dal sito www.metociel.fr.

In Fig. 7, invece, uno dei tramonti più variopinti immortalato nel gennaio 2019 sempre da Genova.

Figura 7: tramonto spettacolare da Genova verso E-SE, gennaio 2019.

IL RUOLO STAGIONALE

Se pensate che sia finita qui, non è così. Anche la stagione influisce sulla buona riuscita di tramonti variopinti e duraturi.

Tra autunno e inverno il clima è più freddo e in genere meno umido, quindi meno particelle di vapore acqueo nell’aria, di conseguenza meno particelle schermanti al tramonto e colori più accesi.

Contrariamente a ciò che si pensa, il particolato atmosferico o la sabbia in sospensione proveniente dal deserto o qualunque altro aerosol atmosferico disperso nell’aria che possa attirare particelle di vapore acqueo, diventando grandi e potenziali schermatori della luce visibile, non aiutano a generare bei tramonti spettacolari, bensì l’opposto.

Con poca umidità, invece, gli aerosol atmosferici sono più piccoli e in minor quantità per cui lasciano passare più luce, in particolare quella d’onda lunga, quella rossa.

Aggiungiamoci che d’inverno è più probabile che si formino nubi meno fitte (tranne nel caso di nebbie fitte e maccaja) e dalle forme particolari, e il tramonto scenografico è servito.

Ultimo aspetto da considerare è la durata del tramonto, che d’inverno (soprattutto vicino al solstizio) è maggiore perché il sole ci impiega più tempo a tramontare (vedi Fig. 8), pertanto l’osservatore ha più tempo per osservare le varie sfumature del cielo all’orizzonte, come anche nella parte opposta della volta celeste, spesso caratterizzata da colori più rosati, violacei o bluastri.

Figura 8: il Sole che attraversa la volta celeste nei vari periodi dell’anno, dal sito www.osservareilcielo.altervista.org.

… E L’ALTA PRESSIONE D’INVERNO ?

Riassumendo ciò detto, le condizioni più favorevoli ad albe e tramonti spettacolari sono: Alta Pressione, periodo invernale meglio vicino al solstizio d’inverno, poca umidità e poco inquinamento nell’aria.

Può succedere, come in questi ultimi giorni, che anche d’inverno un promontorio di Alta Pressione da sud si spinga verso il nostro continente.

Quali sono le implicazioni ? Vediamo il confronto tra mare e terraferma:

se il mare e soprattutto lo strato d’aria sulla sua superficie è decisamente più freddo della massa d’aria stabile e mite che lo sovrasta (come nel caso di questi ultimi giorni trascorsi, come si osserva in Fig. 9 e 10), si può formare uno strato di nubi basse, conseguenza del contrasto tra i due e dell’evaporazione che ne deriva, che in gergo si chiama maccaja o macaja o ancora macaia ( tecnicamente “nuvolosità di mare”) se interessa le coste liguri. Addirittura, può sfociare in “nebbia di mare” o caligo, se sussistono altre condizioni e tipicamente in primavera;
se parliamo della pianura, in primis la Pianura Padana, spesso si accumula un cuscino d’aria fredda in inverno, anche detto “catino padano”, che fa sì che, anche in questo caso, si crei un contrasto tra l’aria fredda al suolo e quella mite in quota in entrata (sempre come nel caso di questi ultimi giorni trascorsi, in Fig. 9), e si abbia la formazione di foschia o nebbia fitta.

Figura 9: “mare di nebbia” che sovrasta tutto il Mediterraneo occidentale, immortalata dal satellite MODIS della NASA, 1 gennaio 2022.

Figura 10: maccaja sul Mar Ligure e quasi tutta la Liguria ricoperta dalle nubi basse, eccetto le vette più elevate, immortalata dal satellite MODIS della NASA, 1 gennaio 2022.

In entrambi i casi tutto ciò è spesso accompagnato da inversione termica che mantiene temperature miti ma più contenute sotto la maccaja, un clima più rigido avvolge le zone soggette a nebbia, mentre in quota la temperatura si assesta su valori decisamente più miti, come è accaduto nei giorni scorsi.

Citiamo alcuni valori termici solo per dare un’idea delle temperature che si sono raggiunte alle varie quote (talora dei record per il periodo) nelle diverse zone sopra descritte, per il primo dell’anno 2022:

clima ligure costiero:

Genova – Centro Funzionale -> minima di +12.8°C e massima di +14.2°C, umidità tra 75 e 90%

Savona – Istituto Nautico -> minima di +12.6°C e massima di +13.6°C, umidità tra 70 e 95%

Levanto (SP) -> minima di +13°C e massima di +14.5°C, umidità tra 80 e 90%

Sanremo (IM) -> minima di +12.8°C e massima di +14.5°C, umidità tra 65 e 85%

clima ligure entroterra:

Cabanne (849 m s.l.m. – GE) -> minima di -3.5°C e massima di +10.3°C, umidità tra 15 e 100%

Calizzano (648 m s.l.m. – SV) -> minima di -0.5°C e massima di +11.7°C, umidità tra 10 e 95%

Sassello (373 m s.l.m. – SV) -> minima di +2°C e massima di +11.3°C, umidità tra il 20 e il 90%

clima ligure in alta quota:

Rifugio La Terza (2065 m s.l.m. – IM) -> minima di +8.6°C e massima di +14.2°C, umidità tra 10 e 30%

Prato Cipolla (1585 m s.l.m. – GE) -> minima di +5.9°C e massima di +16.9°C, umidità tra 15 e 50%

Monte Beigua (1287 m s.l.m. – SV) -> massima di +19.7°C, umidità tra 20 e 70%

Monte Settepani (1274 m s.l.m. – SV) -> minima di +13.4°C e massima di +18.4°C, umidità tra 10 e 20%

Rocca d’Aveto (1255 m s.l.m. – GE) -> massima di +19.8°C

Monte di Mezzo (Santo Stefano d’Aveto (GE) – 1250 m s.l.m.) -> minima di +12°C e massima di +22°C, umidità tra 10 e 25%

Rifugio Monte Caucaso (1225 m s.l.m. – GE) -> minima di +12.6°C e massima di +21°C, umidità tra 10 e 30%

Barbagelata (1116 m s.l.m. – GE) -> minima di +3.8°C e massima di +20.1°C, umidità al 99-100%

clima alpino di media-alta quota:

Marmolada (Punta Rocca (BL) – 3256 m s.l.m.) -> minima di -3.1°C e massima di +2.1°C

Cima Pisciadù (nei pressi di Corvara in Badia (BZ) – 2985 m s.l.m.) -> minima di -0.5°C e massima di +4.1°C, umidità tra 5 e 30%

Gran San Bernardo (Svizzera – 2479 m s.l.m.) -> minima di +3.1°C e massima di +6.2°C, umidità tra 25 e 35%

Pinzolo (nei pressi di Madonna di Campiglio (TN) – 2084 m s.l.m.) -> minima di +3.6°C e massima di +11.4°C, umidità tra 35 e 65%

Trasquera (1430 m s.l.m. – VB) -> minima di +11.5°C e massima di +20°C, umidità tra 15 e 40%

Cortina d’Ampezzo (1230 m s.l.m. – BL) -> minima di +2.9°C e massima di +19.3°C, umidità tra 20 e 65%

Asiago aeroporto (1010 m s.l.m. – VI) -> minima di -2.2°C e massima di +13.7°C, umidità tra 35 e 80%

Tetto Caban (900 m s.l.m. – CN) -> minima di +12.4°C e massima di +21.9°C, umidità tra 15 e 35%

clima padano nebbioso:

Bologna idrografico -> minima di +0.8°C e massima di +5.6°C, umidità tra 85 e 100%

Ferrara -> minima di +0.6°C e massima di +3°C, umidità tra 95 e 100%

Venezia (Osservatorio Cavanis) -> minima di +1.6°C e massima di +3.8°C, umidità al 95%

Rivalta sul Mincio (MN) -> minima di +0.8°C e massima di +3.6°C, umidità al 100%

clima padano soleggiato:

Saluzzo (CN) -> minima di +7.9°C e massima di +19°C, umidità tra 30 e 100%

Torino -> minima di +2.9°C e massima di +14°C, umidità tra 50 e 100%

Milano (Maxwell) -> minima di -0.3°C e massima di +11.8°C, umidità tra 70 e 100%

clima appenninico tosco-emiliano:

Monte Cimone (2000 m s.l.m. – MO) -> minima di +9.3°C e massima di +13°C

Doganaccia, Cutigliano (1520 m s.l.m. – PT) -> minima di +13.4°C e massima di +13.6°C

Canevare di Fanano (1220 m s.l.m. – MO) -> minima di +13.3°C e massima di +20.9°C

S. Anna Pelago (1129 m s.l.m. – MO) -> minima di +4.9°C e massima di +21.8°C

Passo della Raticosa (968 m s.l.m. – FI) -> minima di +9.9°C e massima di +20.8°C

Belfrote, Borgotaro (760 m s.l.m. – PR) -> minima di +8.7°C e massima di +19.1°C

TRAMONTO SUL MARE

Il tramonto sul mare è sicuramente molto affascinante e romantico, soprattutto per i riflessi che proietta sulla distesa d’acqua dove il Sole sembra “gettarsi” prima di scomparire.

La Liguria è una stretta “lingua di terra” fortunata per ciò che riguarda le albe ed i tramonti poiché, per la sua disposizione geografica, è affacciata sul mare a sud, e pertanto entrambi i momenti della giornata si possono ammirare da terra guardando il mare.

Da alcune regioni italiane, invece, si può ammirare solo l’alba (i.e. la maggior parte delle regioni adriatiche, le coste orientali di Calabria, Sicilia e Sardegna) o solo il tramonto (i.e. la maggior parte delle regioni tirreniche, le coste occidentali della Sardegna) sul mare.

Figura 11: tramonto dalla terrazza di Spianata Castelletto a Genova, 22 dicembre 2021.

TRAMONTO SOPRA LE NUBI

… E quando sotto la maccaja il clima è noioso, cupo e amorfo, sopra le nubi basse si scorge un altro mondo, dal clima mite, secco e dal paesaggio sublime.

Nelle tre figure sottostanti, foto scattate lo scorso primo gennaio dal Monte Beigua (1287 m s.l.m. – SV) sopra la maccaja, rispettivamente a metà giornata, al tramonto e al crepuscolo serale.