Bianche, grigie o nere: cosa significa il colore delle nuvole e perché cambia

Le nuvole bianche sono fatte della stessa acqua trasparente che bevi, e il perché del loro colore sta in miliardi di goccioline e cristalli di ghiaccio che riflettono la luce. Quelle più dense o più spesse, invece, possono apparire grigie, fino a sembrare quasi nere prima di un temporale.

A influire sulla luminosità di una nube è anche una caratteristica fisica precisa, la riflettanza: la percentuale di luce che la nuvola rimanda indietro. Più luce rimbalza verso i tuoi occhi, più la nuvola sembra chiara.

Come fanno le goccioline a rendere bianca la nuvola

Il punto di partenza è semplice: l'acqua è trasparente, ma la luce cambia direzione quando passa obliquamente dall'aria all'acqua e viceversa. È lo stesso motivo per cui gli oggetti sul fondo di una piscina, guardati da fuori, sembrano un po' spostati o deformati.

In una piscina con l'acqua ferma, però, c'è una sola superficie piatta. La luce devia secondo l'angolo con cui attraversa la superficie, ma il fondo resta visibile attraverso l'acqua limpida.

In una nuvola la situazione cambia completamente. L'acqua è divisa in un numero enorme di goccioline minuscole, ognuna con la sua superficie, e la luce viene deviata e riflessa da ciascuna di esse, una dopo l'altra.

Il risultato? La luce rimbalza in tutte le direzioni, in modo casuale, finché quello che ti arriva agli occhi è un insieme confuso di raggi provenienti da ogni punto della nube. Le singole goccioline sono troppo piccole per essere viste una per una, ma tutte insieme producono un effetto cumulativo.

C'è poi la questione dei colori. La luce del Sole contiene tutti i colori dell'arcobaleno, e le goccioline delle nuvole li diffondono più o meno nella stessa misura, senza favorirne uno in particolare.

Quando tutti i colori arrivano ai tuoi occhi con un'intensità simile, si mescolano e il cervello li legge come bianco. Ecco perché la nuvola appare candida anche se ogni singola goccia, presa da sola, sarebbe trasparente.

Qui entra in gioco la riflettanza: più goccioline ci sono a rimandare indietro la luce, più alta è la percentuale riflessa e più la nuvola sembra luminosa. In pratica, sono le goccioline d'acqua a contribuire alla luminosità delle nubi, perché fanno rimbalzare la luce invece di lasciarla passare dritta.

Lo stesso meccanismo lo vedi anche a terra, in situazioni quotidiane. La nebbiolina dei nebulizzatori che spruzzano acqua sulla frutta al supermercato è biancastra, e lo è anche il vapore umido che esce da una pentola: in entrambi i casi l'acqua è ridotta in goccioline sospese nell'aria.

Le nuvole dense riflettono fino al 90 per cento della luce

Guarda un bicchiere d'acqua limpida e poi alza gli occhi verso una nuvola compatta: sembrano fatti della stessa sostanza, eppure uno lo attraversi con lo sguardo e l'altra no. La differenza sta tutta nell'organizzazione dell'acqua, che nella nube è suddivisa in tantissime goccioline che riflettono la luce.

Le nubi più dense, quelle che sembrano batuffoli di cotone, possono raggiungere una riflettanza anche del 90 per cento. Vuol dire che quasi tutta la luce che le colpisce viene rimandata indietro, ed è per questo che appaiono così chiare e luminose.

Per capire il concetto bastano un po' di esempi di tutti i giorni. Un cubetto di ghiaccio è trasparente, mentre la neve, che è sempre acqua ghiacciata, è bianca: è fatta di tanti piccoli cristalli con superfici orientate in modo casuale.

Lo stesso vale per il sale. I cristalli grossi sono trasparenti, quelli finissimi della saliera sembrano bianchi perché offrono molte più superfici su cui la luce rimbalza in direzioni diverse.

Funziona così anche il vetro: una lastra è trasparente, ma se la riduci in polvere non riesci più a vederci attraverso. E la schiuma del sapone o quella del mare, fatte di milioni di bollicine quasi trasparenti, appaiono bianche e opache.

Ogni bolla, infatti, ha almeno un punto che riflette la luce dritta verso di te. Moltiplica quel punto per milioni di bollicine e ottieni una superficie che sembra compatta e bianca, proprio come una nuvola vista da sotto.

Il confronto più efficace, però, resta quello tra nebbia e piscina. In una giornata di nebbia fitta può essere impossibile vedere la fine del giardino, mentre in una piscina profonda e pulita vedi senza problemi il fondo.

Eppure in entrambi i casi parliamo d'acqua, vero? La massa unica e limpida della piscina devia la luce secondo l'angolo con cui la attraversa ma lascia vedere il fondo, mentre le goccioline della nebbia la sparpagliano ognuna per conto suo, e il risultato è un muro bianco.

Quando le nuvole diventano grigie o quasi nere

Se il bianco dipende dalla luce riflessa, il grigio dipende dalla luce che si perde per strada. Anche qui conta la dimensione delle goccioline: quando si addensano e formano gocce più grandi, di solito prima di un temporale, la situazione cambia.

Con gocce più grosse, la densità complessiva della nuvola tende a diminuire. La luce riesce così ad attraversare più facilmente gli strati superficiali invece di essere rimandata indietro, la riflettanza cala e la nube appare grigia.

Diverso è il discorso per la base della nuvola, cioè la parte più vicina alla Terra, quella che vedi quando guardi il cielo da sotto. Il suo colore dipende dalla densità, ma anche dallo spessore della nube.

Nelle nuvole più spesse e dense, i raggi del Sole non riescono a raggiungere gli strati più bassi. Per questo la base appare grigia, anche quando la parte superiore, illuminata direttamente, resta bianchissima.

In pratica, quando una nube è abbastanza spessa da bloccare la luce del Sole, chi la osserva da terra la vede scura. Ed è il motivo per cui le grandi nubi temporalesche, viste dal basso, possono sembrare quasi nere.

Le nuvole, poi, prendono anche il colore della luce che le illumina. Se la luce che le raggiunge è bianca, possono apparire bianche o grigie; quando invece arriva già filtrata, come succede al tramonto, riflettono quella tinta e si colorano di rosso o arancione.

Anche foschia e polvere possono influire sull'aspetto delle nubi, che in certe condizioni appaiono gialle, arancioni o rosse. Può cambiare sia la luce che illumina le goccioline sia quella che arriva ai tuoi occhi dopo aver attraversato l'aria fra te e la nube.

Lo puoi verificare con una gocciolina d'acqua su una superficie che non la assorbe, come un tavolo di metallo. Se la illumini con una lampada a luce bianca vedrai un riflesso bianco, con una lampadina colorata il riflesso avrà quel colore.

Nuvole alte e cristalli di ghiaccio

Salendo di quota cambia la materia di cui sono fatte le nuvole, ma il risultato resta simile. Le nubi della parte più alta dell'atmosfera sono di solito bianche, e la ragione sta nella loro composizione.

Lassù, infatti, le nuvole sono formate soprattutto da cristalli di ghiaccio invece che da goccioline d'acqua liquida. E il ghiaccio, organizzato in tanti piccoli cristalli, riflette molto bene la luce.

Il meccanismo è lo stesso che rende bianca la neve. Un singolo fiocco lascia passare la luce, ma può già apparire bianco; milioni di fiocchi che la diffondono in tutte le direzioni formano una distesa bianca e compatta.

Lo stesso vale per i cristalli sospesi nelle nuvole alte. Ogni cristallo ha superfici orientate in modo diverso, e la luce che li colpisce viene rimandata in ogni direzione, un po' come succede con i granelli del sale fino rispetto a un cristallo grosso.

Questo vuol dire che, alla domanda da cui siamo partiti, la risposta è la stessa sia in basso sia in alto. Che siano goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio, a rendere chiara una nuvola è la quantità di superfici che fanno rimbalzare la luce verso i tuoi occhi.

Anche le nuvole alte, però, seguono le regole della luce che le illumina. Quando il Sole è basso sull'orizzonte e la luce che arriva è già filtrata, possono tingersi dei colori del tramonto, come quelle più vicine a terra.

La luce che osservi ha seguito molti percorsi diversi nella nube. Una parte viene assorbita, un'altra rimbalza da una gocciolina o da un cristallo all'altro, un'altra ancora viene rimandata in direzioni diverse dalla tua: il risultato è una luce diffusa.