Cos’è che determina l’umidità dell’aria? Quanto può essere umida l’aria atmosferica? Perchè varia nel tempo e nello spazio e fino a che altitudine è concentrata la maggior parte di aria umida?
Possiamo subito dare la risposta alla prima domanda affermando che l’umidità dell’aria è determinata dalla quantità di vapore acqueo in essa contenuta.
Nel prosieguo dell’articolo si proverà a fornire una concisa panoramica della presenza del vapore acqueo nell’atmosfera e della sua importanza per la meteorologia.
Composizione dell’aria umida
Il vapore acqueo non è altro che l’acqua nella forma gassosa e si trova nell’aria atmosferica in proporzioni molto variabili. Da pochissime quantità può arrivare fino al 4-5 % del miscuglio di gas di cui è composta l’aria atmosferica. Nella tabella seguente è illustrata la variazione della concentrazione dei principali componenti dell’aria in presenza di alcune percentuali di vapore acqueo:
| Vapore acqueo | Azoto | Ossigeno | Argon |
| 0 % | 78,08 % | 20,95 % | 0,93 % |
| 1 % | 77,30 % | 20,74 % | 0,92 % |
| 2 % | 76,52 % | 20,53 % | 0,91 % |
| 3 % | 75,74 % | 20,32 % | 0,90 % |
| 4 % | 74,96 % | 20,11 % | 0,89 % |
L’aria atmosferica satura
Se si aumenta gradualmente la quantità di vapore nell’aria, mantenuta a temperatura costante, si vede che ad un certo punto il vapore raggiunge la saturazione, cioè ogni aggiunta di vapore determina la formazione di una pari quantità di goccioline di acqua (processo di condensazione). Quindi il vapore acqueo (acqua nella forma gassosa) alla saturazione è in equilibrio con la forma liquida dell’acqua!
La massima quantità di vapore che l’aria può contenere varia con la sua temperatura, aumentando all’aumentare di quest’ultima. Ecco perchè, alle nostre latitudini, solo in estate si possono raggiungere concentrazioni di vapore di circa il 3 % in volume, mentre i valori del 4-5 % possono essere raggiunti solo nelle zone equatoriali.
Da evidenziare, infine, che la saturazione si può raggiungere o con l’aumento del vapore nell’aria (quello che succede, ad esempio, quando facciamo la doccia!) o con la diminuzione della temperatura (ad esempio durante le ore notturne).
Infine, in modo di evitare ai lettori di cadere nel più classico degli equivoci, si sottolinea che il vapore acqueo è invisibile e non va confuso con le minuscole goccioline d’acqua prodotte dalla sua condensazione.
L’umidità relativa e la temperatura di rugiada
Si definisce umidità relativa la frazione (in percentuale) della massa di vapore contenuta nell’aria rispetto alla massa di vapore che alla stessa temperatura renderebbe l’aria satura. Quindi dire che l’aria ha una umidità relativa del 20 % significa dire che il vapore contenuto in essa è lontano dalla saturazione e perciò si è in presenza di aria poco umida. Al contrario una umidità relativa del 80 % denota aria molto umida. Si lascia ai lettori il compito di individuare il valore di umidità relativa in condizioni di aria satura.
La temperatura di rugiada è, invece, la temperatura a cui si deve raffreddare l’aria umida, a pressione costante e senza aggiunta o sottrazione di vapore, affinchè questa diventi satura. Ad esempio, se in prossimità del suolo la temperatura dell’aria è 14 °C e la temperatura di rugiada è di 12 °C, è probabile, in determinate condizioni, la formazione di foschie o nebbie nel caso di diminuzione della temperatura al di sotto dei 12 °C (come ad esempio durante la notte fino alle prime ore dell’alba).
Variazione della quantità del vapore
Circa il 90 % di tutto il vapore acqueo presente nell’atmosfera giace al di sotto dei 6 km di altitudine. Alle nostre latitudini, solo 1 % (circa) del vapore sta al di sopra dei 10 Km di altitudine.
Nello strato di atmosfera prossimo alla superficie terrestre, la quantità di vapore nell’aria varia, principalmente, a causa della evaporazione (passaggio di stato dalla forma liquida a quella gassosa) dal mare e dai laghi e a causa della condensazione (passaggio di stato dalla forma gassosa a quella liquida) che è alla base della formazione delle nubi.
Conclusioni
L’umidità dell’aria è dovuta alla presenza del vapore acqueo, che ha una ruolo fondamentale nella meteorologia perchè la sua presenza nell’aria atmosferica, in condizioni di saturazione o prossime ad essa, detemina il verificarsi di fenomeni meteorologici rilevanti come la formazione di foschie e di nebbie, la formazione delle nubi e le precipitazioni.
La sua diminuzione con la quota e sopratutto la sua quasi totale assenza ad elevate altitudini, fa capire come lo studio della meteorologia sia principalmente concentrato nello strato di atmosfera prossimo alla superficie terrestre (fino ad una quota di circa 10 Km. alle medie latitudini).