Perché più si sale in montagna più fa freddo? Lo spiega la scienza

La Terra si trova a circa 150 milioni di chilometri dal Sole. Anche se saliamo su una montagna alta diversi chilometri, restiamo comunque molto, molto lontani da esso. Pertanto, il Sole non svolge un ruolo rilevante nella temperatura dell’aria man mano che si sale di quota, e il calo di temperatura che avvertiamo non è dovuto al fatto di essere più o meno vicini all’astro.

Quando i raggi solari raggiungono il suolo, questo assorbe l’energia e la riemette sotto forma di calore attraverso la radiazione infrarossa, facendo aumentare la temperatura dell’aria a diretto contatto con la superficie. È per questo motivo che l’aria più calda si trova vicino al suolo terrestre e non negli strati più alti dell’atmosfera.

Come influisce la pressione atmosferica?

L’atmosfera è composta da una miscela di gas con masse diverse e quindi con pesi differenti. Quando ci troviamo al livello del mare, l’aria deve sostenere il peso di tutta la colonna d’aria sovrastante, generando un’elevata pressione atmosferica.

Tuttavia, man mano che ci allontaniamo dal livello del mare e saliamo di altitudine, l’aria deve sostenere una quantità minore di aria sopra di sé, e per questo la pressione atmosferica diminuisce. Ciò fa sì che l’aria diventi meno densa, con le molecole più distanziate tra loro.

Inoltre, se le molecole di un gas sono più vicine tra loro, collidono più frequentemente e possono trasferire meglio l’energia termica. Al contrario, quando le molecole sono più distanti, immagazzinano meno energia termica. Di conseguenza, la densità dell’aria è fondamentale per la temperatura dell’aria. Maggiore è la densità, minore è la temperatura: l’aria fredda è più densa di quella calda.

Che cos’è il raffreddamento adiabatico?

Quando una massa d’aria è più calda, risulta meno densa e tende a salire, mentre la pressione esterna diminuisce. Di conseguenza, l’aria si espande e, nel farlo, spingendo l’aria circostante, compie un lavoro utilizzando parte della propria energia interna.

Il risultato di questo processo è il cosiddetto “raffreddamento adiabatico”, durante il quale la temperatura diminuisce anche senza una perdita di calore verso l’esterno. Si tratta di uno dei meccanismi più importanti della meteorologia.

Nell’atmosfera reale, però, durante la risalita dell’aria è normale che una parte del vapore acqueo presente condensi, e il calo medio di temperatura è di circa 6,5 °C ogni 1000 m. Questo è il gradiente termico verticale.

Inoltre, l’aria agisce come un isolante termico: quanto più è densa, tanto meglio trattiene il calore. Per questo motivo, nelle zone basse l’atmosfera funziona come una coperta che impedisce al calore del suolo di disperdersi nello spazio. Al contrario, in montagna, dove l’aria è meno abbondante, l’effetto “coperta” è molto più debole e il calore si disperde più facilmente, soprattutto durante la notte, facendo registrare temperature molto basse in alta quota.

Quali altri fattori influiscono?

Anche il tipo di superficie, la copertura nevosa e l’effetto del vento giocano un ruolo importante. In montagna sono frequenti superfici rocciose nude, suoli poveri o coperti di neve.

La neve riflette gran parte della radiazione solare che riceve. Riflettendo più energia e assorbendone meno, il suolo si riscalda poco e quindi trasmette meno calore all’aria sovrastante.

Influisce anche il vento in quota, che si origina per le differenze di pressione e per l’assenza di ostacoli. Non abbassa la temperatura reale dell’aria, ma aumenta la perdita di calore del corpo umano eliminando lo strato di aria calda che circonda la pelle, provocando una sensazione termica più bassa, quindi di maggiore freddo a parità di temperatura.

Esistono delle eccezioni, come le inversioni termiche, in cui l’aria fredda rimane intrappolata sul fondo delle valli formando un mare di nubi basse, mentre l’aria più calda si colloca al di sopra. Sebbene si tratti di situazioni temporanee, in cui fa più freddo nel fondovalle che in cima alla montagna, esse non modificano la regola generale secondo cui la temperatura diminuisce salendo di quota.