Laddove c'è luce, c'è anche ombra. In meteorologia, questo detto può essere preso alla lettera. Questo articolo non parla delle classiche ombre che si osservano sul terreno, bensì descrive i diversi tipi di ombra che si possono osservare nell’atmosfera.
Iniziamo con una breve introduzione di alcuni concetti di fisica. Affinché siano visibili delle ombre, devono essere presenti nell’aria piccole goccioline o altre particelle (aerosol) sospese nell'aria. Non appena la luce del Sole raggiunge queste particelle, essa viene diffusa in tutte le direzioni. A causa delle tipiche dimensioni di queste particelle, la luce viene diffusa principalmente in avanti, dando origine a delle fasce più luminose.
Un semplice esempio di diffusione in avanti si può osservare quando la luce del Sole o di un faro attraversa un vetro (una finestra o il parabrezza sporco di un’automobile). A causa della diffusione in avanti, guardando in direzione della fonte di luce, la diffusione della luce originata dalle particelle di sporco sul vetro aumenta notevolmente l'effetto abbagliante.
Torniamo ora nell'atmosfera. Se un oggetto (nuvole, alberi, edifici) scherma i raggi solari, si crea una fascia d’ombra che appare più scura rispetto alla zona circostante.
Per maggiori dettagli sulla diffusione della luce e sul motivo per cui il cielo appare di colore blu, consultare “Tempo e clima dalla A alla Z, il colore del cielo” [link: Il colore del cielo]. Passiamo ora dalla teoria alla pratica con l’aiuto di alcune immagini.
I raggi crepuscolari sono visibili quando il Sole è basso nel cielo. Nell'immagine sottostante, gli alberi e la montagna originano delle fasce d’ombra. La luce solare non schermata da ostacoli viene invece diffusa dagli aerosol presenti nell'atmosfera originando delle fasce più luminose.
L’apertura dei raggi a forma di ventaglio è un’illusione ottica causata dall’effetto della prospettiva che si traduce in fasci convergenti, in modo analogo come per i binari che appaiono convergere all’aumentare della distanza dal punto di osservazione. In realtà, però, i raggi (come anche i binari) sono paralleli. Torneremo su questo aspetto nei capitoli successivi.
In condizioni particolari, all'alba o al tramonto si possono vedere dei raggi crepuscolari nel cielo. Essi sono spesso originati dalla presenza di nubi cumuliformi a marcato sviluppo verticale (spesso associate a temporali) molto lontane.
Di regola i raggi crepuscolari si osservano guardando in direzione del Sole. Alcune volte, per contro, i raggi si estendono per tutto il cielo e sembrano convergere di nuovo nel punto opposto alla posizione del Sole. In questo caso piuttosto raro, si parla di raggi anticrepuscolari. L'11 agosto 2023, dopo il tramonto è stato osservato un caso spettacolare:
L’origine di questi raggi crepuscolari è facilmente riconoscibile nell'immagine satellitare. Si trattava di nubi temporalesche sviluppatesi sulla Francia orientale che gettavano lunghe ombre verso la Svizzera, ben visibili anche sull’immagine satellitare. È inoltre ben visibile come i raggi sono paralleli tra loro e non convergono verso un punto come si osserva per effetto della prospettiva sulla superficie terrestre.
Anche al margine delle zone con nebbia si possono osservare dei giochi d’ombra dall’aspetto quasi mistico i quali creano dei raggi che, in assenza di un termine migliore o ufficiale, possiamo chiamare “raggi di nebbia”. Le immagini parlano da sé.
Concludiamo questa carrellata sulle ombre con un’ombra leggermente diversa. Dopo il tramonto in una giornata limpida, rivolgendo lo sguardo all’orizzonte in direzione est, è ben riconoscibile sopra l’orizzonte una fascia scura. Col passare del tempo si può osservare come essa si espande gradualmente verso l’alto fino a svanire con l’arrivo dell’oscurità. Si tratta dell'ombra della Terra proiettata sul cielo. La zona luminosa sopra la striscia scura è ancora illuminata dal Sole e la luce rossastra è l’effetto della diffusione operata dagli aerosol. Lo stesso fenomeno si può osservare anche volgendo lo sguardo verso occidente prima dell'alba.