Perché in montagna fa più freddo che in pianura?

Dopo il mare, facciamo un po’ di scienza in montagna! lasciate le spiagge e gli esperimenti con la sabbia, Michelangelo e io ci siamo spostati sulle Dolomiti per una breve vacanza e ne abbiamo approfittato per girare qualche video scientifico… Per esempio, vi siete mai chiesti per quale motivo salendo di quota fa più freddo?

Certo, il freschino delle montagne è piacevole, soprattutto durante un’estate torrida come questa, (se volete vedere un video sulle temperature medie degli ultimi anni guardate qui) ma qual è la causa? Verrebbe da pensare il contrario, dopotutto più si sale e più si è vicini al Sole… Il fatto è che il Sole è molto distante da noi, 150 milioni di km circa (se volete farvi un’idea di quanti sono, date un’occhiata al nostro video) e la differenza di distanza causata dall’altitudine è trascurabile.

L’altra cosa da tenere a mente è che l’aria non viene scaldata efficacemente dai raggi solari, il terreno si scalda molto più in frette, come sa chiunque abbia provato a camminare scalzo sulla sabbia a mezzogiorno, ed è il calore che il terreno cede che poi scalda l’aria. Ma allora perché fa più freddo in montagna, perché c’è meno terreno a scaldare l’aria? No, nemmeno per questo.

La spiegazione sta nel fatto che l’aria scaldandosi diventa meno densa, come ogni gas, e tende a salire; salendo, incontra una pressione atmosferica minore e si espande ancora di più, proprio come farebbe un palloncino pieno di elio lasciato andare. Siccome l’aria non è un buon conduttore di calore, si può considerare che quando si scalda e sale non scambi calore con l’aria più fredda circostante e quindi subisca quella che in termini tecnici si chiama espansione adiabatica.

In pratica si espande senza scambiare energia termica con l’ambiente. espandendosi però cresce di volume, e per farlo deve “spingere” l’aria circostante, compiendo un lavoro meccanico (se fosse dentro il cilindro di un motore farebbe muovere il pistone) ma, siccome vale il principio di conservazione dell’energia, se compie lavoro espandendosi, la sua energia interna deve diminuire, perché la sta trasferendo all’esterno. L’unico modo in cui può farlo, visto che non scambia calore con l’esterno, è diminuire la sua temperatura.