La pressione (o tensione) di vapor saturo è definita nell’equilibrio tra due fasi della stessa sostanza (in questo caso dell’acqua), perché consiste nella pressione a cui la tendenza ad evaporare o sublimare (che dipende dalla temperatura) è compensata dalla tendenza delle particelle in fase vapore ad associarsi alle fasi condensate ( e ciò dipende dalla pressione parziale del vapore). Per inciso, la differenza delle pressioni di vapore saturo rispetto all’acqua ed al ghiaccio per temperature inferiori allo zero ha interessanti effetti sulla fisica delle nubi.
Non ha dunque senso parlare di pressione di saturazione sopra il terreno!!!
Poiché la domanda è nata in relazione alla formazione di nebbia, propongo una breve descrizione dei meccanismi che portano alla formazione di gocce in un ambiente umido.
Perché si abbia formazione di una goccia di acqua in un’atmosfera umida è infatti necessario che la pressione parziale del vapore acqueo raggiunga la pressione di vapore saturo, la quale dipende dalla temperatura secondo l’equazione di Clausius-Clapeyron.
Si è però visto che ciò non è in realtà sufficiente, in quanto questo processo, detto nucleazione omogenea non avviene facilmente, ma necessita di una notevole sovrassaturazione. Ciò a causa dell’aumento della pressione di vapore saturo sopra un’interfaccia curva. Tanto più piccolo è il raggio di curvatura della superficie, tanto maggiore è la pressione di vapore saturo. Ciò è descritto dall’equazione di Kelvin, che può essere facilmente calcolata da considerazioni termodinamiche.
Detto ciò, si è visto che la nucleazione eterogenea è molto favorita rispetto alla precedente, e consiste più o meno nell’assorbimento di acqua atmosferica da parte di una particella igroscopica, detta nucleo di condensazione. Le dimensioni e la natura del nucleo, e le condizioni termodinamiche del sistema decideranno poi se l’accrescimento igroscopico sarà indefinito (gocce di pioggia), oppure se si raggiungerà l’equilibrio per certe dimensioni delle gocce (stato di nebbia, o haze).
Tale meccanismo è descritto dalle equazioni di Kohler, che le derivò negli anni ’30 del secolo scorso.
La formazione di nebbia si ha quando le condizioni non permettono l’accrescimento delle gocce e si viaggia quindi sul ramo ascendente delle curve. E’ infatti possibile dimostrare che l’equilibrio nel ramo ascendente è stabile, mentre nel ramo discendente è instabile e porta all’accrescimento indefinito della goccia, finché essa cade per gravità.
Per l’analisi dettagliata dei processi si veda ad esempio il libro: H. P. Pruppacher, and J.D. Klett, Microphysics clouds and precipitation, 1978.