¿ POR QUÉ LLUEVE ?

En la atmósfera siempre hay gran cantidad de pequeñas partículas o núcleos sobre los cuales las moléculas del vapor de agua tienen a reunirse para transformarse en líquido, formando diminutas gotas de agua. Son los llamados núcleos de condensación. 

De éstos núcleos hay que destacar, en primer lugar, a los llamados higroscópicos, que tienen gran afinidad por el agua. Entré estos, hay que señalar a las partículas de sal suspendidas en el aire, a causa del oleaje, en las rompientes de las costas. El tamaño de estos núcleos de sal varía desde un diámetro de una centésima de micrón, hasta diez micrones.

El hecho de que el vapor de agua se condense rápidamente sobre la sal no es una cosa extraordinaria. Son se sobra conocidas las dificultades que se experimentan en un día húmedo de verano para verter la sal de un salero doméstico. Las partículas de sal, al haber absorbido agua, se aglomeran y no pueden pasar a través de los pequeños orificios, por mucho que se le sacuda. Una vez el núcleo de sal está humedecido, se disuelve en el agua y sigue aumentando de tamaño.

Otros núcleos de condensación muy activos son las pequeñísimas gotas de ácido nítrico presentes en todo momento en el aire terrestre y cuyo diámetro es inferior a una décima de micrón. El vapor de agua también comienza a condensarse sobre ellas con una  humedad relativa por debajo del ciento por ciento.

La aparición de gotitas de ácido nítrico en la atmósfera se debe a la combinación de nitrógeno, oxígeno y vapor de agua a altas temperaturas. Estas condiciones se producen durante los incendios forestales y, muy particularmente, durante las tormentas eléctricas. Las chimeneas de algunos hornos industriales también contribuyen a la aparición del ácido nítrico en la atmósfera.

Una gran parte de los núcleos de condensación están formados por sustancias químicas como los sulfatos, que se producen en el aire a causa de la combustión de productos ricos en azufre; por ejemplo, cuando se quema carbón. En este caso, el humo que se desprende contiene anhídrido sulfuroso, formado por una combinación de azufre y oxígeno. Más tarde, al entrar en contacto con el vapor de agua, se transforma en ácido sulfúrido, proceso que es acelerado por la luz solar.

Otros núcleos de condensación proceden de las partículas de polen y polvo levantados de la superficie por el viento. Los corpúsculos mayores vuelven a caer a la tierra por su propio peso, pero los más pequeños flotan en el aire y pueden ser transportados a grandes altitudes y a través de largas distancias.

Las partículas de sal presentes en la atmósfera se originan a partir de los rociones que se generan a su vez por el choque de las olas contra los acantilados.

Otra fuente de núcleos, aunque de menor importancia, proceden de las erupciones volcánicas, cuyas partículas de ceniza más pequeñas quedan suspendidas en la atmósfera y son llevadas muy lejos  del lugar de origen por las corrientes de aire. Por otro lado, cuando los volcanes se encuentran cerca o en el interior del mar (volcanes submarinos), la lava, al contacto con el agua hace que ésta última se evapore y así muchas partículas de sal son inyectadas en el aire.

Grupos de núcleos de condensación

Los núcleos de condensación se clasifican en tres grupos según sea su tamaño. El primero está formado por las partículas más pequeñas cuyos diámetros son inferiores a cuatro décimas de micrón; se encuentran en concentraciones de 1000 a 5000 por centímetro cúbico de aire y reciben el nombre de núcleos de Aitken, en honor al científico que en 1880 demostró su existencia.

El segundo grupo se denomina núcleos grandes y sus componente tienen diámetros comprendidos entre 4 décimas de micrón y 1 micrón. Existen concentraciones de unos pocos centenares por centímetro cúbico y, en su mayoría, están compuestos por sulfatos.

En cuanto al tercer grupo (núcleos gigantes) son diámetros entre 1 y 10 micrones y con concentraciones de una partícula por centímetro cúbico, como máximo. A éste grupo pertenecen las partículas de sal marina.

No cabe duda de que en las zonas industriales las concentraciones  de núcleos es más elevada que las cifras que se han indicado, pero afortunadamente, es su tamaño y constitución (no su número), lo que determina si ha de condensarse sobre ellas el vapor de agua.

La condensación

Cuando una masa de aire alcanza el punto de rocío comienza la condensación del vapor de agua en la atmósfera en forma de gotitas. La temperatura a partir de la cual comienza éste proceso se denomina temperatura del punto de rocío, que a su vez depende del grado de humedad, de la presión atmosférica y de la temperatura del aire.

Ya se ha comentado que la condensación es más fácil sobre núcleos grandes que tengan cierta afinidad por el agua, como las partículas de sal. En estos casos, el vapor de agua comienza a condensarse con una humedad relativa del 75%, que es un coeficiente bajo. Hasta que no se alcanza una humedad relativa del 100%, las gotitas de agua formadas por condensación alrededor de los núcleos, tienden a evaporarse. Por encima de éste nivel, aumentan muy rápidamente de tamaño; se denomina "nivel crítico de sobresaturación"  al límite en que las gotas están a punto de crecer.

A medida que las gotas se van haciendo más grandes tienen a caer hacia la tierra por la fuerza de la gravedad. Al principio, y debido a su pequeño tamaño (pues apenas tienen un diámetro de 2 décimas de milímetro) las corrientes ascendentes del aire las llevan hacia arriba. Incluso en el caso de que logren caer, se evaporan a causa de las capas de aire más calientes próximas al suelo terrestre.

Cuando las gotas de agua no llegan a la superficie terrestre o al mar debido a la evaporación que sufren al atravesar capas de aire más cálidas, se producen las "virgas".

La única posibilidad de sobrevivir que tienen las gotitas primitivas es chocar unas con otras incrementando así su volumen, hasta el punto que, debido al peso, ni las corrientes de aire ascendentes ni la evaporación pueden detener su caída al suelo, sea en forma de lluvia, nieve o granizo, según determinen las circunstancias atmosféricas.

Las nubes, en definitiva, son un conjunto o asociación grande o pequeño de esas gotitas de agua, aunque también lo es de gotas de agua y de cristales de hielo a la vez. La masa que forman se distingue a simple vista, suspendida en el aire, y es producto de un gran proceso de condensación como el que se ha descrito anteriormente.

Como habíamos visto en uno de los capítulos de éste blog, estas masas se presentan con los más variados colores, aspectos y dimensiones, según las altitudes a las que aparecen y las características particulares de la condensación.