La formación de las gotas de agua

Una nube nace cuando el vapor de agua de la atmósfera se vuelve líquido, el aire húmedo es enfriado. Pero exactamente, ¿cuáles son las relaciones entre la temperatura y la cantidad de agua en el aire? En el interior de una nube, ¿de qué tamaño son las gotitas?

La saturación del aire

La cantidad de vapor de agua que el aire puede retener depende de su temperatura. Para una temperatura dada, la relación entre la cantidad de agua que una masa de aire dada  contiene realmente con respecto a la que podría tener en teoría es su humedad relativa.

El aire se satura cuando retiene todo el vapor de agua que le es posible. El aire saturado tiene por tanto una humedad relativa del 100%. El aire supersaturado tiene una humedad relativa de más del 100%.

Mira en la tabla que aparece debajo la cantidad máxima de vapor de agua que puede tener el agua antes de que comience la condensación, por las diferencias de temperatura:

T°C

-20

-10

0

+10

+20

+30

Cantidad de vapor de agua
(g de agua/m3 de aire)

1,1

2,3

4,8

9,4

17,3

30,5

Ver también la curva de saturación del vapor de agua para más valores.

Imagina por ejemplo una porción de aire a 20°C con una concentración de vapor de agua de 9,4 g/m3. La humedad relativa es igual a 100 x (9,4/17,3) = 54,3%. Asumamos que la masa de aire se enfría hasta 10°C (por ejemplo por un ascenso en la atmósfera): la humedad relativa es ahora del 100%. El aire está saturado. Imagina que la temperatura sigue bajando hasta alcanzar los 0°C. A esta temperatura, la máxima cantidad de vapor de agua que el aire  puede  retener es 4,8 g/m3. De aquí que la porción de aire esté supersaturada por (9,4 - 4,8) = 4,6 g de agua. Este agua extra se condensa sobre las partículas de los aerosoles que están disponibles formando las gotas de las nubes, mientras que la humedad relativa del aire vuelve a ser del 100% con una concentración de vapor de agua de 4,8  g/m3.

Cuanto más caliente está el aire, mayor cantidad de agua podrá contener. Por este motivo el aire caliente se utiliza para secar objetos: absorbe la humedad. Por otro lado, el aire saturado que se está enfriando obliga al agua a condensarse. Por esto una lata de refresco gotea: toma la humedad del aire  que está próximo.

condenstaion on a cold can

1. Una lata de un refresco gotea.
Fuente: C. Gourbeyre.

Las gotitas del interior de la nube

El tamaño de las gotitas de las nubes varía desde unas cuantas micras hasta más de 100µm (0,1 mm) que alcanzan las más grandes, con una media de diámetros de alrededor de 10 µm. Las nubes continentales tienden a tener gotas más pequeñas, mientras que las marinas se caracterizan por gotas de mayor tamaño y menos concentradas. Es frecuente que la densidad de de las gotitas en la nube esté entre 25 000 y 1 millón de gotas por litro de aire.
La distancia que separa dos gotitas de agua es aproximadamente de 1,4 mm, es decir, 70 veces su diámetro (como un balón de fútbol cada 20 o 30 metros)
Para llegar a dar precipitaciones, las gotitas de agua deben crecer hasta que alcanzan el tamaño aproximado de 1mm, lo que quiere decir que deben hacerse ¡cien veces más grandes de lo que son!

Para las "nubes cálidas" (las que no contienen hielo), las pequeñas gotas pueden crecer hasta alcanzar el tamaño necesario para precipitar pegándose unas a otras. Con el paso del tiempo las gotas se van haciendo más y más gruesas hasta que son demasiado pesadas como para permanecer suspendidas en el aire por las corrientes ascendentes que actúan como contrapeso de la lluvia que cae. En los cúmulonimbos por ejemplo, las corrientes verticales son muy fuertes, lo que explica por qué las gotas de la lluvia de tormenta son tan grandes.

Las nubes más frías están compuestas de cristales de hielo, agua líquida y vapor de agua. El vapor de agua se condensa sobre los cristales de hielo y las gotas de líquido se congelan al entrar en contacto con ellos. A medida que aumentan de tamaño, los cristales de hielo van cayendo en forma de nieve, o en forma de lluvia si se derriten antes de tocar el suelo.

Sobre esta página...
Autor: J. Gourdeau, LAMP Clermont-Ferrand, Francia
Supervisor científico: Pr Jean-François Gayet, LaMP CNRS, Francia.
Fecha de realización: 15-10-2003. Última modificación: 22-04-2004.

Last modified: Wednesday, 5 September 2018, 2:08 PM