¿Por qué las nubes flotan si el agua pesa más que el aire?

Cuando nosotros vemos nubes lo que vemos son moléculas de agua que han pasado de ser vapor a ser líquidas, se han condensado. Cuando dejamos de ver una nube que parece que se desvanece, es porque las condiciones termodinámicas en la atmósfera han cambiado y el agua vuelve a pasar al estado gaseoso (vapor de agua).

La gota de agua líquida está sujeta a una fuerza que es su peso, mayor que el del volumen equivalente de aire, pero el aire que hay a su alrededor ejerce otra fuerza, el rozamiento, que es una de las causas por las que no cae. Para que la fuerza de ese rozamiento (hacia arriba) sea mayor que la que ejerce el peso hacia abajo, la gota tiene que ser muy pequeña. Esta es la explicación principal a por qué las nubes flotan: están formadas por gotas de agua tan pequeñas que su peso es una fuerza inferior a la fuerza de rozamiento que ejercen las moléculas de aire que las rodean.

Esas gotas de agua chocan unas con otras y se agregan, aumentan su tamaño y al final, cuando ese peso es superior a la fuerza de rozamiento que ejerce el aire alrededor, precipitan, es decir, caen. Por eso llamamos precipitación a la lluvia o la nieve.

En paralelo suceden otras cosas. Por debajo, las nubes tienen capas de aire en movimiento. Cuando un fluido está en movimiento genera una turbulencia que favorece que las cosas se mantengan suspendidas en él, que “floten”. Al igual que cuando estamos en una piscina, si nos ponemos de pie y estamos inmóviles, nos hundimos pero si movemos los brazos y los pies flotamos y esto es así porque generamos una turbulencia en el agua que hay por debajo de nosotros que nos sostiene sin hundirnos. Ese mismo efecto causa la turbulencia del aire que rodea las nubes. Así que para que “floten” se superponen ambos procesos, por una parte el rozamiento con el aire tira de ellas hacia arriba y por otra el aire en movimiento que hay bajo ellas las sustenta.

Hay otro efecto curioso que nos explica una característica de la lluvia en la que seguro que te has fijado alguna vez. Mientras las gotas se mantienen en la nube y vemos a esta flotar en el cielo es porque hay un equilibrio de las fuerzas que actúan sobre ella: está el peso tirando hacia abajo y esa fuerza de rozamiento hacia arriba. Pero la fuerza de rozamiento es mayor cuando la gota está quieta que cuando la gota empieza a moverse porque el rozamiento que ejercen entre sí dos cuerpos es mayor en reposo que en movimiento (en Física, se explica que el rozamiento estático es mayor que el rozamiento dinámico). Es como cuando quieres mover un armario lleno de ropa en tu dormitorio y el primer empujón te cuesta un esfuerzo muy grande pero, una vez que está en movimiento, ya te cuesta menos arrastrarlo. Eso es así por qué cuando está quieto lo que tienes que vencer son las presiones estáticas que son mayores y cuando está en movimiento la fuerza que hay que superar es la de las presiones dinámicas que son más pequeñas. Pues a la gota de agua en la nube le pasa igual, tiene que adquirir un tamaño grande para vencer el rozamiento estático, que es mayor, pero una vez que empieza a caer, el rozamiento es más bajo y esto ayuda al proceso de precipitación. Por eso al inicio de la lluvia las gotas son más grandes que cuando ya lleva lloviendo un rato, que son más pequeñas. Yo tenía un profesor que explicaba esto con un ejemplo muy gráfico, si vas en coche y comienzan a caer goterones sobre el parabrisas que se hacen más pequeños a medida que avanzas, quiere decir que estás desplazándote en sentido opuesto al del frente de lluvia, pero si lo que caen sobre el coche son gotas pequeñas, quiere decir que estás moviéndote desde el final hacia el inicio del frente de nubes.

María José Polo es doctora Ingeniera Agrónoma. Catedrática de Ingeniería Hidráulica de la Universidad de Córdoba. Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía.

Pregunta realizada vía email por Esther del Carmen Millán Rosado

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