Física de la nube
La física de las nubes es el estudio de los procesos físicos que conducen a la formación, crecimiento y precipitación de las nubes atmosféricas. Estos aerosoles se encuentran en la troposfera , estratosfera y mesosfera , que colectivamente constituyen la mayor parte de la homosfera . Las nubes consisten en gotitas microscópicas de agua líquida (nubes cálidas), pequeños cristales de hielo (nubes frías) o ambos (nubes de fase mixta). Las gotas de nubes se forman inicialmente por la condensación de vapor de agua en núcleos de condensación cuando la sobresaturación del aire excede un valor crítico según la teoría de Köhler . Núcleos de condensación de nubesson necesarios para la formación de gotas de nubes debido al efecto Kelvin , que describe el cambio en la presión de vapor de saturación debido a una superficie curva. En radios pequeños, la cantidad de sobresaturación necesaria para que se produzca la condensación es tan grande que no ocurre de forma natural. La ley de Raoult describe cómo la presión de vapor depende de la cantidad de soluto en una solución. A altas concentraciones, cuando las gotas de las nubes son pequeñas, la sobresaturación requerida es menor que sin la presencia de un núcleo.
En las nubes cálidas, las gotas de nubes más grandes caen a una velocidad terminal más alta; porque a una velocidad dada, la fuerza de arrastre por unidad de peso de la gota en las gotas más pequeñas es mayor que en las gotas grandes. Las gotas grandes pueden colisionar con gotas pequeñas y combinarse para formar gotas aún más grandes. Cuando las gotas se vuelven lo suficientemente grandes como para que su velocidad descendente (en relación con el aire circundante) sea mayor que la velocidad ascendente (en relación con el suelo) del aire circundante, las gotas pueden caer como precipitación . La colisión y la coalescencia no son tan importantes en las nubes de fase mixta donde domina el proceso de Bergeron . Otros procesos importantes que forman la precipitación están bordeando, cuando una gota de líquido superenfriado choca con un copo de nieve sólido, y agregación, cuando dos copos de nieve sólidos chocan y se combinan. La mecánica precisa de cómo se forma y crece una nube no se comprende completamente, pero los científicos han desarrollado teorías que explican la estructura de las nubes mediante el estudio de la microfísica de las gotitas individuales. Los avances en la tecnología de radares meteorológicos y satélites también han permitido el estudio preciso de las nubes a gran escala.
La física moderna de las nubes comenzó en el siglo XIX y se describió en varias publicaciones. [1] [2] [3] Otto von Guericke originó la idea de que las nubes estaban compuestas por burbujas de agua. En 1847, Augustus Waller usó una telaraña para examinar las gotas bajo el microscopio. [4] Estas observaciones fueron confirmadas por William Henry Dines en 1880 y Richard Assmann en 1884.
A medida que el agua se evapora de un área de la superficie de la Tierra, el aire sobre esa área se vuelve húmedo. El aire húmedo es más ligero que el aire seco circundante, lo que crea una situación inestable. Cuando se ha acumulado suficiente aire húmedo, todo el aire húmedo se eleva como un solo paquete, sin mezclarse con el aire circundante. A medida que se forma más aire húmedo a lo largo de la superficie, el proceso se repite, lo que resulta en una serie de paquetes discretos de aire húmedo que se elevan para formar nubes. [5]
