Las nubes en la atmósfera.

 

Las nubes las vemos cuando el vapor se hace sólido o líquido. Por tanto cuando aparece una nube se ha formado agua sólida (hielo) o agua en el aire, y cuando desaparece una nube se ha transformado en vapor y/o precipitación.

Para comprender las apariciones o desapariciones de nubes el agua tiene una particularidad, el llamado Punto Triple.

El Punto Triple, para una sustancia, es la mínima temperatura en la que puede estar líquida, por debajo de esa temperatura estará sólida. Para el caso del agua el Punto Triple se alcanza a los 0ºC y no puede estar líquida por debajo de 0ºC. Por debajo estará en forma de vapor y/o sólida, y pasará de sólido a gas o al contrario directamente (sublimación o sublimación regresiva).

El paso de un estado a otro se produce adquiriendo calor o perdiéndolo. Son cantidades grandes de energía, en el caso del agua mas 600 calorías por gramo de hielo o vapor transformado. El paso a gas, la sublimación, requiere mucha energía, y da calor la sublimación regresiva. 1 caloría eleva o baja la temperatura de un gramo de agua 1ºC, 600 calorias por gramo es una cantidad muy grande.

El agua líquida pasa a gas a partir de temperaturas superiores a 0ºC pero requiere mucha energía, requiere alrededor de 550 calorías por gramo de agua evaporada. Hay una cantidad máxima de agua en forma de gas que puede haber en el aire, y cuando se supera la cantidad el agua condensa en forma de rocío. Esta cantidad de vapor de agua depende de la temperatura y para saber si se ha llegado a la condensación se habla de Temperatura de Rocio como la temperatura a la que comienza a condensar el agua presente en el aire.

El agua puede estar en forma de gas que será invisible al ojo, pero el agua es una molécula ligera 18 uma y asciende en la atmósfera. Al ascender la temperatura disminuye condensando y haciéndose visible.

El vapor de agua asciende aprovechando las corrientes ascendentes térmicas, que son corrientes convectivas del aire que se calienta en el suelo.

El vapor de agua al subir pierde energía y se forma hielo, la sublimación regresiva que forma la nube, calienta la térmica para que continúe su ascenso. El hielo formado tiende a caer pero esta inmerso en una corriente ascendente, el resultado es que el hielo está atrapado y la nube aparece en el cielo.

La energía que tenia el vapor de agua y la energía de la térmica se pierden por radiación, que al moverse a la velocidad de la luz, acaba perdiéndose en el espacio exterior. En las capas bajas y densas de la atmósfera la radiación va pasando de molécula en molécula en un movimiento caótico que dificulta su salida al espacio exterior. Cuanto mas se sube en la atmósfera esta es mas tenue, y la energía encuentra el camino de forma más fácil al espacio exterior y por tanto se enfría mas cuanto mas alto este.

Como curiosidad la luz del Sol tarda de media 10.000 años en salir, su densidad hace que a un fotón a pesar de moverse a la velocidad de la luz le resulta complicado el encontrar un hueco.

Las nubes tienen además un efecto autorregulador al reflejar luz incidente al espacio exterior. El color blanco de las nubes hacen que reflejen la luz hacia el espacio exterior, disminuyendo la energía que entra en la atmósfera y por tanto la temperatura.

En definitiva el agua es el regulador de la temperatura del planeta porque es el que mayor cantidad de energía moviliza.

Termodinámicamente es el actor principal de la atmósfera, teniendo el resto de gases papeles muy secundarios, incluso el ínclito CO2 que teniendo tan poca presencia en la atmósfera y ocupando las capas mas bajas, lo han hecho el actor principal de un apocalipsis carbónico. Un papel en una obra de ficción científica en una distopía imaginativa.

Un ejemplo del papel que juega el agua en la temperatura de un planeta es Marte. Es probable que tuviese agua pero como la masa molecular es 18 uma y con menos gravedad Marte que la Tierra no la pudo retener. Si ha podido retener el CO2 y ahora es el componente principal de su atmósfera, y la temperatura baja tanto que es posible que solidifique la nieve carbónica, aunque hay algunos que dicen que es hielo.

Villanueva a 25 de Marzo de 2023.