No Entiendo la Lluvia

No entiendo la lluvia. O no del todo. Me sé la idea básica: el sol calienta el agua superficial, esta se evapora, el vapor se condensa en gotitas de agua que dan lugar a las nubes y las gotas caen en forma de lluvia.

Muy bien, pero el agua es transparente y las nubes son blancas. De hecho, las de tormenta son grises. ¿Qué le pasa al agua ahí para “cambiar de color”? Y si la lluvia es agua que vuelve a su estado líquido, ¿por qué no cae instantáneamente una vez que se forma?

¿Cómo pueden las nubes mantenerse en el aire? Y, el gran misterio para mí: los rayos. ¿Cómo logra una nube generar electricidad? Al final, Rajoy va a tener razón. Esto no es como el agua que cae del cielo sin que se sepa exactamente por qué. Bueno, yo no me voy a rendir tan fácilmente.

Dejadme que emplee los recursos de QuantumFracture para resolver mis dudas. ¡Poneos el chubasquero, porque vamos a empaparnos! Pero, antes de nada, la gente de Nextory, una plataforma con más de 300.000 libros electrónicos, audiolibros y revistas, me ha pedido que os recomiende tres de ellos,

Así que voy a mojarme ( 😉 ). A mí esto de la lluvia me recuerda al famoso monólogo de Blade Runner. “Todos esos momentos se perderán en el tiempo, como lágrimas en la lluvia”. Aunque esto no está en libro, la peli se basa en: “¿Sueñan los androides con ovejas eléctricas?” de Philip K.

Dick. Un futuro distópico en el que un cazarrecompensas debe acabar con seis androides rebeldes. Ciencia ficción de la que te hace pensar. ¡Y lo tenéis en audiolibro para escucharlo! Si os gustan los clásicos, tenemos “La tormenta de nieve”, de León Tolstói.

Una novela corta con tintes autobiográficos y una gran carga poética sobre un viaje en trineo en medio de una tempestad. ¡Os trasladará al frío invierno de la estepa rusa! Por último, una para los más pequeños: “La gota de lluvia que tenía miedo”, de Jordi Sierra i Fabra.

Una bonita historia sobre una gota de agua a la que le da miedo saltar de su nube. ¿Lo logrará? Pues habrá que verlo en este ebook escrito en verso. Si queréis leer alguno de estos libros podréis disfrutar de 30 días gratis de Nextory usando

Mi código “quantum30” o clicando el link que tenéis en la descripción. Dicho todo esto, ¡sacad los paraguas y vamos al lío! Empecemos por las gotas de lluvia. ¿Cómo se forman? Hay un secreto un poco sucio en torno a su nacimiento: crecen alrededor de algún tipo

De partícula, por ejemplo, de polvo o sal marina. ¿Y por qué? Resulta que cuanto más pequeñas sean las gotas, más probabilidades tienen de volver a evaporarse enseguida. Para que la gota “sobreviva”, debe alcanzar un tamaño mínimo. Y la manera más fácil de conseguirlo es condensarse sobre otra cosa.

Es por eso que el agua de lluvia deja las ventanas perdidas y no quieres que moje la ropa tendida. Bien, tenemos muchas gotitas. ¿Por qué no caen inmediatamente? La respuesta es que son tan pequeñas que el empujoncito de las corrientes de aire ascendente es capaz de contrarrestar la gravedad y mantenerlas “flotando”.

Para caer por su propio peso y que aparezca la lluvia, las gotitas tienen que hacerse un millón de veces más grandes. ¿Cómo lo logran? Aquí empieza la complejidad: distingamos dos tipos de nube. En las nubes “frías”, aquellas cuya parte superior está a temperaturas bajo cero, las gotas coexisten con cristales de hielo.

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Algunos cristales van creciendo, adhiriéndose a otros o añadiendo más vapor. Al final se hacen muy pesados y caen de la nube, aunque muchas veces se derriten durante el descenso y lo que nos llega es lluvia. Pero en las nubes “calientes” no hay hielo, así que las gotitas crecen acumulando cada

Vez más vapor de agua. Una vez que alcanzan cierto tamaño, chocan y se funden con otras gotas más pequeñas, hasta alcanzar el peso necesario para caer. Pero hay un problema: hay un rango de tamaños intermedios donde ninguno de estos procesos es demasiado eficiente.

Ni la gota crece mucho por condensación, ni las colisiones con otras gotas son tan frecuentes. Así que ¿cómo llegan las gotas a hacerse grandes? ¡Un misterio de la lluvia aún no resuelto! …como el agua que cae del cielo sin que se sepa exactamente por qué Bueno, tampoco es eso.

Los científicos creen que ese cuello de botella se supera gracias a la turbulencia, que concentra las gotitas y aumenta la probabilidad de que choquen. Vale, pasemos al color. ¿Por qué las nubes son blancas, si el agua es transparente?

Es el mismo motivo por el que la espuma es blanca o al abrir un grifo a tope el chorro se vuelve blanco. En todos esos casos el agua se separa en regiones muy pequeñitas entre las que hay aire; en una nube, en gotitas. Y eso hace que la luz se disperse.

Al contrario que las moléculas del aire, que dispersan sobre todo la luz azul (y por eso el cielo tiene ese color), las nubes tratan a todos los colores por igual. La luz atraviesa tantas gotas de tamaños tan distintos que ningún color se ve favorecido y eso hace que las veamos blancas.

Aunque eso no siempre es así: las nubes muy espesas, como las de tormenta, bloquean gran parte de la luz solar que reciben. Dentro de la nube la luz sigue siendo “blanca”, solo que una parte de ella nunca sale.

Esa ausencia de luz la vemos de color gris… y entonces sabemos que la nube viene bien cargada de agua. Lo que me lleva a las tormentas y los relámpagos. En toda la Tierra caen unos 50 rayos por segundo. Pero ¿cómo se generan?

Hace falta algún proceso que electrifique las nubes, que separe en su interior las cargas positivas y las negativas. Muchos científicos piensan que ese proceso tiene que ver con las distintas clases de precipitaciones que coexisten dentro de las nubes de tormenta, entre ellas granizo blando y cristales de hielo.

El granizo blando, o graupel, se forma cuando los cristales de hielo crecen, comienzan a caer y chocan con gotas de agua sobreenfriada: agua que está deseando ser hielo (ya la visteis en este vídeo). Las gotas se adhieren a los cristales y generan frágiles bolas de nieve en miniatura; las

“semillas” del granizo de toda la vida. Cuando el graupel y los cristales de hielo chocan, hay una transferencia de carga. En general, el granizo se vuelve negativo, y los cristales de hielo, positivos. Ahora, el mecanismo responsable no está del todo claro,

…como el agua que cae del cielo sin que se sepa exactamente por qué PERO, pero, pero la idea podría ser esta: la carga se transfiere a través de agua líquida. Como buenas “semillas”, el graupel y el hielo condensan el vapor de agua y quedan

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Cubiertos por una delgada capa líquida, que está llena de cargas negativas. ¿Por qué? Siempre que hay una diferencia de temperatura, las cargas libres se mueven de la zona más caliente a la más fría. Es el llamado “efecto termoeléctrico”. ¿Y qué cargas libres tenemos aquí?

Pues resulta que algunas moléculas de agua están disociadas en iones negativos OH⁻ e iones positivos H+. Y como estos últimos tienen mucha más movilidad, migran hacia el interior de la partícula, provocando que la capa líquida quede con carga negativa.

Ahora, ocurre que en el graupel esa capa líquida es más delgada que en el hielo. ¿Y eso? Pues porque las gotas sobreenfriadas del graupel liberan su energía al congelarse, y las moléculas de agua que iban a condensarse en su superficie absorben ese calor y logran escapar.

El ingrediente final: cuando chocan dos partículas, aquella cuya capa líquida sea mayor transferirá masa (y por tanto carga negativa) a la otra. Y por eso nos quedamos con cristales de hielo positivos y graupel negativo. Sin embargo, esto de “quién tiene más líquido” depende mucho de las condiciones externas.

De hecho, en la parte más baja de la nube, donde las temperaturas son mayores y hay más gotas de agua, pasa lo contrario: el graupel crece más rápido y adquiere carga positiva al chocar contra el hielo. Ahora, los cristales de hielo son muy ligeros y las corrientes de aire ascendente los arrastran

Consigo, mientras que el graupel, mucho más grande y denso, cae por acción de la gravedad. Eso hace que en la nube aparezcan tres regiones con carga eléctrica: en la parte superior se acumula carga positiva (debido al hielo que asciende), en la parte media carga negativa

(debido al graupel que cae) y en la parte inferior una carga positiva mucho más pequeñita (debido al graupel que se carga positivamente en la zona baja de la nube). La carga negativa del centro de la nube es tan intensa que repele los electrones de la

Superficie (y de cualquier objeto o persona que haya en ella), induciendo en ella una carga positiva. Y bajo la parte superior de la nube (que suele ser mucho más ancha que la base), el suelo adquiere carga negativa. La mayoría de los rayos se inician cuando la diferencia de carga entre la partes media

E inferior de la nube se hace lo bastante alta. Entonces, el aire pierde su capacidad aislante y se forma un canal por el que pueden moverse las cargas. Estas se dirigirán hacia el suelo, zigzagueando en una serie de pasos rapidísimos de unos 50 metros.

Es lo que se llama un “líder o guía escalonada”. Todavía no hay relámpago. Es invisible a nuestros ojos, aunque puede captarse con una cámara. A medida que se acerca al suelo, este va acumulando más y más carga positiva.

Y en un momento dado, de los puntos más elevados pueden surgir canales de carga positiva, conocidos como “streamers” (no, estos no). Cuando la guía escalonada se conecta con uno de estos canales ascendentes, las cargas pasan rápidamente al suelo. Se establece una corriente intensísima que calienta el canal hasta una temperatura de

30.000 grados (¡unas cinco veces más que la superficie del Sol!), y eso produce el relámpago. Y si después de eso sigue quedando suficiente carga en la nube, se producirán nuevos rayos que usarán el mismo canal: por eso vemos que los relámpagos parpadean, porque suelen caer 2 o 3 seguidos.

Además, la elevadísima temperatura hace que el aire se expanda a toda velocidad, tan rápido que comprime el aire que tiene delante, formando una onda de choque similar a un boom supersónico: el trueno. Toda esta explicación es muy chula, pero tiene un problema: las medidas realizadas

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En el interior de las nubes indican que las fuerzas generadas por la separación de cargas son demasiado débiles para que aparezca la guía escalonada. … sin que se sepa exactamente por qué ¡Mariano, ya lo hemos pillado! Se han propuesto dos soluciones: una es que los rayos cósmicos, partículas cargadas

Que nos llegan a toda pastilla desde el espacio, desencadenen en la atmósfera cascadas de electrones que ayuden a generar la guía. La otra opción, que es la que cuenta con más respaldo, es que la presencia de cristales de hielo o gotas de agua intensifique las fuerzas eléctricas dentro de la nube.

Sea como fuere, los rayos son fenómenos fascinantes. Y no ocurren solo entre las nubes y el suelo: también pueden ir de una nube a otra o tener lugar en el interior de una nube. ¡Incluso pueden “caer hacia arriba”, desde objetos altos hacia las nubes!

Y por encima de las nubes de tormenta también pueden producirse varios tipos de destellos muy espectaculares, que se extienden a lo largo de decenas o cientos de kilómetros durante una fracción de segundo. Se llaman eventos luminosos transitorios y son tan escurridizos que no se lograron fotografiar hasta 1989.

Y tienen nombres bastante mágicos: duendes, elfos, trols, gnomos, fantasmas o… chorros gigantes. Se debieron quedar sin nombres de fantasía. Los más estudiados son los duendes, conjuntos de descargas eléctricas producidas a alturas enormes. Las desencadenan los campos eléctricos generados por los rayos positivos, que transportan carga

Positiva desde la parte superior de la nube de tormenta al suelo. Los chorros azules y chorros gigantes son rayos que parten de las nubes pero van hacia arriba. Y los elfos no serían descargas. Los pulsos electromagnéticos generados por los rayos de la tormenta aceleran electrones,

Que chocan contra las moléculas de nitrógeno de la atmósfera. Y cuando esas moléculas pierden la energía que les ha transferido el choque, emiten la luz de los elfos. Y hace poco se descubrió que los relámpagos también producen… ¡chorros de antimateria!

Los científicos ya sabían que en las tormentas se emiten destellos de rayos gamma, luz muy energética: las intensas fuerzas eléctricas que existen en la parte superior de la tormenta pueden generar una cascada de electrones rapidísimos. Y cuando esos electrones chocan con las moléculas del aire, producen rayos gamma.

Esos destellos se detectaron por accidente en 1994, con un satélite que trataba de registrar estallidos de rayos gamma procedentes del espacio. Pero en 2011 otro satélite halló algo nuevo: que algunos de esos fotones pueden convertirse en una pareja compuesta por un electrón y un positrón, la antipartícula del electrón.

El campo magnético de la Tierra manda esas partículas en direcciones opuestas, en haces muy estrechos que pueden recorrer grandes distancias. ¡Parece que algo tan mundano como la lluvia puede ocultar física de ciencia ficción! Misterios como… como… …como el agua que cae del cielo sin que se sepa exactamente por qué

¡Vale, prometo que es la última vez! Muchas gracias a Nextory por patrocinar este vídeo. ¡Disfrutad de la plataforma 30 días usando mi código quantum30 o pulsando el link en la descripción! Y ya sabes: si quieres más ciencia, solo tienes que suscribirte. Y gracias por vernos.

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