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Condiciones para que se provoque la lluvia

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Vemos llover y nos parece algo natural, pero el mecanismo para que porduzca la lluvia es más complejo de lo que parece; de echo se puede decir que no se sabe porqué llueve. Hay que distinguir entre las condiciones para que se provoque la lluvia y el mecanismo de crecimiento de las gotas de agua: Teoría de la coalescencia y Teoría de Bergeron y Findeisen.

La evaporación

La presencia del vapor de agua en la atmósfera se debe a la presencia de agua líquida en el planeta. Esto es independiente de la temperatura. Si hay agua en la Tierra hay vapor de agua, ya que la evaporación del agua se produce a cualquier temperatura siempre que exista transferencia de energía. Cuando la masa de aire no está saturada (humedad relativa del 100%) la cantidad de agua evaporada se compensa con una cantidad de agua igual condensada. El cambio de estado líquido a gaseoso requiere energía, que se emplea en vencer la atracción intermolecular en el agua líquida. Esta energía se obtiene del calor desprendido por los cuerpos próximos. Así pues la evaporación hace disminuir la temperatura.

La velocidad de evaporación depende de varios factores, pero los dos más importantes son: la presión de vapor de saturación, tanto en la superficie del agua como en el aire y el suministro continuo de energía al agua. Otro factor importante es el viento, ya que el aire frío no saturado absorbe la humedad con mucha eficacia.

La presión de vapor de agua y la humedad relativa

A una temperatura dada existe un límite para la densidad de vapor de agua que hay en el aire. Este límite se llama presión de vapor saturante. Cuando la presión de vapor está saturada para que se pueda introducir más vapor de agua en la atmósfera debe de producirse una condensación igual a la cantidad de vapor nuevo.

La presión de vapor varía con la latitud y la estación del año. En lugares y épocas frías es muy baja (puede llegar a 0,2 mb) y en lugares y épocas cálidas alta (puede llegar a 30 mb). El desplazamiento horizontal o vertical del aire hace disminuir la presión de vapor, lo que explica que en los anticiclones tropicales la humedad relativa sea baja y en las zonas de bajas presiones la humedad relativa sea alta. Como se puede ver estos valores influyen muy poco en la presión atmosférica del aire. En cualquier caso estos valores son así con la atmósfera actual. La presión de vapor es otra forma de medir la humedad relativa del aire.

La condensación

La condensación consiste en pasar del estado gaseoso a líquido. El estado líquido requiere menos energía, ya que no es necesaria tanta energía para mantener separadas las moléculas. Así pues la condensación hace aumentar la temperatura a través de la liberación del calor latente.

Para que se produzca condensación en una determinada masa de aire ha de variar uno de estos tres factores: el volumen del aire, la temperatura o la presión de vapor de agua o humedad relativa. La condensación se produce cuando el volumen de aire aumenta sin intervención del calor, cuando disminuye la temperatura o cuando aumenta la humedad relativa y es que en todos esos casos la presión de vapor disminuye y cuando alcanza un punto crítico y el aire no puede seguir conteniendo vapor de agua el agua se ha de condensar para mantener el equilibrio.

Además, para que se produzca la condensación ha de haber en la atmósfera núcleos sólidos sobre los que se condense el agua. Estos núcleos están presentes en la Tierra desde la atmósfera primigenia. La existencia de núcleos de condensación en la atmósfera no es un problema mayor que en la actualidad, ya que las emisiones volcánicas debieron proporcionar buen número de ellos. La condensación también puede producirse directamente sobre la superficie terrestre, pero esta condensación no llega a formar gotas de lluvia. De todas formas conviene señalar que en la actualidad la mayor parte de los núcleos higroscópicos proceden del polvo que levanta el viento, de la sal liberada por la espuma de las olas y de la combustión.

Las gotas de agua muy pequeñas se evaporan muy rápidamente, por lo que para que aparezca una gota de lluvia debe de tener un tamaño mínimo. Las gotas que conforman una nube tienen entre 1 y 50 micras, mientras que las gotas de lluvia tienen como mínimo 1 milímetro de diámetro. Así pues, la condensación no basta para explicar el mecanismo de la lluvia. También ha de tenerse en cuenta que las gotas de lluvia, en su caída, sufren evaporación durante su «viaje» por la parte de masa de aire que no está saturada. Una gota de 0,1 milímetro se evapora en tan sólo 150 metros, a una temperatura de 5 ºC y con un 90% de humedad. En cambio, en esas condiciones, una gota de 1 milímetro necesitaría 42 kilómetros para evaporarse. Así pues, si la temperatura del aire es muy alta y la humedad relativa muy baja las gotas de lluvia podrían evaporarse antes de llegar a la superficie. Además, sabemos que no hay lluvia en nubes excesivamente turbulentas.

Referencias

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Otras fuentes de información

Notas