¿Por qué las nubes no caen sobre nuestras cabezas?

Las nubes parecen desafiar la gravedad al flotar ingrávidamente en el aire. Sin embargo, detrás de esta aparente ingravidez se esconde un complejo fenómeno físico que involucra la interacción entre el vapor de agua, el aire caliente y las corrientes ascendentes.

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Para comprender por qué las nubes no se desploman, primero debemos de adentrarnos en el concepto de la densidad. Esta constante se define como la cantidad de masa por unidad de volumen. En el caso de las nubes, que están compuestas principalmente por vapor de agua, la densidad es menor que la del aire que las rodea.

Para comprender el valor de la densidad en las nubes vayamos con un sencillo experimento. Supongamos que lanzamos al aire una pelota de plástico llena de aire: flotará porque el aire dentro de ella la hace menos densa que el aire circundante.

De manera similar, las nubes, al estar formadas por vapor de agua menos denso que el aire, experimentan una fuerza de empuje hacia arriba que contrarresta la fuerza de la gravedad que las «tira» hacia abajo.

El aire caliente, siendo menos denso que el aire frío, tiende a ascender. A medida que sube, se enfría y pierde su capacidad para retener vapor de agua. Este vapor de agua se condensa en pequeñas gotas de agua o cristales de hielo, formando la nube visible.

Las corrientes ascendentes de aire caliente actúan, por tanto, como un elevador continuo, impulsando las gotas de agua y los cristales de hielo hacia arriba. La velocidad de estas corrientes ascendentes es crucial para mantener las nubes suspendidas. Si la corriente ascendente es lo suficientemente fuerte, las gotas de agua no tendrán tiempo de caer lo suficiente antes de ser impulsadas hacia arriba nuevamente.

Ahora bien, las nubes no son estáticas. Están en constante cambio y movimiento, a merced de las corrientes de aire y los procesos de condensación y evaporación. Las gotas de agua dentro de la nube se encuentran en un equilibrio dinámico, cayendo lentamente debido a la gravedad, pero siendo impulsadas hacia arriba por las corrientes ascendentes. Este equilibrio dinámico es lo que permite que las nubes floten y se muevan por el cielo, adoptando las formas caprichosas que tanto nos fascinan.

Por último, pero no por ello menos importante, hay que tener presente que la flotabilidad de una nube no es un valor constante. Hay un polinomio perfectamente definido que determina la flotabilidad y que está formado por la temperatura del aire, la humedad del aire, el tamaño de las gotas y los vientos.

De esta forma, sabemos que cuanto más caliente sea el aire, menor será su densidad y mayor será la flotabilidad de la nube y que un aire más húmedo –con más vapor de agua- incrementa la densidad de la nube y reduce su flotabilidad.

En cuanto al tamaño de las gotas de agua, las más grandes son más pesadas y tienden a caer más rápido, y que el viento las puede deformar y disipar, afectando también su capacidad para flotar.