7Nubes, lluvia y nieve

Es una tarde calurosa de verano. A mediodía el cielo estaba azul, con unas pocas nubecillas blancas como bolas de algodón. A las tres, una de ellas ha crecido. Se hincha hacia arriba, cada vez más alta, como una coliflor blanca sobre una base gris y plana. Su cima se extiende. Su base se oscurece. Sopla una ráfaga de viento fresco, caen las primeras gotas gordas, y durante veinte minutos llueve a cántaros. Después la nube se aleja, vuelve el sol y las aceras mojadas echan vapor.

¿De dónde salió esa nube? ¿De qué está hecha? ¿Y cuánta lluvia cayó en esos veinte minutos?

Lo que ya sabes

El tiempo es el estado del aire en un lugar y un momento dados: soleado, nublado, lluvioso, con nieve, con viento, con niebla; lo anotamos en una tabla del tiempo (Capítulo 1). El agua del mar, de los lagos y del suelo sube al aire y vuelve a bajar en forma de lluvia (Capítulo 3). Los libros de física cuentan cómo el agua se evapora (de líquido a un gas invisible), se condensa (de gas a gotitas de líquido otra vez) y se congela (de líquido a hielo), y cómo un termómetro mide la temperatura en grados Celsius.

7.1 ¿Qué es una nube?

El aire que nos rodea siempre contiene algo de agua, en forma de un gas invisible: el vapor de agua. Cuando el aire sube, se enfría. Cuando se enfría lo suficiente, parte de su vapor de agua se condensa en gotitas de agua tan diminutas que el más leve soplo de aire las mantiene flotando. Miles de millones de esas gotitas, unas junto a otras, forman una nube que podemos ver. Muy arriba, donde el aire está muy frío, las gotitas se congelan y la nube está hecha de trocitos diminutos de hielo.

Definición 7.1 (Nube y niebla)

Una nube es un gran número de gotitas diminutas de agua, o de trocitos diminutos de hielo, que flotan juntos en el aire. La niebla es una nube que toca el suelo.

Ejemplo 7.2 (Tu aliento una mañana fría)

Una mañana fría, tu aliento forma una nubecilla blanca delante de la boca. El aire que echas es cálido y contiene vapor de agua. El aire frío lo enfría enseguida, el vapor se condensa en gotitas diminutas — y aparece una nube en miniatura, que luego se desvanece cuando las gotitas vuelven a evaporarse.

Una nube es blanca porque sus gotitas desvían la luz del Sol en todas las direcciones. Cuando es muy espesa, llega poca luz hasta su base, y vista desde abajo parece gris, o casi negra: es la señal de una nube cargada, llena de agua.

7.2 Las familias de nubes

Las nubes tienen muchas formas, y los observadores del tiempo de todo el mundo las clasifican de la misma manera: por su forma y por la altura a la que flotan.

Definición 7.3 (Familias de nubes)

Las cuatro familias de nubes que hay que conocer son:

• los cúmulos: nubes amontonadas, blancas y esponjosas, de base plana, como bolas de algodón;
• los estratos: nubes en capa, una lámina gris y plana que cubre todo el cielo, a poca altura;
• los cirros: nubes deshilachadas, finos hilos o rizos blancos, muy altos, hechos de hielo;
• los cumulonimbos: la nube de tormenta, una torre enorme que se eleva desde una base baja y oscura hasta una altura muy grande, y cuya cima suele extenderse en plano.

Los nombres vienen del latín: cumulus significa montón, stratus capa, cirrus rizo de pelo y nimbus nube de lluvia.

¿A qué altura flotan las nubes? Depende de la familia. Las nubes bajas, como los estratos y la base de los cúmulos, flotan desde justo encima del suelo hasta unos 2 kilómetros. Los cirros flotan muy alto, entre unos 5 y 13 kilómetros fuera de los trópicos y de las regiones polares — a menudo más alto que la montaña más alta de la Tierra. Un cumulonimbo se extiende desde una base baja hasta lo más alto de los niveles de las nubes.

Método 7.4 (Poner nombre a una nube)

Mira el cielo y hazte tres preguntas:

1. ¿Es un montón de base plana? Entonces es un cúmulo — y si se eleva en una enorme torre oscura, un cumulonimbo.
2. ¿Es una lámina plana y uniforme que tapa todo el cielo? Entonces es un estrato.
3. ¿Está hecha de finos hilos blancos, muy altos? Entonces es un cirro.

Observación 7.5 (Las nubes anuncian el tiempo)

Unos cúmulos pequeños en un cielo azul anuncian buen tiempo. Un estrato gris trae un día apagado, a veces con llovizna. Un cumulonimbo trae un chubasco corto y fuerte, a menudo con truenos, relámpagos y ráfagas de viento — a veces granizo. Los cirros no traen lluvia, pero cuando se extienden y se espesan, la lluvia suele llegar un día después.

7.3 Lluvia, nieve y granizo

Dentro de una nube, las gotitas diminutas chocan unas con otras y se unen, o los cristales de hielo crecen a costa de las gotitas. Una gota de nube, o un cristal, que ha crecido lo bastante y pesa lo bastante ya no puede flotar: cae.

Definición 7.6 (Precipitación)

La precipitación es el agua que cae de una nube hasta el suelo: lluvia (gotas de agua líquida), nieve (copos hechos de cristales de hielo pegados entre sí) o granizo (bolas de hielo, llamadas piedras de granizo, que caen de las nubes de tormenta).

Que llueva o que nieve depende de la temperatura del aire que atraviesa la precipitación. Los copos de nieve se forman muy arriba, en la nube fría. Si el aire de debajo está por encima de $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ durante el tiempo suficiente, se funden por el camino y nos llegan como lluvia. Si el aire está bajo cero hasta el suelo, llegan como nieve.

El granizo solo cae de los cumulonimbos. Dentro de la torre, unos vientos fuertes hacia arriba suben y bajan varias veces unas bolitas de hielo; cada viaje añade una capa nueva de hielo, como las capas de una cebolla, hasta que la piedra de granizo pesa demasiado para que el viento la sostenga.

7.4 Medir el tiempo

Para decir cuánto llovió, qué temperatura hizo o de dónde sopló el viento, las palabras no bastan: necesitamos instrumentos, y números.

Definición 7.7 (Pluviómetro)

Un pluviómetro es un recipiente que recoge la lluvia que cae sobre su boca. La altura del agua que recoge se mide en milímetros: “5 milímetros de lluvia” quiere decir que la lluvia habría formado una capa de agua de 5 milímetros de altura sobre un suelo llano, si nada se hubiera escurrido ni se hubiera filtrado.

Observación 7.8 (Un milímetro de lluvia es mucha agua)

Un milímetro de lluvia parece muy poco en el pluviómetro. Pero sobre un cuadrado de suelo de un metro por un metro, es un litro de agua: una botella grande. En un patio de colegio de mil metros cuadrados, una lluvia de 10 milímetros trae diez mil litros: bastan para llenar mil cubos de 10 litros cada uno.

Definición 7.9 (Veleta)

Una veleta es una flecha que gira libremente sobre un mástil. El viento empuja su cola, así que la flecha siempre señala la dirección de la que viene el viento.

Definición 7.10 (Estación meteorológica)

Una estación meteorológica es un lugar donde se mide el tiempo cada día, siempre de la misma manera, con instrumentos: un termómetro en una caseta blanca ventilada, un pluviómetro al aire libre y una veleta sobre un mástil.

El termómetro se pone a la sombra, en una caseta blanca de paredes con lamas que dejan pasar el aire pero no el sol ni la lluvia. La Met Office, el servicio meteorológico del Reino Unido, la coloca a $1.25\,\mathrm{m}$ del suelo. El pluviómetro está al aire libre, lejos de las paredes y de los árboles que lo resguardarían de la lluvia, con la boca un poco por encima del suelo. La veleta está en lo alto de su mástil, por encima de los obstáculos que desviarían el viento.

Sobre el terreno — Una estación meteorológica en el patio

Muchos colegios tienen una pequeña estación meteorológica en un rincón del patio. Cada mañana a la misma hora, dos alumnos leen el termómetro, leen y vacían el pluviómetro y anotan hacia dónde señala la veleta. Semana tras semana, la clase va reuniendo un registro de su propio tiempo.

Método 7.11 (Dibujar un diagrama de barras de la lluvia)

Para dibujar la lluvia de una semana:

1. traza una línea horizontal y escribe debajo los días, a la misma distancia unos de otros;
2. traza una línea vertical a la izquierda y gradúala en milímetros, con pasos iguales (por ejemplo, de 2 en 2 milímetros);
3. encima de cada día, dibuja una barra tan alta como la lluvia de ese día; un día sin lluvia no lleva barra;
4. ponle un título al diagrama y escribe la unidad, mm, en la línea vertical.

Ejemplo 7.12 (Una semana de lluvia en el colegio)

La clase leyó el pluviómetro cada mañana durante una semana y obtuvo: lunes 0, martes 4, miércoles 12, jueves 7, viernes 0, sábado 2 y domingo 5 milímetros. El día más lluvioso fue el miércoles. No llovió ni el lunes ni el viernes. En toda la semana cayeron $0 + 4 + 12 + 7 + 0 + 2 + 5 = 30$ milímetros. Solo el miércoles trajo 12 de los 30 milímetros, es decir, $\frac{12}{30} = \frac{2}{5}$ de la lluvia de la semana.

7.5 Ejercicios

Ejercicio 7.1 ★

¿De qué está hecha una nube? ¿Qué es la niebla?

Solución

Solución de Ejercicio 7.1.

Una nube está hecha de un gran número de gotitas diminutas de agua, o de trocitos diminutos de hielo, que flotan en el aire. La niebla es una nube que toca el suelo.

Ejercicio 7.2 ★

Di el nombre de la nube: (a) una lámina gris y plana que tapa todo el cielo; (b) finos hilos blancos muy altos en un cielo azul; (c) montones blancos de base plana, como de algodón; (d) una enorme torre oscura de cima plana, que trae truenos.

Solución

Solución de Ejercicio 7.2.

(a) Estrato. (b) Cirros. (c) Cúmulos. (d) Cumulonimbo.

Ejercicio 7.3 ★

¿Lluvia, nieve o granizo? (a) bolas de hielo que caen de una nube de tormenta; (b) gotas de agua líquida; (c) copos hechos de cristales de hielo.

Solución

Solución de Ejercicio 7.3.

(a) Granizo. (b) Lluvia. (c) Nieve.

Ejercicio 7.4 ★

¿Qué instrumento mide: (a) la lluvia; (b) la temperatura; (c) de dónde viene el viento?

Solución

Solución de Ejercicio 7.4.

(a) Un pluviómetro. (b) Un termómetro. (c) Una veleta.

Ejercicio 7.5 ★

En el pluviómetro dibujado en la página 46, el agua llega ahora a la marca 17. ¿Cuántos milímetros de lluvia han caído? ¿Cuántos milímetros más harían falta para llegar a 20?

Solución

Solución de Ejercicio 7.5.

Han caído 17 milímetros de lluvia. $20 - 17 = 3$: harían falta 3 milímetros más para que el agua llegara a la marca 20.

Ejercicio 7.6 ★

Mira el diagrama de barras de la página 47. ¿Qué día fue el más lluvioso? ¿Qué días no llovió? ¿Qué día cayeron 7 milímetros?

Solución

Solución de Ejercicio 7.6.

El día más lluvioso fue el miércoles (12 milímetros). No llovió ni el lunes ni el viernes. El jueves cayeron 7 milímetros.

Ejercicio 7.7 ★★

La mañana de un día de nieve, los copos llegan al suelo en el pueblo de montaña, pero en el valle, más abajo, llueve. Explica la diferencia usando la temperatura del aire.

Solución

Solución de Ejercicio 7.7.

Los copos de nieve se forman muy arriba, en la nube fría. Arriba, en el pueblo de montaña, el aire está bajo cero hasta el suelo, así que llegan como nieve. Más abajo, en el valle, el aire está por encima de $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: al atravesarlo, los copos se funden y llegan al suelo como lluvia.

Ejercicio 7.8 ★★

Otra semana, la clase obtiene: lunes 3, martes 0, miércoles 1, jueves 9, viernes 6, sábado 0 y domingo 1 milímetros. Dibuja el diagrama de barras. ¿Cuántos milímetros cayeron en la semana? ¿Qué fracción de la lluvia de la semana cayó el jueves?

Solución

Solución de Ejercicio 7.8.

El diagrama tiene siete barras de alturas 3, 0, 1, 9, 6, 0 y 1 (sin barra el martes ni el sábado). En la semana cayeron $3 + 0 + 1 + 9 + 6 + 0 + 1 = 20$ milímetros. El jueves trajo 9 de los 20 milímetros: $\frac{9}{20}$ de la lluvia de la semana.

Ejercicio 7.9 ★★

¿Por qué tiene que estar el pluviómetro al aire libre, lejos de las paredes y de los árboles? ¿Por qué se pone el termómetro en una caseta blanca a la sombra, y no a pleno sol?

Solución

Solución de Ejercicio 7.9.

Las paredes y los árboles resguardan de la lluvia el suelo que tienen cerca, sobre todo cuando el viento empuja la lluvia de lado, y de las hojas pueden caer gotas dentro del pluviómetro: cerca de ellos, el pluviómetro recogería demasiado poco, o demasiado. El termómetro tiene que medir la temperatura del aire; a pleno sol, lo calentaría el propio sol y marcaría de más. La caseta blanca de lamas lo protege del sol y deja pasar el aire.

Ejercicio 7.10 ★★

La veleta señala hacia el oeste. ¿De dónde viene el viento? ¿Hacia dónde va?

Solución

Solución de Ejercicio 7.10.

Una veleta señala de dónde viene el viento: el viento viene del oeste. Va hacia el este.

Ejercicio 7.11 ★★★

Sobre un patio de 500 metros cuadrados caen 8 milímetros de lluvia. Con la Observación 7.8, ¿cuántos litros de agua cayeron sobre el patio? Una regadera contiene 10 litros: ¿cuántas regaderas son?

Solución

Solución de Ejercicio 7.11.

Un milímetro de lluvia sobre un metro cuadrado es un litro. Sobre un metro cuadrado, 8 milímetros dan 8 litros. Sobre 500 metros cuadrados: $500 \times 8 = 4000$ litros. Con regaderas de 10 litros: $4000 \div 10 = 400$ regaderas.