Vamos a desvelar uno de los misterios más fascinantes de nuestro planeta: ¿cómo se forman las nubes? Esas maravillosas formaciones blancas (o grises) que vemos flotar en el cielo no están ahí por arte de magia. Su existencia está íntimamente ligada a la geografía de la Tierra y a cómo interactúa con la atmósfera.
Las nubes son el resultado de procesos físicos que ocurren en la atmósfera y que están relacionados con el clima, el relieve y la circulación del aire. A continuación vamos a explicar el proceso básico de formación de las nubes y cinco tipos de formaciones: convectivas, orográficas, frente cálido, frente frío y frente ocluido. Mostraremos cinco animaciones que ilustran cada tipo de formación. ¡Empezamos!
Vocabulario básico que se trabajará: Vapor de agua, presión atmosférica, condensación, punto de rocío, evaporación, efecto Föhn, barlovento, sotavento, frente.
Para entender cómo se forman las nubes, hay que tener en cuenta varios elementos clave: vapor de agua, el aire debe contener humedad; ascenso del aire, el aire húmedo tiene que subir para enfriarse y; condensación: cuando el aire asciende, se enfría, y el vapor de agua se convierte en gotas que forman la nube.
Cuando el sol calienta la superficie de la Tierra (suelo, mares, vegetación, etc.), el agua que hay en estos lugares se calienta y se convierte en vapor de agua. Este proceso se llama evaporación.
El vapor de agua es un gas invisible y mucho más ligero que el aire que nos rodea. Por eso, al ser más ligero, empieza a ascender hacia las capas más altas de la atmósfera. ¡Imagina que son como pequeños globos de agua que suben y suben!
A medida que el vapor de agua asciende, se encuentra con una realidad: cuanto más alto estamos en la atmósfera, más fría es la temperatura. ¿Por qué? Pues porque las capas superiores de la atmósfera están más lejos de la superficie caliente de la Tierra.
Así, a medida que el vapor de agua sube, se va enfriando poco a poco.
Aquí viene la parte más importante y donde la geografía juega un papel crucial. Cuando el vapor de agua se enfría lo suficiente (alcanzando lo que se llama el punto de rocío, ya no puede seguir siendo un gas. Es como si el frío lo «obligara» a volverse líquido de nuevo.
El punto de rocío marca el nivel de condensación, a partir del cual el vapor de agua se transforma en diminutas gotitas de agua líquida o pequeños cristales de hielo (si la temperatura es muy baja, como en las nubes altas). Este proceso se llama condensación.
Para que la condensación ocurra, el vapor de agua necesita algo a lo que «agarrarse». Estas «cositas» son partículas minúsculas que flotan en el aire, como polvo, polen, humo o sal del mar. Se les llama núcleos de condensación.
Cuando millones y millones de estas gotitas de agua o cristales de hielo se unen alrededor de los núcleos de condensación, ¡voilá! Se hacen lo suficientemente grandes como para que podamos verlas. Y así es como se forma una nube.
Dependiendo del proceso de creación, las nubes serán de un tipo o de otro (pero, eso lo dejamos para ampliar).
Todo este proceso está influenciado por la distribución de agua en la Tierra, las características del relieve y las dinámicas de la atmósfera.
¿Qué hace que el aire húmedo ascienda y se formen las nubes?
A continuación vamos a explicar con animaciones cinco formas de creación de las nubes: convectivas, orográficas, por frente frío, frente cálido y por frente ocluido.
1-Formación de nubes convectivas. [Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes convectivas]
En este tipo de nubes, una masa de aire húmedo asciende porque el solo caliente la superficie terrestre.
Los rayos del sol inciden directamente sobre la superficie terrestre (un campo, una ciudad, una carretera). El suelo absorbe esa energía y se calienta mucho. Eso provoca que el aire que está justo encima de ese suelo caliente también se calienta por contacto.
El aire caliente asciende, ya que es más ligero. Piensa en una burbuja. El aire caliente es menos denso que el aire frío que lo rodea, así que, como una burbuja de aire en el agua, empieza a subir. A esto se le llama corriente ascendente o térmica.
A medida que esta «burbuja» de aire caliente asciende en la atmósfera, la presión del aire a su alrededor disminuye. Cuando el aire se expande (porque hay menos presión que lo «apriete»), se enfría. Es un enfriamiento natural por expansión, sin necesidad de que haya algo más frío cerca.
El aire ascendente, que al principio era cálido y húmedo, se va enfriando progresivamente. Llega un momento en que se enfría tanto que la humedad que contiene (el vapor de agua invisible) ya no puede seguir siendo gas. La temperatura del aire ha bajado hasta su punto de rocío (en el nivel de condensación).
Como hemos explicado arriba, justo en ese punto de rocío, el vapor de agua invisible se transforma en millones de diminutas gotitas de agua líquida (o pequeños cristales de hielo si hace mucho frío). Para ello, se «pegan» a partículas microscópicas que flotan en el aire (polvo, polen, etc.), llamadas núcleos de condensación.
¡Nace la nube! Cuando miles de millones de estas gotitas de agua se agrupan y se hacen lo suficientemente grandes, se vuelven visibles para nosotros. Esa es la nube convectiva.
La nube sigue creciendo hacia arriba: Mientras el aire dentro de la nube siga siendo más cálido y boyante que el aire que la rodea, seguirá ascendiendo. Esto hace que las nubes convectivas (como los cúmulos o, si crecen mucho, los cumulonimbos de tormenta) tengan esa forma característica de «montaña» o «coliflor» y puedan alcanzar grandes alturas.
La precipitación por nubes convectivas es a menudo copiosa, con grandes gotas de agua que caen rápidamente. Suelen ser chubascos, es decir, lluvias que duran poco tiempo (desde minutos hasta una hora o dos). Es común ver llover «a cántaros» en una zona mientras a pocos kilómetros no cae ni una gota. Frecuentemente, estas lluvias vienen acompañadas de actividad eléctrica (truenos y relámpagos), y en ocasiones, granizo.
2-Formación de nubes orográficas. [Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes orográficas]
Ya tenemos claro cómo el calentamiento del suelo produce nubes y, potencialmente, lluvia por convección. Ahora, vamos a ver otro tipo de lluvia muy importante, especialmente en zonas montañosas: las lluvias orográficas.
En este tipo de nubes, una masa de aire húmedo asciende porque la orografía la empuja hacia arriba.
Mientras que en la convección el aire asciende por estar más caliente que el ambiente, en las lluvias orográficas el ascenso está forzado por la presencia de una barrera montañosa.
La temperatura del aire disminuye aproximadamente 6 ºC cada 1.000 metros de ascenso.
Imagina que tenemos una masa de aire húmedo que se mueve horizontalmente, por ejemplo, empujada por el viento desde el mar hacia el interior. El aire, al encontrarse con una montaña o una cordillera, no puede atravesarla. Se ve obligado a ascender por la ladera de la montaña. Esta ladera que mira al viento se llama ladera de barlovento.
A medida que el aire húmedo es forzado a subir por la ladera, se produce el mismo efecto que se ha explicado con el ascenso del aire caliente por convección: la presión atmosférica disminuye (porque hay menos aire encima); a medida que el aire continúa ascendiendo y enfriándose, alcanza su punto de rocío. En este momento, el vapor de agua invisible se condensa en diminutas gotitas de agua líquida (o cristales de hielo si la temperatura es muy baja), formando así las nubes. Estas nubes se forman pegadas a la montaña o en sus cercanías en la ladera de barlovento.
Una vez que el aire ha pasado por encima de la cima de la montaña y ha descargado gran parte de su humedad en forma de precipitación, comienza a descender por la otra ladera, que se llama ladera de sotavento. Durante este descenso, el aire se comprime (porque la presión atmosférica aumenta) y, al comprimirse, se calienta. Como ya ha perdido la mayor parte de su humedad en la ladera de barlovento, este aire que desciende es ahora mucho más seco y cálido. Esto se conoce como el efecto Föhn (o Fohen).
Por esta razón, la ladera de sotavento de las montañas suele ser mucho más seca y con menos vegetación que la ladera de barlovento.
3-Formación de nubes por frente cálido. [Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes por frente cálido]
Un frente es una zona de contacto entre dos masas de aire con características diferentes, especialmente en temperatura y humedad.
Ya hemos visto cómo se forman las nubes por el ascenso de aire caliente (convección) y por el «empuje» de una montaña (orográfica). Ahora, vamos a un tercer tipo de formación de nubes y precipitación: las asociadas a un frente cálido.
En este caso, el ascenso del aire no es por calentamiento directo del suelo ni por una montaña, sino por el encuentro de dos masas de aire de diferente temperatura.
Para entenderlo, imagina una batalla «suave» entre dos tipos de aire (frío y cálido), en el que siempre el cálido trepará por encima del frío.
Llega una masa de aire cálido y húmedo: Una gran masa de aire que es más cálida y contiene más vapor de agua se está moviendo y se acerca a una zona donde hay aire más frío y denso.
El aire cálido «trepa» suavemente: El aire frío es más pesado y denso, así que se queda cerca del suelo. Cuando el aire cálido y ligero choca con esta barrera de aire frío, no puede empujarlo hacia abajo. En su lugar, el aire cálido y húmedo comienza a ascender suavemente sobre la cuña de aire frío. Piensa en una rampa muy larga y poco inclinada.
Ascenso lento, enfriamiento y condensación: Como ya sabemos de los casos anteriores, a medida que el aire asciende (aunque sea suavemente), la presión disminuye y se enfría por expansión. Al enfriarse, el vapor de agua alcanza su punto de rocío y se condensa en gotitas, formando nubes.
Precipitación continua y suave: La precipitación asociada a los frentes cálidos suele ser de tipo continuo, pero suave o moderado (llovizna o lluvia débil a moderada), y puede durar varias horas, ya que la zona de ascenso de aire es muy extensa.
4-Formación de nubes por frente frío. [Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes por frente frío]
Ya vimos frentes cálidos, ahora un frente frío es su opuesto, el proceso es similar, pero respecto al tipo de nubes que se crean, el resultado es diferente.
Una masa de aire frío y denso avanza y choca con una masa de aire cálido y húmedo. El aire frío «empuja» violentamente hacia arriba: A diferencia del frente cálido, el aire frío, al ser más pesado, se mete por debajo del aire cálido y lo fuerza a ascender de golpe y rápidamente.
Este ascenso brusco provoca un enfriamiento muy rápido del aire cálido húmedo, haciendo que el vapor de agua se condense en grandes cantidades.
El proceso genera nubes verticales y muy altas, como los imponentes cumulonimbos (las nubes de tormenta). La precipitación es típicamente en forma de chubascos fuertes, tormentas, y a veces granizo, de duración más corta que en los frentes cálidos, pero de mucha más intensidad.
En resumen, un frente frío es como una «cuña» de aire frío que levanta violentamente el aire cálido y húmedo, creando nubes verticales y tormentas.
5-Formación de nubes por frente ocluido. [Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes por frente ocluido]
Para terminar con los frentes, vamos a ver el frente ocluido. Este es un poco más complejo, ya que ocurre cuando un frente frío «alcanza» y «atrapa» a un frente cálido.
Clica en la imagen para ver la animación de formación de las nubes por frente ocluido.
Imagina que el frente frío, que es más rápido, persigue al frente cálido, que delante tiene otro frente frío. Como el aire frío es más denso y avanza más deprisa, el aire caliente se encuentra «ocluido» (bloqueado) entre las dos masas frías.
Este levantamiento forzado del aire cálido resulta en un ascenso complejo, donde se combinan características de ambos frentes: una elevación más suave del aire cálido por encima de la masa de aire frío que avanza (como un frente cálido) y una elevación más abrupta donde el frente frío se encuentra con la masa de aire cálido (como un frente frío).
En este tipo de formación, puedes ver nubes de tipo estratiforme (capas extensas) y precipitación continua, similar a un frente cálido. Pero a medida que el aire es levantado más bruscamente, pueden aparecer nubes de desarrollo vertical (cumulonimbos), con chubascos intensos y tormentas. La precipitación tiende a ser variada y prolongada, combinando períodos de lluvia suave con otros de lluvia fuerte o incluso tormentas.
Y hasta aquí la explicación de ¿por qué llueve? y los tipos de nubes que se pueden formar. A continuación te proponemos una serie de cuestiones para resolver en tu cuaderno. ¡Animo!
Contesta en tu cuaderno
[Contesta] ¿Qué elementos del clima aparecen en las explicación de este fenómeno?
[Contesta]¿Qué factores del clima intervienen en la explicación de este fenómeno?
[Comprueba] Contesta si es verdadero o falso. En el caso de ser falso, corrígelo.
- El aire, a cierta Tª, puede contener una cantidad infinita de vapor de agua.
- A mayor altitud, aumenta también la presión atmosférica.
- A menor presión atmosférica, el aire se contrae y se caliente.
- Conforme el aire se enfría, aumenta su capacidad de contener vapor de agua.
- En el nivel de condensación, la HR del aire es del 0%.
[Explica] Redacta una explicación sobre cómo se forman las nubes de las 5 animaciones. En la redacción debes usar el siguiente vocabulario: presión atmosférica, punto de rocío, nivel de condensación, temperatura y humedad relativa.
[Razona] Si la masa de are húmedo no tuviese humedad, ¿Ascendería de igual modo? ¿Se formarían nubes? ¿Por qué?
[Razona] Si al llegar al nivel de condensación la temperatura ambiente baja bruscamente por debajo de cero, ¿Qué ocurriría?
[Analiza] Analiza la veracidad de esta afirmación: «El nivel de condensación está siempre a la misma altura, por lo que las nubes siempre se crean a la misma altura«.
[Analiza] ¿En la zona en la que vives, ¿se puede dar este tipo de fenómenos? Describe geográficamente la zona en la que vives y razona si las nubes creadas por estos fenómenos son posibles.
FIN DE LA ACTIVIDAD
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