Siempre majestuosas,
intimidantes, bellas, y en la mar.... peligrosas.
La mayoría de ellas
están formadas por nubes de fuerte desarrollo vertical en forma de
seta y conocidas como "Cumulonimbus". En su interior se
desatan todos los infiernos con vientos de cientos de kilómetros por
hora, pedriscos gordos como bolas de golf, y rayos eléctricos de
decenas de miles de voltios. pero... ¿Cómo se forman?
Cuando el sol
calienta el mar o también en un terreno, la zona calentada calienta
a su vez el aire del suelo o de la superficie del mar. Como el aire calentado es menos denso
al haberse dilatado por su aumento de temperatura, tendremos al
final una masa de aire caliente más ligera que las
capas frías que están por encima, y por tanto sumamente inestable.
La masa de aire caliente comienza a ascender igual que lo hace una
burbuja en el agua.
Cuando
el aire calentado además está muy cargado de humedad por evaporación
como ocurre especialmente en la
superficie del mar,
tendremos todas las papeletas para que se forme una imponente nube
de tormenta del tipo cumulonimbus, que no es más que una nube de fuerte desarrollo
vertical, y muy muy gruesa en altura.
Este tipo de nubes comenzarán
inmediatamente a evolucionar y a crecer verticalmente a medida que
van ascendiendo, debido a varios fenómenos físicos que describimos a
continuación.
Evolución del cumulonimbus
Cuando
la masa de aire húmedo empieza a subir disminuye su presión, pues
esta disminuye con la altura. Cuanto más subimos, menos aire nos
queda por encima y por tanto esa columna de atmósfera sobre nosotros
pesará menos, o lo que es lo mismo disminuirá su presión
atmosférica.
Al disminuir la presión con la altura también baja la temperatura.
¿Porqué? Al disminuir la presión el aire se expande. Y al expandirse
un gas, este siempre se enfría. Pruebe a disparar un bote de spray y
verá como la boquilla se enfría irremediablemente. Los físicos
lo llaman "expansión adiabática".
Al bajar la temperatura, el vapor de agua se condensa y aparecen
gotitas microscópicas de niebla blanca y condensada. La nube
comienza a formarse...
Y sigue creciendo
Cuando el vapor se condensa para formar billones de gotitas,
cada gotita cede al entorno un poco de calor. Este calor que aparece por el
hecho de condensarse la gotita de agua, es justo el mismo que tuvo
que gastar el sol en conseguir evaporar esa gotita, cuando cambió su
estado de agua líquida a vapor de agua. Los físicos lo llamamos
calor latente de cambio de estado. En este caso de cambio de estado
de vapor a líquido. Es decir de vapor de agua hacia agua líquida.
Al aparecer mucho
calor en la condensación de billones de gotitas, la masa de aire que
ahora contiene vapor de agua con gotitas de agua, aumenta de nuevo
su temperatura y se dilata más, y tira otra vez para arriba.
El proceso se va repitiendo hasta que
la nube alcanza alturas
monstruosas de más de 15.000 metros. A grandes alturas la
temperatura es muy inferior a cero grados y el agua líquida se
cristaliza en hielo, lo cual vuelve a liberar todavía más calor y
más ascendencia. Al congelarse cada gotita en hielo, el nuevo calor
cedido de cambio de estado corresponde al calor que el sol tuvo que
gastar en ese cristalito de hielo para fundirlo sin variar su
temperatura y convertir su estado de agua en forma helada hacia agua
liquida. Al haber más calor, aumenta aún más la temperatura de la
masa y disminuye la densidad y por ello aumenta de nuevo la
ascendencia.
La potencia de
ascendencia es brutal. Toda la masa de aire circundante puede subir
a 20 o 30 metros
por segundo en un auténtico chorro ascendente. Y en el interior de
estas nubes hay vientos de varios cientos de kilómetros por hora.
Electrones arrancados de
cuajo
Debido a los brutales fenómenos atmosféricos desencadenados, los
aviones de línea esquivan los cumulonimbus volando alrededor de
ellos sin volar dentro de ellos. En el interior de estas nubes y debido a los
movimientos y rozamientos de aire se van "arrancando" electrones,
que acumulan cargas eléctricas en determinadas zonas de la nube.
El resultado final es una nube cuya base tiene una carga fuertemente
negativa y la parte superior carga positiva. Es una enorme pila de
decenas de miles de voltios!
Cuando hay
suficiente carga eléctrica acumulada, en los extremos de la nube, los electrones
no pueden aguantar tanta diferencia de potencial y saltan
brutalmente hacia la parte superior de la nube o hacia tierra
formado un relámpago.
El rayo en sí, tiene el grosor de un centímetro, y tampoco
tiene una energía terrible, pero al cederse toda esta energía de
golpe en una corriente eléctrica de unos 30.000 amperios
durante un tiempo muy corto, del orden de pocas millonésimas de
segundo, la potencia se hace brutal.
Recordemos que la potencia es energía (o trabajo que es lo mismo) en
unidad de tiempo, y si este es muy corto, a misma cantidad de
energía, crecerá la potencia de forma enorme.
El aire
atravesado por el rayo se calienta a 20.000 grados que es más o
menos 3 veces la temperatura de la superficie solar.
Esta dilatación
repentina del aire provoca una verdadera explosión con onda de
choque como ocurre en una bomba. El ruido del trueno se produce al superar
el aire dilatado y su expansión la velocidad del sonido, de la misma
forma que un caza bombardero produce un ruido de explosión al
superar la barrera del sonido. El aire dilatado casi inmediatamente
se detiene frenado por el aire que lo envuelve. El chispazo se
desplaza a un tercio de la velocidad de la luz, o sea a 100.000
kilómetros por segundo.
El ruido de los
rayos solo se podrá escuchar si estamos a menos de 10 millas, de
modo que esto nos puede ayudar a estimar la distancia a la que vemos
una tormenta. Cuando está mas cerca, podremos conocer la distancia
que nos separa de su centro contando los segundo que pasan desde que
vemos el relámpago hasta que oímos el trueno. Por cada 3 segundos
contados estaremos un kilómetro alejado de ella ya que el sonido se
desplaza a solo 330 metros por segundo.
En las inmediaciones del rayo, el gas
ionizado transmite el sonido a mucha mayor velocidad y por ello a
menos de 500 metros del rayo, pensaremos que este ha caído más cerca
de lo que en verdad ha sido, pues el sonido ha viajado en los
primeros cientos de metros a muchísima velocidad.
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