Niños curiosos: ¿Cómo permanecen las nubes en el cielo?
La conversación es pedir a los niños que envíen preguntas que les gustaría que respondiera un experto. Samson, de Londres, quiere saber cómo se mantienen las nubes en el cielo. Un experto en ciencias atmosféricas lo explica.
Gracias por la pregunta, Sansón. Lo creas o no, una vez pesé una nube y no muchas personas pueden decir que lo han hecho. Mis amigos científicos y yo volamos hacia el cielo en un dirigible gigante, y atravesamos una nube blanca y esponjosa. En realidad, estaba muy húmedo, porque las nubes están formadas por miles de millones de pequeñas gotas de agua.
Mientras volábamos a través de la nube, usamos láseres y otros dispositivos científicos especiales para medir el tamaño de la nube y contar cuántas gotitas de agua había en ella. Luego, hicimos algunos cálculos y descubrimos que esta nube, que en realidad era bastante pequeña, para ser una nube, pesaba cuatro toneladas. ¡Es lo mismo que dos elefantes! Entonces, tienes razón al preguntarte cómo una cosa tan pesada puede permanecer en el cielo.
Hay tres piezas en este rompecabezas, y la primera es la gravedad. Como todo en este planeta, las pequeñas gotitas que forman una nube son atraídas hacia la Tierra por la gravedad. Pero estas gotitas son tan pequeñas que es difícil para ellos empujar más allá de todo el aire debajo de ellas. Esto significa que no caen muy rápido, de hecho, solo aproximadamente un centímetro por segundo. Y cualquier viento que sopla hacia arriba puede llevar las gotitas hacia arriba.
Para encajar en la segunda pieza del rompecabezas, necesitaremos aprender un poco de química adecuada; sin embargo, no demasiado, solo lo suficiente para nuestra historia. Permítanme presentarles la tabla periódica: un mapa de todos los elementos que conocemos los humanos. Los elementos son los bloques de construcción de todas las cosas, al igual que las piezas más pequeñas de Lego, que utilizas para construir objetos más grandes y complejos.
La tabla periódica está organizada de manera que el elemento más ligero de cada fila esté siempre a la izquierda. El hidrógeno es el más ligero de todos los elementos, así que lo encontrarás en la parte superior izquierda. A medida que avanzas a lo largo de cada fila de izquierda a derecha, los elementos se vuelven cada vez más pesados.
La tabla periódica de los elementos (es posible que tenga que hacer zoom para ver claramente). G. P. Moss / QMUL
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El aire seco se compone principalmente de dos gases, nitrógeno y oxígeno, además de un poco de argón y pequeñas cantidades de otros gases. Por ahora, podemos centrarnos en el nitrógeno y el oxígeno. Como se puede ver en la tabla periódica, el peso de un átomo de nitrógeno es de 14, mientras que el oxígeno pesa casi 16.
Pero a los átomos de nitrógeno y oxígeno no les gusta estar solos, por lo que casi siempre van en parejas, dos átomos en una molécula, como dos guisantes en una vaina. Debido a esto, una molécula de nitrógeno generalmente pesa 28, y una molécula de oxígeno pesa 32.
Tan pronto como agregamos agua (H₂O) al aire, las cosas se ponen interesantes. Una molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. ¿Recuerdas que el hidrógeno es el elemento más ligero? Bueno, una sola molécula de agua pesa solo 18. Así que en realidad es más ligero que una molécula de nitrógeno u oxígeno. Es por eso que el aire húmedo es más ligero que el aire seco.
La siguiente pieza del rompecabezas es la temperatura. Como regla general, el aire caliente se eleva, mientras que el aire frío se hunde. Cuando el agua en el aire es más cálida, es más probable que sea un gas. Cuando está más fresco, prefiere tomar una forma líquida, como gotas de nubes, lluvia, granizo o nieve.
Las nubes a menudo se forman en la cima de las montañas, donde el aire húmedo y cálido sopla hacia arriba y luego se enfría muy rápidamente. (Andee Duncan / Flickr).
A medida que el aire caliente y húmedo se eleva, se vuelve más y más frío. Y a medida que se enfría, se forman más pequeñas gotas de agua. Es posible que espere que las gotas de agua caigan como lluvia, pero en lugar de eso, sucede algo divertido. ¿Sabes cómo el sudor enfría nuestra piel cuando se seca y cambia de líquido a gas? Bueno, cuando el gas se convierte en líquido, sucede exactamente lo contrario: en realidad emite calor.
Esto significa que las gotas de nube ahora están rodeadas por una pequeña manta de aire caliente. ¿Y qué hace el aire caliente? ¡Sube! Sin embargo, no muy lejos, porque el aire se enfriará de nuevo a medida que suba.
Ahora nuestro rompecabezas está completo: las nubes se componen de pequeñas gotas de agua, que apenas se ven afectadas por la gravedad, incrustadas en el aire húmedo, que es más ligero que el aire seco. Y están rodeados de pequeñas mantas cálidas de aire, que los elevan hacia el cielo. Así es como las nubes que pesan miles de millones de toneladas pueden mantenerse a flote en el cielo.
¡Hola, niños curiosos! Si tienes una pregunta que te gustaría que respondiera un experto, pídele a un adulto que se la envíe [email protected]. Asegúrese de que incluyan su nombre, edad (y, si lo desea, en qué ciudad vive). Todas las preguntas son bienvenidas, ¡serias, extrañas o locas!
Jim McQuaid, Profesor Asociado de Composición Atmosférica, Universidad de Leeds. Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.
Imagen 1: windy_sydney / Flickr, CC BY-NC