1. Una nube no es vapor: es agua líquida en gotitas
Mucha gente piensa que las nubes están hechas de vapor de agua, pero el servicio meteorológico británico (Met Office) aclara que no es exactamente así. El vapor es un gas invisible que está siempre a nuestro alrededor; lo que vemos en una nube son gotitas de agua líquida, tan pequeñas que quedan suspendidas en el aire [3].
Esas gotitas miden solo unas centésimas de milímetro. Si la nube está muy alta y hace mucho frío, en lugar de gotas puede estar formada por cristales de hielo [3]. En este artículo seguimos el camino de las gotas de agua líquida.
Entonces la pregunta se afina: ¿qué hace que el vapor invisible se convierta en esas gotitas?
2. Cuando el aire sube, se enfría y el vapor se condensa
El primer ingrediente es el movimiento. Cuando el aire asciende por la atmósfera, la presión a su alrededor baja, el aire se expande y se enfría [2]. El aire frío puede contener menos vapor que el cálido; al enfriarse, el aire puede llegar a su límite y entonces parte del vapor se condensa, es decir, pasa de gas a líquido [3]. Es parecido a lo que ocurre cuando un vaso frío se empaña por fuera, solo que aquí el «vaso» es el propio aire que sube.
El aire puede subir por varios motivos. Si el suelo se calienta con el Sol, el aire de encima se calienta, se vuelve menos denso y asciende. También sube cuando el viento choca contra una montaña, cuando dos masas de aire se encuentran en un frente, o cuando el aire es empujado hacia arriba en una zona de bajas presiones [2]. En todos los casos, el aire que sube puede formar una nube si se enfría lo suficiente para que el vapor se condense.
Con esto parecería que basta enfriar el aire para tener una nube. Pero falta una pieza que casi nunca se menciona.
3. Las gotitas necesitan una partícula diminuta donde empezar
En la atmósfera real, el aire casi nunca llega a tener mucho más vapor del que cabe: según una enciclopedia japonesa de referencia, el exceso sobre el 100 % de humedad es, como mucho, de alrededor del 1 % [4]. Con tan poco exceso, el vapor no consigue formar por sí solo una gotita desde cero. Le resulta mucho más fácil condensarse sobre una partícula ya existente. Esas partículas, como el polvo o el polen, se llaman núcleos de condensación [2].
No sirve cualquier grano. La misma enciclopedia indica que, en las nubes y nieblas naturales, los núcleos eficaces tienen un radio de al menos unas 0,1 micras (una micra es una milésima de milímetro) y atraen el agua con facilidad. Entre los más importantes menciona la sal marina, que sale de las gotitas que salpican las olas y se evaporan, y partículas de sulfato de amonio formadas a partir de gases con azufre [4].
Hay muchísimos, pero no en todas partes por igual. La misma obra, en otra entrada, da el orden de magnitud por centímetro cúbico de aire: más de 100.000 en una gran ciudad y menos de 1.000 sobre el océano o en montañas de más de 2.000 metros [4]. Son cifras generales de una enciclopedia, no una medición de un día concreto.
Así queda completa la respuesta a la pregunta del título: aire que sube y se enfría, vapor que llega a su límite y partículas que sirven de punto de partida. Juntas, hacen visible lo invisible. Quedan dos preguntas: cómo una gotita diminuta llega a ser lluvia y por qué las nubes no duran para siempre.
4. Cómo las gotitas de la nube crecen hasta ser gotas de lluvia
Una gotita de nube es tan ligera que la corriente de aire que sube la mantiene flotando. Según el servicio meteorológico japonés (JMA), dentro de la nube el aire ascendente trae más vapor desde cerca del suelo, aparecen gotitas nuevas y la nube crece. Con tantas gotitas, y movidas por el viento, chocan unas con otras y se unen; así van haciéndose poco a poco más grandes [1].
Cuando una gota llega a cierto tamaño, la corriente ascendente ya no puede sostenerla y empieza a caer como lluvia. Mientras cae sigue chocando con gotitas de la nube, de modo que las gotas de lluvia son más grandes cuanto más abajo se encuentran en la nube [1].
Esa lluvia que cae tiene un efecto inesperado sobre la nube que la produjo.
5. Por qué la lluvia puede deshacer la nube que la produjo
Al caer, las gotas de lluvia arrastran el aire que las rodea hacia abajo, y se forma una corriente descendente. Esa corriente hace entrar en la nube aire seco de las capas altas, y en él las gotitas pequeñas se evaporan. Sin la corriente ascendente que traía vapor nuevo, ya no se forman gotitas nuevas; cuando se acaban las pequeñas, la nube desaparece [1].
El JMA explica este proceso suponiendo que un cúmulo (la típica nube esponjosa de buen tiempo, que a veces puede crecer y convertirse en nube de tormenta) vive aproximadamente una hora. Es un supuesto para poder contar la historia con claridad, no la duración de todas las nubes: el propio servicio aclara que lo que ocurre en una nube con lluvia es complejo y varía mucho [1].
Hay algo curioso: una corriente ascendente ayuda a crear la nube, y la corriente descendente que provoca su propia lluvia puede deshacerla. Lo que sí sabemos con las fuentes consultadas es que ambos movimientos del aire controlan la vida de la nube; cuánto dura en cada caso depende del día.
6. Observa por la ventana cómo nace y se deshace una nube
Un día soleado, elige desde una ventana una nube pequeña y esponjosa (un cúmulo). Elige una nube que puedas observar sin mirar hacia el Sol, y no mires nunca directamente hacia él.
Dibuja su forma cada diez minutos. Si crece y sus bordes se ven abultados y bien marcados, quizá el aire todavía está subiendo bajo ella. Si los bordes se deshilachan y se vuelve más fina, puede estar en su fase final. Si la pierdes de vista, puedes terminar ahí el experimento.
Después compara: ¿cuánto duró tu nube frente a la hora que supone el JMA para su ejemplo? Lo más probable es que cada una dure distinto, porque depende del aire de ese día. Para seguir investigando, mira la página del JMA para niños (en japonés, con traducción automática del navegador se puede leer) o la guía de nubes de la UCAR, y busca cuántos núcleos de condensación hay en el aire de tu ciudad.