De la nube al suelo

De la nube al suelo
Ver nevar nos encanta. Pero, ¿cómo se forman los copos de nieve? Un rápido y simple recorrido desde la creación de cristales de hielo en las nubes hasta la llegada del copo de nieve al suelo.

Ver nevar nos encanta. Contrariamente a la precipitación en forma de lluvia, una nevada es un fenómeno que generalmente nos aporta una cierta calma. Esto es en parte debido al silencio que se genera mientras caen los copos de nieve, ya que es un material poroso, con cavidades y agujeros. Pero, ¿cómo se forman estos copos que nos caen desde el cielo? ¿Cuál es el origen de esa forma tan característica? Y especialmente, ¿por qué no hay dos copos iguales?

 

cristales de hielo

El maravilloso mundo de los cristales de hielo (Fuente: Tim Garrett, University of Utah - National Science Foundation)

 

En este primer artículo vamos a ver de manera simplificada qué es lo que ocurre antes de la llegada de la nieve al suelo. Lo primero que necesitamos, como imaginaréis, es una nube! Se forman cuando una masa de aire cálido y húmedo asciende tras chocar con otra masa de aire. Al ascender, el aire se enfría progresivamente hasta un punto en el cual parte del vapor de agua que transporta empieza a condensarse en minúsculas gotas de agua. Cuando la temperatura pasa a ser negativa, las gotitas deberían empezar a congelarse, ¿verdad? La realidad es que es un proceso que no ocurre de inmediato, y de hecho las gotitas se mantienen en estado líquido hasta temperaturas muy bajas (hasta -40°C), muy por debajo del punto de congelación del agua, en un estado que conocemos como sobrefusión.

Pero gracias a que nuestros cielos no son totalmente puros, si no que están repletos de diferentes partículas (polvo en suspensión, por ejemplo), ocurre lo siguiente: las gotitas de agua encuentran un "amigo" (y por tanto una superficie) donde empezar a congelarse a temperaturas más razonables, en torno a los -5°C. Estas partículas de polvo (o aerosoles)  son lo que conocemos como núcleos de condensación, y su "amistad" con el agua en sobrefusión propicia la aparición de los primeros cristales de hielo.

 

cristales de hielo

Esquema simplificado de la formación inicial de un cristal de hielo

 

Nos encontramos entonces con una nube que cuenta con dos compañeros de piso: por un lado las minúsculas gotas de agua bien fresquitas y por otro lado pequeños cristales de hielo en su forma mas elemental. Y entonces ocurre la "magia": las gotitas de agua van a ir poco a poco evaporándose y el vapor de agua resultante, solidificándose directamente sobre los cristales de hielo, iniciando el crecimiento hacia lo que mas tarde sera un copo de nieve. Esto es lo que conocemos como efecto Bergeron.

Nota: el término exacto se conoce como sublimación inversa (paso de gas a sólido sin pasar por el estado líquido), pero por simplicidad aquí lo vamos a llamar solidificación ;-)

Hasta aquí muy bien, pero si partimos de algo así como una "patata", ¿de dónde sale toda esa variedad de formas que conocemos? Simplificando bastante las cosas, hay que quedarse con la idea de que un cristal de hielo en su forma más elemental es algo parecido a un hexágono. El vapor de agua es un poco cabezón, y va a tener tendencia a solidificarse directamente sobre un lugar de manera preferencial. Esto implica que si el crecimiento es en los laterales del hexágono, los cristales de hielo tendrán la forma tipica de dendrita o estrella. Sin embargo, si el crecimiento se hace de manera preferencial en las caras superior e inferior, los cristales tendrán una forma alargada, como una columna o incluso una aguja. La variedad de formas y detalles es enorme, como ilustra la primera imagen del artículo. Esta amplia variedad motivó los trabajos de Ukichiro Takaya (ILTS - Univ. de Hokkaido) durante los años 30, cuyos resultados permitieron despejar algunas incógnitas sobre la relación entre los cristales de hielo y las condiciones en las que se forman y crecen. La temperatura y la humedad del aire tienen un rol fundamental en dicho crecimiento:

 

cristales de hielo

Dependencia del crecimiento de cristales de hielo con respecto a la humedad del aire y la temperatura (Fuente: Libbrecht, 2005 - IOP Publishing Ltd.)

 

El tamaño típico de estos cristales sigue siendo muy pequeño, del orden de pocos milímetros (2-4). Pero los copos que nos llegan al suelo suelen ser un poco más grandes, anda que no disfrutamos a veces con una buena trapeada! Además, pocos llegan al suelo con una forma definida. Esto ocurre debido a que los cristales de hielo se desplazan en el interior de las nubes. Y se mueven mucho: caen por gravedad, suben gracias a las corrientes ascendentes, se desplazan con el viento...y en su camino, les pasa de todo!

Para empezar, sufren cambios continuos de temperatura y humedad, lo que lleva a crecimientos cristalinos que muy pocas veces son homogéneos, resultando en cristales de hielo con formas caóticas. Puede ocurrir que los cristales de hielo choquen con alguna gotita de agua en la nube, lo que lleva a la congelación de la gotita alrededor del cristal. Este proceso es similar al de la formación de escarcha en el suelo, y resulta en los copos con formas redondeadas que habitualmente conocemos como nieve granulada (y qué molestos son cuando nos caen encima!).

También pueden chocar con otros cristales de hielo en su camino. En este caso, los cristales llegan a "unirse" (el más grande captura al más pequeño) en un proceso conocido como coalescencia, que resulta en copos de nieve de tamaño considerable. En ausencia de fuerzas externas que "rompan" esas uniones entre copos (fuerte viento, por ejemplo), al suelo nos llegan esos trapos tan característicos y que son siempre sinónimo de una buena nevada!

 

cristales de hielo

Nieve granulada, mejor que nos pille con casco!

 

cristales de hielo

Copos como puños, resultado de la coalescencia entre cristales de hielo

 

Y en efecto, todo esto llega al suelo en forma de nieve si la temperatura es negativa en todo el trayecto...en caso contrario nos llueve! Como podéis ver, la microfísica de las nubes es todo un mundo, hay libros enteros dedicados al estudio de todos los procesos que ocurren tanto en su formación como en su interior. Espero que este simple artículo os haya despertado la curiosidad, y si queréis saber más sobre este apasionante mundo, no dudéis en visitar SnowCrystals, lo más cercano a una Biblia online sobre copos de nieve y cristales de hielo. Es el fruto del trabajo de Kenneth Libbrecht, que ha dedicado una buena parte de su vida a su estudio y a fotografiarlos, con resultados impresionantes.

cristales de hielo

La Biblia del copo de nieve! Una idea de regalo de Navidad...? guiño

 

Ahora ya sabéis cómo se forma la nieve que llega al suelo (qanik para nuestros queridos inuits). Más adelante veremos qué es lo que le ocurre una vez se acumula en el suelo, entre otro montón de cosas...

Hasta otra!

28 Comentarios Escribe tu comentario

  • #1
    Fecha comentario:
    11/10/2021 20:43
    #1
    A la espera del artículo próximo :+:

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    • Gracias!
  • #2
    Fecha comentario:
    11/10/2021 23:12
    #2
    Gracias y más por favor.
    Tras una ardua jornada esto me ha arreglado el día. Mañana lo releo con calma. Ya tenía ganas de algún artículo de Qanik
    :+:

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    • Gracias!
  • #3
    Fecha comentario:
    12/10/2021 10:13
    #3
    #1 gracias David!
    #2 se me había complicado un poco el final del verano, pero en cualquier caso ahora que vuelve poco a poco el frío no es mal momento para hablar de hielo y nieve! :)

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    • Gracias!
  • #4
    Fecha comentario:
    12/10/2021 10:22
    #4
    Excelente artículo Dando

    Incluso comprendiendo científicamente la nieve, para mi es un objeto mágico

    Pepe

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    • Gracias!
  • #5
    Fecha comentario:
    13/10/2021 07:50
    #5
    Muy didáctico!!!!! Gracias!!!!! :+:

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    • Gracias!
  • #6
    Fecha comentario:
    13/10/2021 12:09
    #6
    Enorme Dando!!
    Muchas gracias por compartir de forma entendedora tus conocimientos.
    Esperando el próximo!

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    • Gracias!
  • #7
    Fecha comentario:
    13/10/2021 13:09
    #7
    muy guapo :+:

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    • Gracias!
  • #8
    Fecha comentario:
    13/10/2021 14:12
    #8
    #4 para muchos lo sigue siendo como bien dices! :love:
    #5 #6 #7 muchas gracias! Me alegra saber que ha quedado didáctico, al principio es complicado medir hasta qué punto se pueden "simplificar" las cosas :lol2:

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    • Gracias!
  • #9
    Fecha comentario:
    13/10/2021 20:57
    #9
    Más posts de estos, Álvaro! Cómo mola! :love:

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    • Gracias!
  • #10
    Fecha comentario:
    13/10/2021 22:00
    #10
    ¡Que bueno, saber como se forma eso en lo que tanto nos gusta andar enredando con los esquises!

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    • Gracias!
  • #11
    Fecha comentario:
    13/10/2021 22:09
    #11
    Magnífico :+: :+: :+:

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    • Gracias!
  • #12
    Fecha comentario:
    14/10/2021 00:37
    #12
    MUCHISIMAS GRACIAS POR ESTA MARAVILLA!
    Un saludo!

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    • Gracias!
  • #13
    Fecha comentario:
    14/10/2021 10:11
    #13
    #9 pues te vas a hartar, anda que no hay cosas de las que hablar :lol2:
    #10 y creo que es mucho más interesante aún lo que pasa después, una vez llega al suelo!

    #11 #12 gracias a ambos!

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    • Gracias!
  • #14
    Fecha comentario:
    14/10/2021 12:30
    #14
    #13 Totalmente, para lo que nos ocupa por aquí eso es lo que más importa :lol2:

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    • Gracias!
  • #15
    Fecha comentario:
    14/10/2021 13:54
    #15
    En esa ilustración de Libbrecht no veo los afamados "copos como boinas" que tanta alegría nos dan :lol2:

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    • Gracias!
  • #16
    Fecha comentario:
    14/10/2021 17:28
    #16
    #15 y eso es porque no has leído bien el final :diable:

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    • Gracias!
  • #17
    Fecha comentario:
    14/10/2021 17:49
    #17
    #16 La denominación "copos como boinas" no aparece...

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    • Gracias!
  • #18
    Fecha comentario:
    14/10/2021 19:16
    #18
    Precioso Dando. :) Es interesante, y cuando volvamos a la nieve no vamos a poder evitar recordar este artículo. :+: Gracias por contarnos de qanik. :)

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    • Gracias!
  • #19
    Fecha comentario:
    15/10/2021 09:16
    #19
    Muy interesante :+:
    Gracias por compartir

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    • Gracias!
  • #20
    Fecha comentario:
    15/10/2021 10:16
    #20
    Bonito artículo, felicidades y gracias por el trabajo.

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    • Gracias!
  • #21
    Fecha comentario:
    15/10/2021 20:56
    #21
    Siempre he visto algo mágico en una nevada. Y sobre todo ese silencio,que más tarde descubrí que,como mencionas, es porque crea cámaras de aire que absorben el sonido....me quedo embobado viendo una nevada :love:
    Subir a pistas y escuchar...nada,es impresionante.
    También decir que si el ambiente es muy puro y no hay esas partículas de polvo lo que cae es hielo,como sucede en Sierra Nevada de vez en cuando.

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    • Gracias!
  • #22
    Fecha comentario:
    17/10/2021 11:03
    #22
    #18 #19 #20 gracias!  <img src= " border="0" width="15" height="15">



    #21 la verdad es que no se exactamente a qué te refieres con lo del hielo...quizás lluvia engelante? En ese caso el proceso es otro, no cambia mucho la formación del copo. Lo que cambia es el aire que se encuentra en su caída, si hay una masa de aire cálida (>0°C) el copo se llega a fundir y pasa a ser 'lluvia'. Si cerca del suelo hay otra capa de aire mucho más frío (como en una inversión térmica), se vuelve a congelar directamente al entrar en contacto con el suelo y es como si cayera hielo, en efecto. También puede ocurrir sin que se llegue a formar el copo, simplemente lluvia que cae y que se encuentra el suelo bien fresquito!

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    • Gracias!
  • #23
    Fecha comentario:
    18/10/2021 12:08
    #23
    :) Se agradece un articulo que clarifica cosas que más o menos entendemos. Encantado si otro dia lo amplias.

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    • Gracias!
  • #24
    Fecha comentario:
    19/10/2021 15:19
    #24
    #23 gracias sache, espero que a partir de ahora vaya ganando el más al menos! :lol2:
    Un abrazo

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    • Gracias!
  • #25
    Fecha comentario:
    20/10/2021 20:59
    #25
    Me gusta el artículo, además he descubierto el concepto de supersaturación, siempre había pensado que el máximo de humedad era del 100%. :+:

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    • Gracias!
  • #26
    Fecha comentario:
    21/10/2021 11:54
    #26
    Muy bueno y además justo ahora en el TD1 lo estamos dando!!! :+: :+: :+: Gracias!

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    • Gracias!
  • #27
    Fecha comentario:
    22/10/2021 00:15
    #27
    #25 no es un concepto fácil de 'entender' puesto que tiene que ver con la presión parcial del vapor de agua en este caso...pero que explica fenómenos que vemos a menudo como el rocío a primera hora de la mañana!

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    • Gracias!
  • #28
    Fecha comentario:
    22/10/2021 00:15
    #28
    #26 qué bueno que os hablen de esto en el TD1, no todo es saber esquiar!! :lol2:

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    • Gracias!

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