¿Por qué no cae toda el agua de las nubes de una sola vez cuando llueve, por qué con las gotas y cómo las nubes retienen una gran masa de agua sin caer?

Answer 1

La respuesta más simple es que el aire juega trucos con suspensión en tamaños pequeños. Déjame explicarte este punto no trivial.

La física simple te dice que si la densidad de algo es más alta que el aire, caerá y si es más baja que el aire, aumentará. Eso no es exactamente cierto. Sólo es aproximadamente cierto durante largos períodos de tiempo.

En realidad, estudié y trabajé en la contaminación del aire por partículas (intente con Google PM2.5 y PM10) durante unos años, no hace mucho tiempo. Este campo es totalmente nuevo y de gran interés para la legislación de aire limpio. Entonces, ¿qué es no trivial al respecto?

Supongamos que una partícula es más pesada que el aire y las partículas de contaminantes (así como las gotas de agua) siempre lo son. Así que deberían caer en el aire. La realidad es que lo hacen, pero cuando se mide su tasa de caída, en realidad es una función muy importante del tamaño de la partícula o gota. Por ejemplo, las partículas del tamaño de 5 mm o más se caen fácilmente como arena y alcanzan una velocidad máxima en el aire. Si deja caer un grano de arena desde la altura del techo de su habitación, tocará el suelo en menos de un segundo. Pero por debajo de ese tamaño milimétrico, la tasa de caída se ralentiza. Una partícula 500 veces más pequeña (tamaño de 10 micrones) toma una semana antes de que toque tierra. Un tamaño de partícula de micras o más pequeño lleva un mes o más. A veces, debido al viento, en realidad lo ves subir en el aire en lugar de caer. Esto no es magia invisible. La gente lo ha visto (es decir, nubes de lluvia, nubes de polvo, tormentas de arena) durante miles de años, pero todavía es desconcertante para la mente.

Ahora para responder a su pregunta: Las nubes son colecciones de pequeñas gotas de agua. Las gotas son muy pequeñas y las nubes se ven blancas como el algodón y flotan durante semanas en el aire y son transportadas por el viento. Ahora, si algo sucede para hacer crecer las gotitas, y esto suele ocurrir cuando la temperatura desciende y el vapor de agua invisible en el aire comienza a condensarse alrededor de las gotitas preformadas existentes, las gotitas comienzan a crecer en tamaño. A medida que crecen, se vuelven más opacos (nubes negras) y comienzan a descender más rápido. Más allá de cierto tamaño, están condenados y siguen cayendo hasta que tocan tierra. Llamamos a una gota que ya no está suspendida en el aire “la lluvia”. El mismo principio es válido para cualquier otra cosa que caiga del cielo, ya sea granizo o nieve.

Tu otra pregunta es ¿por qué no cae toda la lluvia al mismo tiempo? Una vez más, la gota solo cae rápidamente cuando ha alcanzado un gran tamaño. El proceso de crecimiento de los núcleos de gotas de agua no es instantáneo y lleva tiempo. También es un poco aleatorio. Probablemente haya visto esto si observa cómo se forman burbujas de vapor en el fondo de una olla hirviendo. Las pequeñas burbujas se forman, crecen durante algún tiempo y luego se liberan del fondo de la olla y ascienden a la parte superior del agua. No ves que todo el vapor sube al mismo tiempo.

La formación del núcleo original de la gota de lluvia tiene incluso más interés científico que el crecimiento de la gota de lluvia después de la nucleación. Parece que las gotas originales (lo que vemos como una nube de algodón desde lejos) necesitan un catalizador de nucleación como una partícula de polvo. En la siembra de nubes, en realidad rocían yoduro de plata sobre las nubes para hacer que llueva.

Answer 2

Las nubes no son un sistema de almacenamiento como los tanques de agua. Su estructura es diferente. Las gotas de agua permanecen suspendidas en ellas y cuando la fuerza de la gravedad supera la fuerza de la corriente ascendente, comienzan a caer.

Debes ver el video para ver la imagen completa detrás del mecanismo de lluvia. Espero que sea util.

Answer 3

Cuando el agua se condensa en la atmósfera para formar una nube, comienza como pequeñas gotas de líquido. Estos son lo suficientemente ligeros que la fuerza de la gravedad no puede superar su flotabilidad. Las gotas comienzan a fusionarse en gotas más grandes y, finalmente, son demasiado pesadas para ser suspendidas en la nube y caen al suelo. No todas las gotas se fusionan exactamente al mismo tiempo (relacionadas con las corrientes de aire o solo con las rutas aleatorias que toman las gotas), por lo que algunas gotas caen primero y otras más adelante.

Answer 4

Veré si puedo mantener esto corto ………

Cuando el aire húmedo y cálido se eleva, disminuye a temperaturas de 3 a 5F por 1000 pies. Cuando el aire se acerca al 100% de humedad, se condensa en un líquido, pero son gotas muy pequeñas.

Pero hay un efecto extraño: cuando el agua se condensa a partir de vapor, emite calor, la misma cantidad de calor necesaria para calentar esa gota 32F. Ahora esas gotas están en el aire que es 32F más cálido que el aire que lo rodea. Esto sucede en una escala masiva.

Esto hace que ese lote de aire y gota aumente rápidamente. A medida que se condensan más gotitas, se mantiene más caliente que el aire a su alrededor. Esto causa succión en la base de la tormenta, lo que atrae más aire húmedo y cálido. Eventualmente, las gotas se vuelven pesadas y caen a través del aire ascendente, o el lote de aire golpea un área de la atmósfera que es más cálida que el aire debajo de ella. Así que deja de ascender, y comienza a caer.

Este proceso está en marcha, a medida que la tormenta aspira más y más aire caliente, lo condensa y cae. Es por eso que no todo se cae a la vez.

Esto es todo lo que podría encontrar para un video:

Pero si observas los 12 segundos con cuidado, puedes ver las nubes bajas que se forman en el aire, cuando se convierte en líquido. Ahora emitió calor, lo que hará que se eleve a grandes alturas.

Espero que ayude.

[Editar: Gramática]

Answer 5

No soy un experto en las nubes, pero he visto algunos videos sobre ellos y puedo darles mi mejor intento.

Para que una gota de agua se forme dentro de una nube es casi imposible que se forme uniéndose con otras gotas de agua pequeñas. Debe formarse alrededor de otro objeto, como un grano de arena. Una vez que el grano de arena comienza a recoger el vapor de agua, se hace más y más grande y recoge más agua hasta que es demasiado densa y cae.

La otra parte sobre cómo las nubes se sostienen en el cielo es realmente interesante. Las nubes pueden pesar cientos de miles de toneladas y tienen enormes cantidades de agua. Pero por extraño que parezca, cuanta más agua tenga una nube, más rápido se elevará. Esto se debe a la naturaleza de los gases y que, para todos los gases, 1 mol ocupa 24 dm ^ 3. La masa molecular de nitrógeno y oxígeno (ambas diatómicas) que forman la mayor parte de nuestra atmósfera es de 28 y 32 respectivamente. El consumo de vapor de agua es solo de 18, por lo que el vapor de agua es menos denso que el nitrógeno y el oxígeno, por lo que se eleva fácilmente y cuanto más vapor de agua es mayor es el volumen, por lo que se eleva aún más rápido.

A medida que aumenta el vapor de agua, la temperatura se vuelve más fría, por lo que en un cierto punto el agua se condensa. Puedes ver este punto mirando las nubes y notar que la parte inferior de ellas es plana, que es el punto en el que se condensan. Este es efectivamente el punto de equilibrio. El punto en el que la fuerza de las corrientes y el aire que asciende es igual a la fuerza de las gotas de agua que empujan hacia abajo.

Answer 6

Las gotas se están formando acumulando gotas más pequeñas. Estas gotas más pequeñas son tan pequeñas que flotan fácilmente en los vientos que soplan más alto en la atmósfera solo cuando las gotas pequeñas se fusionan, se vuelven lo suficientemente grandes para caer y mientras caen crecen aún más en su camino hacia abajo y pasan más gotas, creciendo más y más.

Answer 7

De hecho, las nubes dejan caer toda la masa a la vez. Es solo que las nubes son muy grandes y tienen una densidad muy, muy baja, por lo que les lleva bastante tiempo soltar todo.

Las nubes existen por virtud de la densidad, la presión y la temperatura. Persisten en el equilibrio de su baja densidad sobre una mayor densidad de aire, que a su vez depende de la temperatura. Si baja la temperatura, la densidad del aire también desciende, y eso hace que el aire sea menos denso que el vapor de agua de la nube, lo que hace que se condense lentamente en gotas de agua y caiga como lluvia.

Answer 8

Las gotas de agua son más pesadas que el aire, eso es claro y se muestra bajo la lluvia.
Pero las nubes no son gotas sino moléculas separadas.
Y una molécula de agua H2O es más liviana que una molécula de N2, nitrógeno, que es la parte principal del aire.
Así las nubes flotan en el aire, claro.