En el colegio aprendimos el ciclo de agua. Y nos contaron que el agua de los mares y de los océanos se evaporaba gracias al Sol. Que subía por el aire, donde se formaban las nubes y cuando éstas se hacían muy grandes, empezaba a llover. Un cuento muy bonito, propio de Perrault, pero que dista mucho de la realidad.
Aunque parezca mentira aún no se comprenden por completo los mecanismos de formación de la lluvia. Se trata de un problema que lleva de cabeza a físicos y matemáticos desde los años 30 del siglo pasado.
Pero, volvamos al cole. La condensación directa del vapor de agua puro para dar lugar a las primeras gotas de lluvia pura es un proceso prácticamente imposible puesto que se necesitarían humedades tremendamente grandes, cercanas al 400% y en la atmósfera, como muchísimo, llegamos al 101. Esto es debido a que se requiere en el cambio de estado de vapor a líquido se libera mucha energía y más aún para que la gota aumente su superficie debido a la elevada tensión superficial del agua. Así que nada. Desechamos aquello que nos contó aquel profesor.
Pero el caso es que llueve, así que debe haber otro mecanismo de formación de la lluvia. Y lo hay… y mucho más económico desde el punto de vista de la física. Y todo gracias a que nuestra atmósfera está sucia. ¿Sucia? Sí, sucia. Y mucho, por cierto. No hablamos de suciedad en el sentido habitual, sino sucia en el sentido de que en el aire que respiramos hay partículas microscópicas que tienen mucha afinidad con el agua, se llevan bien con él. Se les llaman núcleos de condensación y lo conforman restos de sales marinas, de arena, de polvo, de polen… e incluso algún microbio. Estos núcleos hacen que el agua se condense sobre ellos sin que se llegue a la saturación y contamos entre 100 a 1.000 de núcleos de condensación por cada centímetro cúbico (un volumen equiparable al de un dado). ¡Así que fíjate si salimos ganando en el trato! De todas formas, tiene que haber un cierto equilibrio entre la cantidad de núcleos de condensación y la cantidad de gotículas de agua.
Una vez que ya tenemos la incipiente gota de lluvia, sólo falta que engorde. Y lo hará en sus primeros inicios acumulando más gotículas de vapor de agua de la nube hasta que su peso le haga caer. Y cuando lo hacen lo hacen arramblando todas las gotículas que se encuentran a su paso. Esto es, que las gotas grandes crecen a costa de las pequeñas. Concepto importante: colisión. Y cuanto más grande sea la gota, mejor; puesto que es más difícil que se evapore en su caída hacia el suelo. Es uno de los mecanismos para que llueva.
El otro ocurre cuando en la nube tenemos presencia de hielo. Es la teoría de Bergeron-Findensen. Al evaporarse las gotículas de agua, éstas pasan directamente a estado hielo por simple sublimación y esto hace que los cristales de hielo aumenten significativamente. Al caer estos hielos, siguen aumentando de tamaño enganchándose entre ellos gracias a su geometría estrellada en forma de hexágonos. En su caída encuentran capas de aire cada vez más caliente lo cual hace que se fundan y lleguen al suelo en forma líquida. En esta teoría se basan los experimentos de la lluvia artificial.
