Lluvia

Tal como se describió anteriormente, una nube consiste en gran cantidad de pequeñas gotitas de agua. Estas se forman inicialmente sobre partículas microscópicas denominadas "núcleos de condensación" cuyos diámetros varían entre 0.0001 (núcleos de Aitken) y 10 micrómetros (aerosoles gigantes), y sus concentraciones entre 1 y 10 millones de partículas por cm3 (10E6 y 10E7 por cm3). Los núcleos de condensación más pequeños provienen generalmente de procesos de combustión, mientras que los de mayor tamaño corresponden a partículas de sal generadas en el rompimiento de las olas en los océanos o en polvo levantado por el viento.

Para alcanzar el tamaño de una gota de lluvia (del orden de un milímetro) las pequeñas gotitas formadas en el proceso de condensación deben aumentar su masa en más de un millón de veces.

Debe ser además un proceso muy eficiente, puesto que la formación de una nube ocurre en un periodo relativamente breve (tipicamente inferior a una hora). En la figura adjunta se comparan las dimensiones de los núcleos de condensación, de las gotitas en una nube y de las gotas de lluvia.


r: radio en micrómetros
n: cantidad por dm3
v: velocidad terminal de caida en cm/seg

 

En nubes cálidas (cuando la temperatura en su interior es superior a 0ºC), el crecimiento de las gotitas que forman la nube hasta que alcanzan el tamaño de una gota de lluvia, se debe a procesos de colisión y de "coalescencia" mediante los cuales las de mayor tamaño chocan con gotitas relativamente más pequeñas, quedando ambas unidas para formar una gota de un tamaño mayor. Para que este proceso sea eficiente se requiere una distribución no homogénea en el tamaño de las gotitas que forman la nube. Esto no ocurre en las nubes bajas de tipo estratos, las cuales presentan una condición no favorable al desarrollo de precipitación.

En las denominadas nubes frías (cuando su temperatura es inferior a 0ºC) el agua coexiste en sus tres fases: como vapor de agua, en forma de pequeñas gotitas de agua líquida sobre-enfriada y como pequeños cristales de hielo. En este caso, el tamaño de los cristales de hielo crece por un proceso equivalente a la condensación pero que involucra un cambio de fase de vapor de agua directamente a la fase sólida. Ademas, en un proceso similar a la coalescencia los cristales van atrapando pequeñas gotas de agua sobre-enfriada, que se congela en contacto con el cristal.

Para que estos procesos ocurran se requiere un espesor mínimo de la capa de nubes. En las nubes de mayor desarrollo vertical, que pueden alcanzar unos 12 km de altura (Cumulu-Nimbus), los intensos movimientos verticales y la re-circulación al interior de la nube son favorables para un periodo de permanencia relativamente prolongado y un fuerte crecimiento de las gotas de agua y de las partículas de hielo, que en los casos más extremos explican la generación de granizo de gran tamaño.