Las nubes están compuestas principalmente de pequeñas gotas de agua y, si hace suficiente frío, cristales de hielo. La gran mayoría de las nubes que ves contienen gotas y / o cristales que son demasiado pequeños para tener una velocidad de caída apreciable. Entonces las partículas continúan flotando con el aire circundante. Para una analogía más cercana al suelo, piense en pequeñas partículas de polvo que, cuando se ven contra un rayo de sol, parecen flotar en el aire.
De hecho, la distancia desde el centro de una gotita de agua típica hasta su borde, su radio, varía de unas pocas micras (milésimas de milímetro) a unas pocas decenas de micras (los cristales de hielo a menudo son un poco más grandes). Y la velocidad con la que cae cualquier objeto está relacionada con su masa y área de superficie, razón por la cual una pluma cae más lentamente que una piedra del mismo peso. Para las partículas que son más o menos esféricas, la masa es proporcional al radio en cubos, el área de superficie orientada hacia abajo de dicha partícula es proporcional al radio al cuadrado. Por lo tanto, a medida que crece una pequeña gota de agua, su masa se vuelve más importante que su forma y la gota cae más rápido. Incluso una gota grande que tiene un radio de 100 micras tiene una velocidad de caída de solo unos 27 centímetros por segundo (cm / s). Y debido a que los cristales de hielo tienen formas más irregulares, sus velocidades de caída son relativamente más pequeñas.
Los movimientos verticales ascendentes, o corrientes ascendentes, en la atmósfera también contribuyen a la apariencia flotante de las nubes al compensar las pequeñas velocidades de caída de sus partículas constituyentes. Las nubes generalmente se forman, sobreviven y crecen en el aire que se mueve hacia arriba. El aire ascendente se expande a medida que disminuye la presión, y esa expansión hacia un aire más delgado y de gran altitud provoca enfriamiento. Un enfriamiento suficiente finalmente condensa el vapor de agua, lo que contribuye a la supervivencia y al crecimiento de las nubes. Las nubes estratiformes (las que producen lluvia constante) generalmente se forman en un entorno con movimiento ascendente generalizado pero débil (por ejemplo, unos pocos cm / s); Las nubes convectivas (las que causan lluvias y tormentas eléctricas) están asociadas con corrientes ascendentes que superan algunos metros por segundo. Sin embargo, en ambos casos, el ascenso atmosférico es suficiente para negar las pequeñas velocidades de caída de las partículas de nubes.
Otra forma de ilustrar la relativa ligereza de las nubes es comparar la masa total de una nube con la masa del aire en el que reside. Considere una pequeña nube hipotética pero típica a una altitud de 10,000 pies, que comprende un kilómetro cúbico y que tiene un contenido de agua líquida de 1.0 gramo por metro cúbico. La masa total de las partículas de la nube es de aproximadamente 1 millón de kilogramos, lo que equivale aproximadamente al peso de 500 automóviles. Pero la masa total del aire en ese mismo kilómetro cúbico es de aproximadamente mil millones de kilogramos, ¡mil veces más pesado que el líquido!
Entonces, aunque las nubes típicas contienen mucha agua, esta agua se extiende por millas en forma de pequeñas gotas de agua o cristales, que son tan pequeños que el efecto de la gravedad sobre ellos es insignificante. Por lo tanto, desde nuestra posición en el suelo, las nubes parecen flotar en el cielo.
Fuente: Scientific American