Previsión meteorológica para Móstoles.

martes, 20 de septiembre de 2011

¿Cuánto pesa una nube?

Alguna vez seguro que os habéis hecho esta pregunta y no es de fácil respuesta ya que la rama de la física atmosférica que estudia las nubes,la física de nubes,es fundamentalmente microfísica y aun no se conocen muy bien muchos de los mecanismos de formación de la lluvia,del crecimiento de las gotitas en las nubes,de los cristales de hielo,etc.
Lo primero que habría que hacer es definir que es una nube. Las nubes son fundamentalmente agua líquida o cristales de hielo,no es vapor de agua como se lee en muchos sitios,pues el vapor de agua es un gas invisible. Estas gotitas y cristales de hielo son tan pequeños que pueden flotar en el aire debido a las corrientes de aire.
La concentración de gotitas de agua en una nube varía en función del tipo de nube ,entre otras cosas,pero está entre 100 y 1000gotitas por centímetro cúbico,o lo que es lo mismo, entre cien mil y 1 millón de gotitas por litro de aire. Parece mucho,pero no lo es,pues el tamaño de las gotitas típicas que forman las nubes de agua líquida es de 10micrómetros, la centésima parte de un milímetro.
Las gotitas para que permanezcan en el aire y den lugar a la precipitación (lluvias,nevadas,granizo,etc) necesitan condensarse sobre algo; es lo que se denominan los núcleos de condensación que fundamentalmente son aerosoles y el más importante es la sal marina.


Tamaños comparativos de gotas,gotitas y partículas.También aparece la velocidad a la que se mueven. Fuente: Rutledge y Hobbs,1984.

Una vez sabemos el tamaño de las gotita y el número que hay solo tenemos que pensar en una nube y vamos a elegir a la reina de las nubes, un cumulonimbo,la nube de tormenta típica. Una foto de cosecha propia de un cumulonimbo.

Vamos a imaginar que el cumulonimbo tiene 11 kilómetros de alto, 2km de ancho y 2km de largo,lo cual nos da un volumen de unos 44km cúbicos.  Vamos a suponer una concentración de 100 mil gotas por litro y un tamaño medio de 10micrómetros.
Lo primero que hacemos es calcular la masa de cada gota,lo cual hacemos multiplicando la densidad de la gota por 4/3pi y por el radio de la gota al cubo (suponiendo gotas esféricas de 10 micrómetros de radio).
Una vez tenemos la masa de una gotita, calculamos el número total de gotitas. Con una sencilla regla de tres podemos calcularlo:
100mil gotas------------------1litro
x gotas        ------------------44x10^12 litros

Nos sale que nuestro cumulonimbo tiene 4,4x10^18 gotitas.
Multiplicando este valor por la masa de cada gotita nos sale una masa de...

18,12 millones de kilos!!!!

Lo cual es bastante.Aun y así hemos hecho una suposición que es errónea con el fin de facilitar los cálculos y es suponer que la nube entera está formada por agua líquida,pero en un cumulonimbo no es asi,ya que también hay cristales de hielo lo cual hace que la masa de la nube aun sea más grande.Aun y así el cálculo nos permite hacernos una idea de más o menos la masa que tiene uno de estos cumulonimbos.




3 comentarios:

  1. Al final te has atrevido con los cálculos eh? Jejje. Y decía Dani que algunos miles de toneladas le parecía poco :P

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  2. Si,al final me animé.Me parecía algo interesante.

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  3. Este texto que escribí el 29/08/2013 desde Bilbao, puede ser esclarecedor:

    Ayer poco después del mediodía cayó una tromba de agua sobre Bilbato (escrito con "t" a propósito) justo después de que hubuiera regado el clavel rosa que está en el balcón. Llovía tanto que tuve que retirar las plantas y los cactus, que no se empaparan, porque entraba la lluvia lateralmente. A modo de pluviómetro y para recoger algo de agua de lluvia para los vegetales -no tenemos jardín en estos pisos urbanos- puse un recipìente de plástico graduado para medir volúmenes de líquidos o sólidos granulados hasta 500 ml en el borde más externo del balcón. En menos de una hora se recogió algo más de 170 ml = 170 cm^3. El recipiente mide 8 por 11 cm, son 88 cm^2, por lo que hubo una altura de cerca de 2 cm de lluvia. Y como 1 mm de lluvia/(m^2 de superficie) es un volúmen de agua de (1 mm x 10^6mm^2)/m^2 = 10^6 mm^3 de agua/(m^2 de superficie) = 1000 cm^3 de agua/m^2 = 1 litro/m^2; pues resulta que cayeron en menos de una hora 20 litros/m^2.
    Suponiendo que cayó lo mismo por todo Bilbato, que es una superficie de 40 km^2 = 4*10^7 m^2, resulta que la nube pesaba nada menos que 800.000 toneladas. Son nubes muy grandes que mantienen una dendidad de peso/masa del orden de 1,3 gramos/litro, como la del aire.
    Y ya que estamos con fórmulas, tomando una tasa de riego medio estandar para plantas de 5l/m^2*día, se obtiene que se debe de regar diariamente un volumen de S/2 cm^3 de agua por día, siendo el valor de S dado en cm^2; para macetas paralelepipédicas. Si la maceta es redondeada , en forma de tronco de cono, la fórmula es **Volúmen de agua de riego medio diario: V = D^2/3 (V en cm^3 y D es el diámetro de la maceta medido en cm)**
    Por ejemplo, un tiesto de diámetro de D = 17 cm requerirá un volúmen medio de agua diario de 17^2/3 = 289/3 = 96 cm^3 de agua cada día o bien 289 cm^3 de agua cada 3 días.
    No sé aún cual es el valor de los coeficientes s y t que han de ser aplicados a esta media, siendo s regar menos y t regar más; s por ejemplo bien pudiera ser s=3 veces menos riego para los cactus, que son las plantas con necesidad de menos riego y t=1,5 veces más riego para algunas plantas que aún no sé cuales son las que necesitan más riego que esta media.

    ***PS: Nótese que en el enorno de la densidad del aire de 1,3 kg/m^3, una nube normalita, más bien pequeña, de 1 km^3 de volumen, cargada de agua, pesará 10^9 kg, es decir un millón de toneladas de peso***

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