La nieve: ese mágico elemento

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La nieve: ese mágico elemento

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Dom, 20/07/2014 - 16:14
El primero de una serie de reportajes que te mostraran la nieve más de cerca. En ellos conocerás con más detalle este preciado elemento de la naturaleza y entenderás el porqué de cosas que siempre te has preguntado sobre ella

Capitulo primero: La nieve: ese mágico elemento

Para entender la nieve hay que tener claros una serie de conceptos en cuanto a su formación y a su estructura que intentaré resumir de forma breve a continuación.

El concepto más importante y probablemente conocido es que los cristales de nieve (es decir, los copos) no son otra cosa que hielo, es decir la forma sólida del agua. El hielo y la nieve se diferencian a nivel estructural pero no en cuanto a su estado: ambos son agua en estado sólido. En las siguientes fotos se ve como aún teniendo el mismo estado el resultado óptico es completamente diferente.
 

Nieve sobre Engelberg
Manto de nieve sobre Engelberg/Titlis (Suiza)

hielo bajo el glaciar Aletsch
Vista del hielo bajo el glaciar Aletsch (Suiza)

El estado del agua sobre el planeta depende, como todo el mundo sabe, de la temperatura pero también de la presión. Por eso en la cima del Everest bulle el agua a sólo 70ºC debido a la poca presión, mientras que una olla a presión mantendrá el agua líquida a temperaturas superiores a los 100ºC y por eso cocina más rápido. Si alguna vez os veis en la tesitura de tener que cocer agua a cierta altitud, podéis ver la temperatura necesaria con estas tablas.

 

grafica temperatura presion para el agua
Tabla tomada de http://1.bp.blogspot.com

grafica presion altitud
Tabla tomada de http://casanchi.com

Un efecto interesante es la Resublimación que es la transformación del agua directamente de estado gaseoso a estado sólido. Esto se produce en ambientes húmedos y fríos. De ahí que el vapor de agua del aire pueda condensarse en cristales de nieve en los marcos de una ventana (por ejemplo en un avión o en un sitio frío) o en los contornos de una hoja sin haber pasado por estado líquido primero. Esto es muy importante para la calidad de la nieve como veremos en capítulos posteriores.

Escarcha sobre hojas en otono. Efecto de la resublimación
Hojas envueltas con escarcha por el efecto de la resublimación

En contraste con la mayoría de los materiales, es el espacio entre moléculas, en el caso del agua, mayor en el estado sólido que en el líquido. Por eso ocupa más y se nos rompen las botellas cuando las metemos en el congelador. Dicho de otra forma la densidad del hielo es menor a la del agua líquida y por eso el primero flota sobre el segundo, como se aprecia con los icebergs.
 

densidad del agua
Densidad del agua en función a la temperatura. Temperaturas mayores implican densidades menores. (http://www.ehu.es)

iceberg
Representación de un Iceberg (http://mariashriver.com)

Dada su composición con 2 moléculas de Hidrógeno y 1 de oxígeno, el agua cristaliza siempre (bajo condiciones normales) en forma hexagonal, lo que se puede apreciar a simple vista al mirar un copo de nieve, y observar su típica forma.

estructura hexagonal del hielo
Estructura molecular hexagonal de los cristales de hielo (http://www1.lsbu.ac.uk)

copos de nieve de diferentes formas
Copos de nieve a nivel microscópico. Se aprecian las diferencias entre ellos (http://www.mediabistro.com)

La nieve se crea en las nubes. Al contrario de lo que la mayoría cree, las nubes no son vapor de agua, si no agua en estado sólido o líquido, es decir, cristales de hielo o gotas de agua. Así el vapor de agua contenido en el aire se va condensando y formando gotas que formarán las nubes. Éstas se van uniendo y haciéndose mayores hasta que pesan tanto que no se pueden sostener más y se precipitan en forma de lluvia.

Cuando las temperaturas son suficientemente bajas estas gotas se congelan y gracias a la resublimación explicada anteriormente las partículas de vapor de agua circundantes pasan directamente a estado sólido uniéndose a la primera gota congelada y formando así copos de nieve de mayor tamaño. Cuando estos copos sean suficientemente grandes, no flotarán más y se precipitarán en forma de nieve.

La unión de las moléculas de agua en el aire para la formación de gotas y así nubes no es sencilla. Las impurezas del aire son necesarias para acelerar este proceso ya que ayudan a las moléculas de agua a unirse. Por este motivo pueden darse efectos curiosos como precipitaciones únicamente sobre pequeñas zonas contaminadas por industria pero no en sus alrededores. Este concepto puede ser usado también para la siembra de nubes, es decir: provocar precipitaciones: “contaminando” el cielo deliberadamente con partículas de polvo que acabarán resultando en lluvias.
 

siembra de nubes
Siembra de nubes. Fuente wikipedia

No todos los copos de nieve son iguales. Dependiendo de las condiciones meteorológicas se formarán los copos de una manera u otra: más húmedos, más secos, mas grandes, más pequeños, … lo que resultará en una nieve de una calidad u otra. Por eso no basta con que nieve si no que hay que tener en cuenta otros factores (viento, humedad, ...) a la hora de poder disfrutar de un buen “powder”.

Pero los cristales no son sólo de la idílica forma hexagonal. Dependiendo de las condiciones en las que se formaron pueden tener otra apariencia, como se puede apreciar en el diagrama de Nakaya.

 


Diagrama de Nakaya que representa la forma de los cristales según temperatura y saturación (imageshack.us)

 

La forma de los cristales de nieve ha ocupado a la humanidad desde tiempos inmemoriales. De los chinos tenemos los primeros datos escritos sobre el estudio de la nieve y Johannes Kepler fue uno de los primeros en elaborar un trabajo científico sobre el tema ya en 1611.

Cada cristal es único, como es bien sabido. Un copo tipo contiene unos 100 trillones de moléculas de agua. Para que dos cristales sean iguales tendrían que estar todas las moléculas igualmente distribuidas y eso es prácticamente imposible. Aún así es posible físicamente que suceda y cuanto más pequeño sea el cristal, menos moléculas tendrá y por tanto más posible será encontrar dos iguales. Así que la afirmación de que cada copo es único, no es teóricamente exacta aunque prácticamente sí lo sea.

Otro efecto curioso de la nieve son los Halos. Cuando un rayo de luz se refleja sobre una gota de agua produce un arco iris (por cierto, para ver un arco iris el sol debe estar detrás tuyo) pero si se refleja sobre un cristal de hielo se pueden producir diferentes efectos como halos, sundogs, sun pilars, etc. (los cuales se verán también teniendo el sol de cara)

El que la gota de agua líquida produzca un único efecto mientras que los cristales pueden producir diversos se debe a la forma irregular de estos últimos en comparación con la redondez de una gota. El rayo de luz rebotará interiormente de forma menos regular en un cristal que en una gota y por eso producirá otros resultados.
 

Sundog en Feldberg, selva negra
Sundog visto desde Feldberg en la Selva Negra

sun pilars (apod)
Light pillars en Alaska. Como sun pillars pero la fuente de luz es luz artificial (Fuente apod)

halo lunar sobre la pinilla tomado del apod
Cuádruple halo lunar en el Puerto de Navacerrada (fuente apod. Autor: Dani Caxete)

Hasta aquí hemos cubierto una serie de conceptos teóricos importantes para conocer la nieve como elemento y sus propiedades y efectos. En los próximos capítulos aumentaremos la perspectiva para ver la nieve como un todo y así efectos y características más familiares.

 
 
Basado en el libro:  "Schnee" del WSL Institut für Schnee und Lawinenforschung SLF  en Davos (Suiza) ISBN-10: 386312054X

                                                                                                                       

Bueno el siguiente capitulo será;  La nieve: del copo al manto

Capítulos de la serie:

  1. La nieve: ese mágico elemento
  2. La nieve: del copo al manto
  3. La nieve: el manto níveo
  4. La nieve: el lado oscuro
  5. La nieve: ¿y si se acaba?
  6. La nieve: consecuencias climática
  7. La nieve: récords de nieve (Apéndice)

 

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