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¿Qué son los núcleos de condensación?
El vapor de agua que se eleva de un mar calentado por el sol, más tarde se condensará para formar nubes y el viento lo llevará a la tierra, donde se precipitará a la tierra en forma de lluvia, nieve o granizo. Sin embargo, para que el vapor de agua se condense, es necesario que existan núcleos de condensación en la atmósfera, sobre los que puedan formarse las gotas, son las denominadas partículas higroscópicas por su capacidad para absorber humedad.
Formación de la gota
La formación de una gota se denomina nucleación, fenómeno esencial para la formación de las nubes y de la lluvia. La condensación de vapor de agua en la forma de gotitas debido a la existencia de una fuerte supersaturación se denomina Nucleación Homogénea (agua pura).
Nucleación homogénea: Las moléculas de vapor de agua en la atmósfera se desplazan a velocidades muy grandes, tan grandes que es difícil para ellas juntarse y condensarse. Pero incluso cuando unas cuantas moléculas de agua colisionan y se pegan para formar pequeñas gotas de nubes, debido a las colisiones aleatorias de moléculas de agua, estas se forman y se evaporan, no crecen lo suficiente como para hacerse visibles como una nube de gotitas grandes.
Sin embargo, en la atmósfera, se observa que las gotitas nubosas se comienzan a formar cuando el aire ascendente alcanza la saturación. Este hecho obedece a la existencia en la atmósfera de concentraciones de partículas, de tamaño microscópico, que tienen una gran afinidad con el agua y actúan como centros de condensación, tales partículas son llamadas núcleos de condensación y el proceso en el cual las gotitas de agua se forman sobre los núcleos, se designa como Nucleación Heterogénea.
Nucleación heterogénea: Los núcleos de condensación son partículas microscópicas presentes en la atmósfera que facilitan la formación de gotas en las nubes. Se trata de una partícula o aerosol atmosférico que debido a sus propiedades permite que sobre él comience a ocurrir la condensación del vapor de agua, y se forman las gotitas nubosas. La velocidad de formación de las gotitas nubosas esta determinado por el número de tales núcleos.
En ausencia de núcleos de condensación el proceso espontáneo de formación de gotículas de agua puede no producirse llegándose a alcanzar sobresaturaciones de hasta el 400%. La presencia de núcleos de condensación en la atmósfera es por tanto muy importante en los procesos de formación de las nubes.
¿Cuáles son los núcleos de condensación?
Los nucleos de condensación son aerosoles de muy diversos tipos. Pueden ser polvo, polen, partículas procedentes de combustiones diversas, sal marina, cenizas volcánicas, hollín de incendios, compuestos de sulfato liberados por el fitoplancton en los océanos o procesos de oxidación de la materia orgánica.
En general, los aerosoles se pueden clasificar, de acuerdo con su afinidad con el agua, en higroscópicos, neutros e hidrófobos.
La capacidad de cada una de las partículas para formas gotas de agua de nube varía según su tamaño, composición y propiedades higroscópicas (que atrae la humedad). Por ejemplo, los sulfatos y la sal marina facilitan la condensación de forma muy activa, en tanto que el carbón orgánico o las partículas minerales lo hacen menos.
¿Cuál es el tamaño de los núcleos de condensación?
Una gota de agua de lluvia normal es de unos 2mm de diámetro, la gota típica de una nube es de unos 0,02mm. Los núcleos de condensación están usualmente en la orden de 0.2 a 6 micrones en diámetro, menos que una décima del grosor de un cabello humano.
La cantidad de núcleos de condensación en la atmósfera es entre 100 y 1000 núcleos por centímetro cúbico. La masa total de núcleos de condensación que llegan a la atmósfera ha sido estimada en 2 billones de kg al año.
La cantidad y el tipo de los núcleos de condensación pueden influir en la cantidad de precipitación, duración y cantidad de las nubes y su capacidad de reflejar la radiación. Por tanto tienen influencia en el clima terrestre y potencialmente en el cambio climático.
El papel del Fitoplancton
Una de las áreas de estudio es el papel del fitoplancton en la producción de núcleos de condensación. El fitoplancton produce sulfuro de dimetilo (DMS), que a su vez es la fuente de las partículas de sulfatos que actúan como núcleos de condensación. Extensas capas de algas en las aguas superficiales de los océanos aparecen en un amplio rango de latitudes y liberan gran cantidad de DMS.
La idea de que el aumento de la temperatura global pueda incrementar la actividad del fitoplancton y por tanto la de los núcleos de condensación ha sido vista como un fenómeno natural que podría ayudar a contrarrestar el cambio climático y está en proceso de estudio y debate científico.
La siembra de nubes
La siembra de nubes es una forma de manipulación del clima. Es el intento de cambiar la cantidad o el tipo de precipitación que cae de las nubes mediante la dispersión de sustancias en el aire que sirven como núcleos de condensación para estimular la formación de lluvias. Para que este proceso funcione, el aire debe de estar muy frío y supersaturado con vapor de agua.
Las lluvias ácidas
Los núcleos de condensación típicamente vienen del suelo, el océano o combustión, la cual esparce ceniza y partículas de materia. Los núcleos de condensación también pueden componerse de substancias más indeseables. Los sulfatos y nitratos pueden servir como núcleos de condensación y pueden combinarse con el agua para formar ácidos que disminuyen el pH del agua resultante, creando el fenómeno llamado lluvia ácida.
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