EL PORQUE DE LA LLUVIAFrente a los fenómenos que ocurren en la

naturaleza el hombre del campo, en el pa-sado, adoptó una postura muy dada a prodi-gios y supersticiones, y ello no es de extra-ñar, puesto que siempre se ha buscado laexplicación de los fenómenos naturales a tra-vés de diversos mitos. El comediógrafo griegoAristófanes estuvo en la cárcel porque en suobra «Las nubes» afirmaba que éstas eran lacausa de la lluvia, y no el dios Júpiter. Gali-leo estuvo a punto de ser quemado por afir-mar que la tierra giraba alrededor del sol, ysu discípulo Torricelli puso en peligro la Aca-demia de Experiencias de Florencia cuandoanunció que las variaciones del peso del airepodrían servir para predecir el tiempo.

Mucho más importante que buscar el paraqué de los fenómenos es conocer el porquéde los mismos, puesto que siempre obedecena alguna causa. La explicación de un fenó-meno no radica en su fin, sino en su causa.De este anhelo de comprensión nace laciencia.

No se puede manejar ni modificar cualquiermecanismo si se desconoce su funciona-miento. En cuanto a los meteoros o fenóme-nos que ocurren en la atmósfera, las posibili-dades de manejo o modificación de losmismos serán siempre muy limitadas, tenien-do en cuenta las enormes cantidades deenergía que se requieren en estos procesos.El conocimiento de la causa de estos fenó-menos nos permitirá, en algunas ocasiones,prevenir sus efectos, y eso ya es una buenaconsecución. No podemos, por ejemplo, im-pedir que hiele, pero en alguna ocasión sepueden impedir o aminorar los efectos catas-tróficos de la helada.

Por otra parte, el conocimiento como com-prensión y explicación de los fenómenos es,en sí mismo, una satisfacción.

La radiación solar

La temperatura en el interior del sol seeleva progresivamente al adentrarse hacia sucentro, de forma que en las proximidades deéste se calcula que alcanza varios millones degrados. A tan elevada temperatura el movi-miento de la materia es tan violento que noes posible mantener las estructura de átomos

y moléculas a que estamos habituados. Losnúcleos de los átomos se mueven con inde-pendencia de sus electrones respectivos y,con frecuencia, los núcleos chocan entre síproduciendo reacciones de fusión. Como re-sultado de estas reacciones cuatro núcleos dehidrógeno (que es el elemento más abun-dante) se fusionan para transformarse en unode helio, con liberación de unas partículasinertes y de cierta cantidad de radiacióngamma. En este proceso se produce una pér-dida de un 75 por 100 de la materia queinterviene, disminuyendo la masa solar a unavelocidad de unos cuatro millones de tonela-das por segundo; pero por el tamaño del solse supone que podrá seguir en el estadoactual durante varios miles de millones deaños.

La radiación gamma es la radiación elec-tromagnética con menor longitud de onda. Alsalir esta radiación desde las proximidadesdel centro del sol, en donde se produce,hacia la superficie del mismo tiene que reco-rrer un espesor de 500.000 kilómetros demasa solar. En su recorrido choca con nú-cleos y electrones, en cuyos choques pierdeuna parte de su energía (que pasa a las partí-culas con las que choca) y se transforma enotra radiación de menor energía y de mayorlongitud de onda: los rayos X.

La temperatura en la superficie (unos5.500°C) permite que algunos átomos demasa solar cercanos a ella adopten la mismaconfiguración que conocemos en la tierra. Laradiación de rayos X, en su camino hacia lasuperficie solar choca contra estos átomos,provocando que algunos electrones se trasla-den desde una órbita interior hacia otra exte-rior. Estos átomos, al volver del estado deexcitación a su estado normal desprendenenergía radiante de una determinada longi-tud de onda.

La radiación emitida por el sol cubre unaamplia gama de longitudes de onda, siendo lasmás numerosas las correspondientes a losespectros ultravioleta, luminoso e infrarro-jo. Aproximadamente la mitad de la energíasolar se irradia con longitudes de onda com-prendidas entre 0,35 y 0,75 micras, corres-pondientes a la radiación luminosa, que tiene

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1.—Espec-tro de la ra-diación solar.La longitudde onda serepresenta enmilímetros.

Rayos X

10-6 mal

• Ultravioleta

1 micra=10-3 mm • Luz visible•

Infrarrojos

la propiedad de impresionar la retina del ojo,lo que permite ver. La radiación infrarroja ocalorífica es la segunda en importancia encuanto a magnitud, mientras que la radiaciónultravioleta es muy escasa.

Radiación solar incidente sobre la atmósferay sobre la tierra

La energía del sol se irradia en todas lasdirecciones a una velocidad de 300.000 kiló-metros por segundo; debido a la gran distan-cia que le separa de la tierra, ésta interceptasolamente una pequeñísima parte de la radia-ción producida. La radiación solar captada enla tierra es la que mantiene todos los proce-sos atmosféricos y todas las formas de vidasobre la tierra.

No toda la radiación que incide sobre laatmósfera llega a la superficie de la tierra,pues una parte de esa radiación es absorbidapor la atmósfera o reflejada hacia el espacio.

En una zona atmosférica comprendida entre25 y 80 kilómetros de altura ocurre un pro-ceso químico mediante el cual se elimina lamayor parte de la radiación ultravioleta, quese transforma en otra radiación de menorenergía y de mayor longitud de onda. Merceda ello es posible la vida animal y vegetal sobreel planeta, pues de otra forma sería destruidapor esta radiación; incluso a dosis moderadasquema la piel y daña los ojos.

La radiación con longitud de onda com-prendida dentro de los espectros visible e

10 12 mm

Rayos gamma

10-9 mm

1 mm Radar

• Onda corta de radio

1 metro= 103 mm

_ Onda normal de radio

1 km=106 mm

1.000 km = 109 mm - Onda larga de radio

infrarrojo choca con las moléculas de aireatmosférico y se difunde en todas las direc-ciones, con lo cual una parte de la radia-ción vuelve de nuevo al espacio. De los sietecolores en que se descompone la luz solar, lacomponente azul es la que se difunde conmayor intensidad; como consecuencia de ello,la radiación difusa que nos llega de todos lospuntos de la atmósfera da al cielo su colorazul.

Las pequeñas gotas de agua y cristales dehielo que forman las nubes dispersan unabuena parte de la radiación que incide sobreellas, por lo cual un porcentaje importante deradiación vuelve al espacio. Por otro lado, elvapor de agua y el anhídrido carbónico con-tenidos en la atmósfera absorben bastanteradiación correspondiente a la banda delinfrarrojo.

Todas estas interacciones con la atmósferareducen la intensidad de la radiación solarincidente sobre la superficie terrestre a lamitad, aproximadamente, de la que incidesobre la atmósfera.

Solamente una pequeña parte de la radia-ción solar que corresponde, fundamentalmen-te, a la radiación infrarroja absorbida por elvapor de agua y el anhídrido carbónico, esabsorbida directamente por la atmósfera, porlo que ésta apenas se calienta con la radia-ción solar directa. La casi totalidad de laenergía que llega a la superficie terrestre esradiación luminosa, que atraviesa la atmósferasin ser absorbida. La superficie de la tierraabsorbe la radiación luminosa, de onda corta,se calienta y emite su calor mediante unaradiación de onda más larga, los rayos infra-rrojos, que pueden ser absorbidos por elvapor de agua y el anhídrido carbónico con-tenidos en los niveles bajos de la atmósfera.Estos dos gases desempeñan, por tanto, unpapel decisivo en el calentamiento de laatmósfera: son transparentes a la radiaciónluminosa, pero pueden absorber la radiacióninfrarroja.

En resumen, el aire atmosférico apenas secalienta con la radiación solar directa, sinoque lo hace por intermedio de la tierra.

Es evidente que toda la energía solar rete-nida por la tierra y por la atmósfera acabapor ser cedida al espacio. Si no fuera asíocurriría que la tierra se calentaría inde-finidamente.

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Origen de los vientos

La radiación solar no se recibe con lamisma intensidad en todas las zonas del pla-neta, lo que origina un desigual caldeamientode las mismas. El aire de las capas bajas quese asienta sobre una zona caliente recibe máscalor que aquel otro aire que se asienta sobreuna zona fría; como consecuencia de ello, elprimero se calienta más que el segundo.Debido a que el aire caliente pesa menos queel aire frío, la presión atmosférica en la zonaque abarca el aire caliente es menor que lapresión atmosférica en la zona que abarca elaire frío. Por consiguiente, el desigual calen-tamiento de la superficie terrestre y de lasmasas de aire que se asientan sobre ella ori-ginan zonas atmosféricas que tienen distintapresión atmosférica.

Cualquier desequilibrio que ocurre en lanaturaleza tiende a equilibrarse de una formanatural. En el casa que nos ocupa, el des-equilibrio creado por la diferencia de presiónentre dos zonas de la atmósfera tiende aequilibrarse mediente un desplazamiento deaire desde la zona de mayor presión hacia lazona de menor presión. Este desplazamientohorizontal del aire recibe el nombre de viento.

Formación de las nubes

El vapor de agua contenido en la atmósferaproviene de la evaporación del agua y de latranspiración de las plantas, empleándose enambos procesos la energía de la radiaciónsolar.

Cuando la humedad relativa es del 100 por

Fig. 2.—Presión de va- Presión (en milibares)

por saturante sobre elagua y sobre el hielo,según varia la tempe-

ratura.

SOBRE EL AGUA

SOBRE EL HIELO

100 se dice que la atmósfera está saturada.En esta situación el aire húmedo está enequilibrio con una superficie libre de aguapura que tenga la misma temperatura que elaire; no hay, por tanto, transferencia demoléculas de vapor de agua desde el airehacia la superficie del agua ni desde éstahacia el aire.

La capacidad del aire para contener mayoro menor cantidad de vapor de agua dependede la temperatura del aire; a mayor tempera-tura corresponde una mayor capacidad deretención de vapor.

Cuando el aire está saturado y disminuyesu temperatura, el exceso de vapor de aguase transforma en gotas de agua (condensa-ción) o en cristales de hielo (sublimación),según sea la temperatura del aire en dondetiene lugar el fenómeno. Cuando la satura-ción se alcanza a temperaturas superiores a0°C, el vapor de agua se condensa en peque-ñas gotas líquidas; pero también se formangotas líquidas con temperaturas inferiores a0°C, fenómeno que recibe el nombre de sub-fusión. Por debajo de —10°C empiezan aformarse algunos cristales de hielo, junto connumerosas gotas subfundidas, y sólo cuandose alcanza la temperatura de —40°C se for-man exclusivamente cristales de hielo.

Existen, por tanto, tres clases de nubes,según que estén formadas, respectivamente,por gotas de agua, cristales de hielo o unamezcla de ambos.

El enfriamiento del aire se produce cuandoéste se pone en contacto con la superficieterrestre más fría, cuando se mezcla con otroaire más frío o cuando asciende a capas másaltas. En todos estos procesos intervienedecisivamente el traslado de masas de aire,cuyo origen está en la energía solar.

Para que se produzca condensación osublimación tiene que existir una superficieadecuada disponible. El vapor de agua atmos-férico se compone de moléculas aisladas quese mueven a gran velocidad, chocando conti-nuamente unas con otras. Para que se formela más pequeña gota de agua líquida senecesitan, al menos, cien moléculas de vapor.La probabilidad de que choquen simultánea-mente cien moléculas de vapor de agua esprácticamente imposible en una atmósferapura; pero, afortunadamente, la atmósferacontiene una gran cantidad de partículas,

--T--—50 —40 —30 —20 —10

Temperaturas (en °C)

4

3

2

1

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-40°C CRISTALES DE HIELO

Fig. 3.—Estados de agua dentrode la nube a diferentes alturasy formas de precipitación sobre

CRISTALES DE HIELO

la superficie terrestre.

Y GOTAS DE AGUA

0°C -FUSION DEL HIELO

5°C

LLUVIA

AGUA-NIEVE — NIEVE -- —

llamadas núcleos de condensación y núcleosde congelación, sobre los cuales se depositanlas moléculas de vapor de agua para formar,respectivamente, las gotas de agua y cristalesde hielo que constituyen las nubes.

Los núcleos de condensación son: partícu-las de sal procedentes del agua del mar, par-tículas procedentes de combustiones, polvodel suelo, granos de polen, etc.; los núcleosmás activos son las partículas de sal, espe-cialmente las más grandes, debido a su granafinidad con las moléculas de vapor de agua,de modo que sobre ellos se inicia la conden-sación del vapor antes de que el aire estésaturado. Otros núcleos, en cambio, son tanpoco receptivos que se ha de rebasar elpunto de saturación antes de que las molécu-las de vapor se precipiten sobre ellos.

Proceso de las precipitaciones

Se llama precipitación a la caída del aguade las nubes, sea en estado líquido o enestado sólido.

Una gota pequeña de lluvia, cuyo tamañosea de un milímetro de diámetro, tardaría enformarse varios días si solamente intervinieseel fenómeno de condensación. Necesariamen-te tiene que existir algún mecanismo me-diante el cual se reúnen las partículas denube para formar gotas de lluvia o copos denieve. Por otro lado, la mayor parte de lasgotas de agua que constituyen las nubes sonde dimensiones tan diminutas, que se nece-sita reunir unos cuantos cientos de miles deellas para formar una gota de llovizna, yvarios millones para formar una gota grandede lluvia. Debido a su poco peso caen muylentamente, por lo que parece que se mantie-nen en suspensión en la atmósfera. El más

leve movimiento de aire las desvía en cual-quier dirección.

A temperaturas por debajo de 0°C la atmós-fera se satura antes sobre el hielo que sobreel agua, es decir, que la presión saturantesobre el hielo es menor que sobre el agua;cuando la temperatura está comprendida en-tre —10°C y —20°C, la diferencia entre ambaspresiones de saturación es bastante consi-derable (fig. 2).

En las nubes o zonas de nube que estánconstituidas por gotas de agua y cristales dehielo, la presión de vapor será intermediaentre ambos valores, de modo que el aireestá saturado con respecto al hielo y no loestá con respecto al agua. Cuando en estasnubes se congelan algunas gotitas de aguasubfundidas, el calor producido en este pro-ceso provoca la evaporación rápida de lasgotitas próximas, y desde este estado devapor son captadas por los cristales de hielo,con lo cual aumenta el tamaño de estos cris-tales. De esta forma los cristales de hielo cre-cen, se unen unos a otros al ser arrastradospor las corrientes de aire y forman copos denieve que caen al suelo. Si la temperatura esbaja, los copos llegan al suelo en forma denieve; si la temperatura es más elevada, loscopos se funden al atravesar capas de airemás caliente y llegan al suelo en forma degotas de lluvia. La lluvia que tiene este origense llama lluvia fría, cualquiera que sea latemperatura con que llega al suelo.

Las nubes que están formadas exclusiva-mente por gotas de agua, cuya temperaturaes superior a 0°C, contienen gotas de diferen-tes tamaños, siendo las de mayor tamañoaquellas que se han formado sobre núcleosmuy higroscópicos, como pueden ser los

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núcleos grandes de sal marina. Estas gotasde mayor tamaño caen más de prisa que lasde menor tamaño, con lo cual aquellas arras-tran a las segundas y se hacen más grandesa costa de ellas. La lluvia que tiene este ori-gen recibe el nombre de lluvia caliente.

En nuestras latitudes ocurre que la lluvia degotas finas procede generalmente de nubesformadas exclusivamente por gotas de agua,mientras que la lluvia de gotas gruesas pro-cede de nubes en donde coexisten las gotasde agua y los cristales de hielo.

Lluvia artificialSabemos que las gotitas de nube pueden

permanecer en estado líquido por debajo delpunto de fusión. A la temperatura de —10°Csolamente existe un cristal de hielo por cadamillón de gotas de agua; a —20°C la propor-ción es de uno a mil, y sólo cuando la tempe-ratura es de —40°C la nube está formadaexclusivamente por cristales de hielo.

Algunas sustancias cuando están muy fi-namente divididas actúan como núcleos decongelación, puesto que provocan la conge-lación de las gotas subfundidas de nube. Elhielo es muy eficaz. El yoduro de plata, quetiene una estructura cristalina muy semejanteal hielo, es también muy eficaz, provocandola congelación de una parte de las gotas sub-fundidas presentes a temperaturas de —5°C,y de todas ellas por debajo de —10°C. Otrassustancias (arcilla, ceniza) actúan comonúcleos de congelación a temperaturas com-prendidas entre —15°C y —25°C. Por otrolado, cualquier sustancia cuya temperaturasea inferior a —40°C provoca la congelaciónde todas las gotas subfundidas, y ese es elcaso de la nieve de anhídrido carbónico.

En las nubes formadas por cristales dehielo y gotas de agua, el proceso de precipi-tación se inicia a partir de los cristales dehielo, que aumentan de tamaño a costa de lasgotas de agua subfundidas. Si en estas nubesse introduce un gran número de cristales dehielo parece indudable que se aceleraría elproceso de agrandamiento de los cristalespara llegar a la formación de copos de nieve;pero resulta impracticable el suministro con-tinuado de cristales de hielo, por lo que se harecurrido a la siembra de la nube con otrosproductos.

El yoduro de plata no es muy caro y puededispersarse con facilidad en pequeñas partí-

culas; con un miligramo de esta sustancia sepueden obtener varias decenas de miles denúcleos. La siembra puede hacerse con avióno cohetes, que introducen los núcleos dentrode la nube, o mediante quemadores y gene-radores colocados en el suelo, desde dondelos núcleos son arrastrados hacia la nube porlas corrientes ascendentes de aire. El primerprocedimiento es caro, aparte que resultadifícil extender los núcleos por grandes áreas,y para que la siembra desde el suelo resulteeficaz tienen que existir corrientes ascenden-tes de aire. Otro inconveniente es que losnúcleos de yoduro de plata pierden su activi-dad como tal cuando están expuestos durantecierto tiempo a la luz del sol.

Los resultados obtenidos con la siembra deyoduro de plata son muy difíciles de evaluar,puesto que en la atmósfera nunca se dan dossituaciones idénticas. Cuando se produceprecipitación después de la siembra siemprecabe la posibilidad de que se hubiese produ-cido lo mismo sin necesidad de la interven-ción del hombre. Los resultados más positi-vos se han obtenido cuando la situaciónatmosférica era muy favorable para que seprodujera la precipitación en forma natural.En estas circunstancias se logra que la lluviase inicie antes y, quizás, sin que pueda afir-marse de forma categórica, que aumente lacantidad de lluvia caída.

La lluvia caliente producida en las nubescuya temperatura es superior a 0°C se puedeestimular dispersando partículas de sal co-mún, que es una sustancia muy higroscópica;estas experiencias han sido escasas parasacar alguna conclusión razonable.

Ante todo cabe destacar que no se trata deproducir artificialmente la lluvia, en el sentidoestricto de la palabra, sino más bien de esti-mular la lluvia de una forma artificial, de unaforma semejante a como se produce en lanaturaleza, pero dentro de una situación favo-rable creada de modo natural.

La lluvia se produce únicamente cuandoexiste una situación atmosférica propicia, yello requiere una enorme cantidad de energía.Por ahora no se puede pensar en crear artifi-cialmente una perturbación atmosférica capazde producir lluvia y, seguramente, siempreserá así.

José Luis Fuentes YagüeAsesor Técnico del S.E.A.