Nuvens e chuva – Minuto da Terra – Monolito Nimbus
13 de setembro de 2020 Vinicius Ciências
Uma nuvem é um conjunto visível de gotículas de água, ou gelo, em suspensão na atmosfera. A chuva ocorre quando as gotículas das nuvens ficam grandes demais, sua sustentação no ar não é mais possível e a força da gravidade vence. Esses temas já foram explorados em posts sobre Água na atmosfera, Nuvens e Chuva com mais detalhes.
Alguns vídeos traduzidos do canal MinuteEarth (Minuto da Terra) apresentam uma explicação bem rápida, porém muito didática e completa, sobre esses tópicos que valem ser vistos. Embaixo de cada vídeo aqui incorporado, segue sua transcrição.
Se você quiser criar uma nuvem a partir do zero, primeiro vai precisar de uma frota inteira de aviões ou então centenas de balões de ar quente para transportar várias toneladas de água até o céu. E aí, de alguma forma, precisaria espalhar todo esse líquido em gotas pequenas o suficiente para flutuar como uma névoa. Resumindo, não seria nada fácil.
No entanto, a nossa atmosfera consegue criar essas nuvens no mundo inteiro, a uma altitude de 20 quilômetros acima do nível do mar, usando a água da superfície da Terra como combustível. Nuvens Cumulus, por exemplo, se formam quando a energia solar evapora água dos oceanos, plantas e solo, quebrando as ligações que mantém as moléculas de água unidas.
À medida que o ar acima recolhe umidade e calor, o ar frio e pesado circula em volta, criando um balão de ar quente invisível. Surpreendentemente, o conteúdo desse balão não pesa ele pra baixo – na verdade, quanto mais vapor de água ele recolhe antes da decolagem, mais leve ele fica.
Por mais estranho que possa parecer, isso acontece porque o vapor da água é um gás, assim como o nitrogênio e o oxigênio, que compõem boa parte da atmosfera. Nossa física básica estabelece que um certo volume de gás tem o mesmo número de moléculas, independente que moléculas são essas. Além disso, a água é composta de duas moléculas de Hidrogênio e uma de Oxigênio, que são mais leves do que as duas moléculas de Nitrogênio e Oxigênio. Então o ar quente e úmido flutua muito mais fácil do que o ar quente e seco.
Enquanto o balão invisível sobe, a pressão que diminui do lado de fora permite que o balão cresça, espalhando seu calor interno e diminuindo a sua temperatura. Eventualmente, o ar da parte de cima esfria o suficiente para o vapor da água se condensar em gotas, que olhando de longe parece um pedacinho da nuvem.
Enquanto o resto do balão sobe, o vapor da água continua a esfriar e condensar na mesma altitude, criando uma nuvem de forma definida que parece ter sido criada do nada. Além do mais, enquanto as moléculas de vapor da água em condensação se unem em forma de pequenas gotas, elas liberam a energia que absorveram na superfície da Terra enquanto evaporavam. Isso aquece o ar em volta, deixando-o mais leve e sugando ainda mais o ar úmido abaixo, que esfria e condensa, liberando calor e fortalecendo a nuvem. Mesmo em uma pequena nuvem cumulus, a energia total liberada a partir da condensação é enorme – o equivalente a 270 toneladas de dinamite!
E se a quantidade de vapor de água é muito maior, a energia liberada pode produzir nuvens tão altas quanto a estratosfera, com violentas tempestades elétricas e pedras de granizo do tamanho de uma laranja. Um clima nada favorável para um passeio de balão.
Dentro de cada gota de chuva, existe alguma impureza (uma pitada de sal, um cisco de fuligem ou um grão de argila) que é abosultamente crucial para a existência dessa gota de chuva. Na verdade, sem esses pedaços microscópicos de sujeira, não existiria chuva, já que o vapor de água não consegue condensar por si próprio. Isso que é um pouco estranho, já que as moléculas de água se adoram, caso contrário, elas não se agarrariam umas às outras.
No ar, as moléculas de água vaporizadas se esbarram e grudam o tempo todo, mas elas também se separam o tempo todo, graças à energia do calor. Só quando o ar esfria o suficiente, conhecido como ponto de orvalho, é que pequenos aglomerados de moléculas de água formam as gotas. Mas isso só acontece quando o aglomerado é grande o suficiente. Se for muito pequeno, a sua superfície é tão curvada que as moléculas do lado de fora não tem vizinhos suficientes para se unir.
Dessa maneira, o grupo como um todo tem mais chance de perder moléculas do que ganhar, mesmo abaixo do ponto de orvalho. Isso significa que, até atingir um certo tamanho crítico, esse agrupamento tem mais chances de encolher do que crescer. Infelizmente, esse tamanho crítico é de 150 milhões de moléculas.
Enquanto existem milhões de conjuntos de 5 moléculas com o volume do tamanho de uma bola de golfe abaixo do ponto de orvalho, as probabilidades são de que apenas um desses irá cobrar de tamanho. E você precisaria de uma bola de golfe maior que 16 milhões de quilômetros para encontrar apenas 1 agrupamento de 50 moléculas. Isso significa que aglomerados de moléculas de água nunca atingem o tamanho crítico de 150 milhões de moléculas por conta própria.
Por sorte, elas não precisam disso. Basta usar alguns dos milhares de pedaços de terra que flutuam pela nossa atmosfera para condensarem e crescerem para formarem uma gota de água em uma nuvem de chuva. E, no fim, são esses pequenos pedaços de terra cercados de água que tornam possível a vida em nosso grande pedaço de terra cercado de água.
Núcleos de condensação de nuvens, como esporos de fungos
Se você já se deparou com um cogumelo como esse, não deve ser surpresa que eles são órgão reprodutor dos fundos. Num único dia, um cogumelo pode lançar bilhões de pequenos esporos para o ar. Esses esporos não só ajudam a gerar um fungo bebê, como também ajudam a gerar nuvens. Isso porque, para gerar nuvens, a umidade do ar precisa de partículas microscópicas, como poeira, sal marinho ou poluição. Mas em locais com muita vida, parte das partículas formadoras de chuvas geralmente têm origem biológica, como as bactérias, pólen, fragmentos de plantas e esporos de cogumelos.
de fato a terra tem tantos cogumelos a tentarem se reproduzir, que há milhões de esporos acima de cada metro quadrado da sua superfície. Muitos desses esporos chegam até a atmosfera, onde oferece uma superfície para a água condensar, gerando gotículas de chuva e cristais de gelo, resultando, literalmente, em nuvens de cogumelo.
A maior parte da chuva que cai, nunca chega ao chão. Porque cai no oceano! Mas boa parte da chuva que cai sobre a terra em que pisamos também não faz seu caminho completo até o chão. Ela desaparece antes mesmo de chegar tão longe. Enquanto a gota de chuva cai, ela passa por camadas de ar cada vez mais quentes, que acabam evaporando mais e mais moléculas de água da sua superfície.
O restante da chuva que ultrapassa essa barreira cai, principalmente, em nossas florestas. Isso acontece porque onde um grande volume de chuva cai, as árvores, que estão morrendo sede, dominam a área crescendo altas e largas, deixando as outras plantas na sombra. Essas mesmas árvores também aproveitam pra interceptar a chuva que cai sobre suas folhas.
Porém, assim como as pessoas não conseguem tomar água pela sua pele, as árvores também não conseguem absorver a água pelas suas folhas e galhos, então essa água que parou no meio do caminho também não é de muito uso para elas. A maior parte pinga ou escorre pelo seu tronco, eventualmente chegando ao chão, onde aí sim as árvores conseguem beber, através de suas raízes.
Mas não podemos esquecer daquela água acumulada no topo das árvores, que também evaporam, devolvendo cerca de 15% da chuva que caiu das nuvens de volta pro céu. Isso pode não parecer muito, mas quando juntamos com as gotas de chuva que evaporaram no caminho aqui pra baixo, isso significa que mais da metade da chuva que cai na terra nunca chega ao chão! Essa imensa quantidade de água volta pro alto em forma de vapor, e não é pouco: é o equivalente a 15 rios Amazonas, subindo, invisível, pro céu.
Ainda falando sobre chuva, esse vídeo do Minuto da Física responde à pergunta se É melhor andar ou correr na chuva? E ainda em Meteorologia, outro vídeo do Minuto da Terra responde Como condições meteorológicas extremas afetam seu cérebro?
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