¿Por qué llueve? [*] Parte I de II
| Plantear preguntas atemporales en tiempos turbulentos tiene sentido. |
Hace tiempo que no publico nada; he estado ocupado con mi trabajo científico. Resulta extraño trabajar —plenamente absorta y motivada— en cuestiones como la lluvia y el viento, mientras el mundo se vuelve cada vez más inestable y, día tras día, reclama nuestra atención de formas insólitas. Quizás debería dedicarme a otra cosa, como retomar mis habilidades para tejer, a modo de preparación para sobrevivir a la desintegración social que ya se vislumbra en el horizonte.
Sin embargo, prefiero pensar que, cuando un sistema alcanza un punto crítico, hasta la acción más insignificante puede —con un poco de suerte— tener un impacto enorme en su futuro. Por tanto, invertir ahora la mayor parte de nuestros recursos en transformar, aunque sea mínimamente, nuestra visión del mundo podría ser la inversión más valiosa para la sociedad en su conjunto; incluso si eso implica renunciar a una mejora —imposible de cuantificar— en mis propias probabilidades de supervivencia en un futuro no muy lejano. Por eso, de momento, me estoy preparando sobre todo a nivel psicológico para las perturbaciones que se avecinan, mientras que lo de tejer tendrá que esperar un poco más.
En este contexto positivo, quiero compartir con ustedes algo muy interesante sobre la lluvia; algo en lo que, apuesto, la mayoría de los lectores nunca ha reparado. En la parte final de esta publicación, presento una reflexión filosófica más amplia sobre cómo este conocimiento en particular se relaciona con el futuro de la ciencia y de la civilización.
¿Cuánto vapor?
Todos hemos experimentado la lluvia, y muchos nos hemos preguntado por qué llueve realmente. La explicación convencional —punto de partida de cualquier teoría basada en la «bomba biótica»— sostiene que, a medida que el aire húmedo asciende, se enfría. Este enfriamiento provoca la condensación y, con ello, la lluvia.
A primera vista, esto tiene sentido. Si introducimos un recipiente lo suficientemente frío en una habitación cálida, veremos cómo pronto se cubre de rocío: el vapor de agua presente en el aire cálido del recinto se condensa al entrar en contacto con la superficie fría. Por otro lado, sabemos que en la atmósfera las temperaturas son bajas; de hecho, cuando viajamos en avión, a veces se nos informa de la temperatura que hace en el exterior. Por tanto, resulta lógico pensar que, si el aire cálido y húmedo asciende lo suficiente, se enfriará, provocando la condensación del vapor de agua y su posterior precipitación en forma de lluvia.
Por el contrario, si una minúscula gota de una nube —demasiado pequeña para precipitar rápidamente— desciende lentamente y se calienta, terminará evaporándose, por lo que no se producirá lluvia.
Esta explicación, aunque familiar, omite un elemento fundamental para comprender la naturaleza de la lluvia en la Tierra. En realidad, el enfriamiento por sí solo no garantiza la condensación en una masa de aire que asciende. Si no fuera por las propiedades singulares del vapor de agua —que analizaremos en un momento—, una atmósfera que contuviera otro gas condensable en lugar de H₂O podría comportarse de forma totalmente distinta: las nubes y la lluvia se formarían en el aire que desciende, mientras que las corrientes ascendentes permanecerían secas bajo cielos despejados. La conocida Zona de Convergencia Intertropical —esa franja lluviosa que rodea el ecuador— podría no existir tal como la conocemos. La superficie terrestre en el ecuador recibiría mucha más radiación solar, y tanto los vientos como la circulación atmosférica serían completamente diferentes. ¡No reconoceríamos nuestro propio planeta!
Para entender cómo es esto posible, analicemos primero por qué llega un momento en que el aire «ya no puede contener más» vapor de agua, lo que provoca su condensación. Aquellos lectores que ya estén familiarizados con el fenómeno de la saturación pueden pasar directamente a la siguiente sección, titulada «Tendencias en competencia».
¿Por qué existe, entonces, un límite máximo? A menudo se dice que el aire cálido puede «almacenar» más vapor de agua que el aire frío. Aunque es una forma cómoda de expresarlo, el aire no retiene el vapor de agua del mismo modo que una esponja retiene el agua líquida. El agua puede evaporarse y condensarse incluso si no hay ningún otro gas presente.
Imagine un recipiente cerrado, mantenido a una temperatura constante, que contiene agua líquida y en cuyo espacio superior, inicialmente, no hay vapor de agua. Las moléculas de agua se mantienen unidas mediante fuerzas de atracción intermoleculares, para superar las cuales se requiere energía. Por lo general, una molécula de agua no posee suficiente energía para escapar del líquido; sin embargo, existen moléculas de agua particularmente energéticas que logran vencer dicha atracción, escapar del líquido y convertirse en vapor. De este modo, aparecen moléculas de vapor sobre el líquido. Si estas se acercan lo suficiente a la superficie líquida, pueden ser captadas por las fuerzas de atracción y reincorporarse a la fase líquida. Con el tiempo, se establece un equilibrio entre el flujo de moléculas que escapan del líquido para convertirse en gas y el flujo de aquellas que regresan al líquido.
El flujo de moléculas que regresan al líquido depende de la concentración de vapor sobre este; es decir, de cuántas moléculas hay por unidad de volumen. El flujo de moléculas desde el líquido hacia el vapor depende de la proporción de moléculas más energéticas. Cabe destacar que esta proporción depende exponencialmente de la inversa de la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, más moléculas logran escapar del líquido hacia la fase gaseosa. Por tanto, para que se establezca un nuevo equilibrio, la concentración de vapor de agua debe aumentar. Por el contrario, cuando la temperatura disminuye, el flujo de moléculas que escapan del líquido cae drásticamente, al igual que la presión máxima (de saturación) del vapor de agua.
La rapidez con la que la presión del vapor de agua aumenta con la temperatura depende en gran medida de la energía de los enlaces intermoleculares. Esta energía de enlace contribuye de forma determinante al calor latente de vaporización, comúnmente denotado como $L$. El calor latente se mide en julios por mol o por kilogramo, y describe la cantidad de energía necesaria para evaporar un mol o un kilogramo de agua.
En conclusión: la tasa de escape viene determinada principalmente por la temperatura, mientras que la tasa de retorno aumenta con la concentración de vapor. Al alcanzar una determinada concentración, ambas tasas se igualan: es lo que denominamos saturación. Si se añade más vapor, el sistema se vuelve demasiado denso: más moléculas regresan al líquido de las que escapan de él, y el exceso se condensa.
Tendencias contrapuestas
Imaginemos ahora una porción de aire húmedo que asciende en la atmósfera. A medida que la presión atmosférica disminuye con la altura, dicha porción de aire se expande y se enfría. Acabamos de ver que la presión de saturación del vapor de agua disminuye al bajar la temperatura. Por tanto, parecería que la condensación es inevitable.
Sin embargo, ocurre algo más de forma simultánea. A medida que el aire se expande, las moléculas de vapor de agua se distribuyen en un volumen mayor. Su concentración —y, por consiguiente, su presión parcial real— también disminuye.
Así pues, durante el ascenso, dos presiones disminuyen: la presión parcial real del vapor de agua (debido a la expansión) y su presión de saturación (debido al enfriamiento). ¿Cuál de ellas disminuye más rápidamente?
Si la presión de saturación disminuye más rápido, el vapor se acerca a la saturación y, finalmente, se condensa. Pero si es la presión parcial real la que disminuye más rápido, el vapor se aleja de la saturación, ¡a pesar del enfriamiento!
La respuesta depende de las propiedades del vapor condensable y del gas circundante, así como del proceso en sí. Aquí suponemos que el aire en ascenso no intercambia calor con su entorno. Esta expansión se denomina adiabática: el aire realiza un trabajo al expandirse, consumiendo su propia energía interna, y, por tanto, se enfría.
En el caso de una expansión adiabática, qué presión disminuye más rápidamente viene determinado por la razón:
CₚT/L,
donde Cₚ es la capacidad calorífica molar de la mezcla gaseosa a presión constante, T es la temperatura en grados Kelvin y L es el calor latente molar de vaporización.
Cuando CₚT/L es menor que la unidad, la presión de saturación disminuye más rápidamente durante el enfriamiento que la presión de vapor real durante la expansión. Una vez alcanzada la saturación, un ascenso adiabático adicional provoca condensación. Cuando CₚT/L supera la unidad, ocurre lo contrario: el aire que asciende se vuelve menos saturado, mientras que el aire que desciende y se calienta puede experimentar condensación.
| ———————————————————————————————————————————————————- Para el vapor de agua en la atmósfera terrestre, CₚT/Les aproximadamente 0,2, un valor mucho menor que la unidad. El elevado calor latente del vapor de agua, asociado a una fuerte atracción intermolecular, hace que su presión de saturación sea especialmente sensible a la temperatura. Es por esto que, en la Tierra, el aire húmedo que asciende tiende a generar nubes y lluvia. ———————————————————————————————————————————————————- |
Pero ¿cómo se relaciona esta competencia con la circulación atmosférica y la bomba biótica?
Analicemos esa misma disminución rápida de la presión de saturación desde otra perspectiva.
(Continuará)
————————————————————————————————————–
La Parte II de II se publicará en la próxima edición, el 01.11.2026
————————————————————————————————————–
AM
18/10/2026
[*] Fuente: 18.10.2026, desde el substack.com de Anastassia Makarieva “Biotic Regulation and Biotic Pump” (“Regulación biótica y bomba biótica”) autorizado por la autora.
N. del E.
Fuente de imagen:
Lluvia en el Parque de Aite de San Sebastián, Donostia.
Reseña bibliográfica de nuestra articulista invitada Anastassia Makarieva
Fuente: LinkedIn
Anastassia Makarieva se graduó en la Facultad de Física y Mecánica del Instituto Politécnico de Leningrado en 1996 y obtuvo su doctorado en física atmosférica por la Universidad Estatal de San Petersburgo en el año 2000. Desde 1996, trabaja en la División de Física Teórica del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo, donde investiga las interacciones entre la vida y el medio ambiente en el marco del concepto de «regulación biótica», formulado por el profesor Victor Gorshkov. En colaboración con V. G. Gorshkov, Anastassia desarrolló el concepto de «bomba biótica» de la humedad atmosférica, destacando mecanismos de retroalimentación ecológica clave en el transporte de dicha humedad (2007). Asimismo, junto a un equipo internacional de colegas, demostró la existencia de un «óptimo metabólico» de la vida —una tasa de consumo energético notablemente universal en todos los reinos de la vida— (2008). Combinando el trabajo teórico con observaciones de campo, Anastassia dedicó más de sesenta meses a realizar investigaciones forestales en zonas naturales de Rusia. Sus intereses de investigación actuales se centran en profundizar en la comprensión física de las retroalimentaciones que ejercen los ecosistemas sobre el ciclo del agua y el transporte de humedad.
La Ventana Ciudadana
Déjanos tu comentario: