Como as nuvens se formam

Um cumulus contém cerca de meio grama de água em cada metro cúbico; assim, uma nuvem com 1 km em cada dimensão carrega cerca de 500 toneladas.

Uma nuvem é água líquida e gelo, não vapor

É fácil imaginar uma nuvem como uma massa de vapor, mas o vapor de água é um gás invisível. Você vê uma nuvem porque ela é feita de bilhões de minúsculas gotículas líquidas ou cristais de gelo que espalham a luz solar. Cada gotícula se formou quando o vapor se condensou sobre uma partícula de poeira, sal ou fumaça, um núcleo de condensação de nuvens. A ativação de uma partícula como gotícula de nuvem depende do tamanho, da composição e da supersaturação do ar, não de um raio mínimo universal.

Para o vapor se condensar, o ar precisa esfriar até o ponto de orvalho, a temperatura na qual fica saturado. Perto do chão, isso pode ocorrer em uma noite calma e sem nuvens, formando orvalho e nevoeiro. No alto do céu, quase sempre acontece porque o ar sobe. O ar ascendente se expande à medida que a pressão ao redor cai, e a expansão o resfria. A NOAA indica uma taxa de 9.8 °C por quilômetro para ar não saturado.

Quatro maneiras de fazer o ar subir

O Sol aquece o solo de forma desigual, e bolhas de ar quente sobem dos trechos mais aquecidos, como as massas em uma luminária de lava. Isso é convecção, que forma cumulus nas tardes de verão. O vento que encontra uma cadeia de montanhas é forçado a subir a encosta, formando nuvens sobre picos e cristas e chuva no lado de barlavento. Ao longo de uma frente meteorológica, o ar quente desliza sobre o ar mais frio e denso, formando extensas camadas de nuvens. Por fim, onde ventos de diferentes direções se encontram perto do chão, o ar não tem para onde ir a não ser para cima.

Por que algo tão pesado flutua

O USGS calcula o peso de uma nuvem. Um cumulus típico contém cerca de 0.5 g de água por metro cúbico. Uma nuvem com 1 km em cada dimensão tem um bilhão de metros cúbicos, portanto carrega cerca de 500 000 000 g, ou 500 toneladas, de gotículas. Ela não cai porque as gotículas estão espalhadas por um enorme volume de ar, e esse ar úmido é um pouco menos denso que o ar seco ao redor. Cada gotícula cai tão devagar, cerca de 1.3 cm por segundo em média segundo o NWS, que uma corrente ascendente suave a mantém suspensa. Só quando crescem e viram gotas de chuva elas saem da nuvem.

As nuvens também mudam continuamente. Nas bordas, onde se misturam ao ar mais seco, gotículas evaporam; dentro, onde o ar continua subindo, novas gotículas se formam. A NOAA descreve uma nuvem como um equilíbrio entre condensação e evaporação. Por isso, um cumulus pode crescer, diminuir e desaparecer em vinte minutos diante dos seus olhos.

Você pode formar uma pequena nuvem em uma manhã fria. Ao expirar, o ar quente e úmido dos pulmões se mistura ao ar frio de fora, esfria abaixo do ponto de orvalho e se condensa em uma pequena nuvem branca. Ela desaparece em um ou dois segundos ao se misturar a mais ar seco e suas gotículas voltarem a evaporar. Uma nuvem no céu é a mesma coisa em escala muito maior, mantida pelo ar que continua subindo.