Lo que no sabías que te interesaba: el tamaño de las gotas

Punto Panorámico

27 de abril de 2022

¿Alguna vez se preguntaron por qué las gotas de lluvia tienen el tamaño que tienen, poquito más grande, poquito más chica, pero nunca del tamaño de una pelota de fútbol N°5? Bueno, algunos de nosotros sí. Y mucho antes que nosotros, en 1885, existió un fotógrafo y meteorólogo que llegó a ser conocido como Wilson Alwyn «Copo de nieve» Bentley, que se dedicó a estudiar el asunto.

Wilson era un autodidacta. Granjero en Vermont, EEUU, fascinado por la ciencia y con mucha curiosidad sobre la nieve y la lluvia. En 1931 publicó el libro “Los cristales de nieve” con 2453 imágenes de distintos copos de nieve. Este libro llegó a ser conocido como “La guia definitiva de fotografías de copos de nieve”.

Wilson era un autodidacta. Granjero en Vermont, EEUU, fascinado por la ciencia y con mucha curiosidad sobre la nieve y la lluvia. En 1931 publicó el libro Los cristales de nieve con 2453 imágenes de distintos copos de nieve. Este libro llegó a ser conocido como “La guía definitiva de fotografías de copos de nieve”.

Otra cosa que hizo -y es de lo que vamos a hablar hoy- es medir el tamaño de las gotas de distintas lluvias. Y lo hizo con un método tan elegante que merece ser contado:

  1. Agárrese un recipiente capaz de contener un par de centímetros de alto de harina (un tupper, una mantequera, un plato sopero…la imaginación es el límite).
  2. Agréguese la harina y asegúrese de dejar la superficie expuesta de forma lisa y uniforme (sacudí un cacho el plato, tampoco la gran cosa. Lo que sí, te pido por favor, tamizame la harina, no la mandes del paquete así nomas).
  3. Tápese el recipiente de forma tal que la tapa no toque la harina y que no permita que la lluvia pueda interactuar con ella (si vas a usar un tupper, no uses la tapa que, cuando la quieras abrir, va a salir harina para todos lados. Me contó un amigo).
  4. Llévese el experimento, así tapado, al exterior (fundamental que sea un día de lluvia) y destápese durante un tiempo prudencial. Luego de eso, vuelva a tapar. (Tiempo prudencial: más o menos cuando veas que la muestra es suficiente pero no excesiva. Si se formó una pasta de engrudo, te pasaste 3 cuadras).

Algo así:

Como todo buen científico, Wilson calibró su experimento y descubrió que si medís una gota de agua antes de tocar la harina y medís después el grumo que queda de harina y agua, el tamaño es casi exactamente el mismo.

Gracias a este dispositivo (que estoy seguro que la próxima vez que llueva vas a salir corriendo a buscar harina y vas a hacer uno) nuestro amigo Wilson “Copito de nieve” Bentley pudo estudiar la distribución del tamaño de las gotas de lluvia y en 1904 escribió un artículo llamado “Studies Of Raindrops And Raindrop Phenomena” (Estudios de gotas de lluvia y fenómenos de gotas de lluvia) .

Más que atractivo de leer pero, para quienes no les interese ir tan a fondo, hay algunas cosas muy interesantes:

Algunas veces el tamaño de las gotas era más uniforme y otras veces no; algunas veces las gotas eran, en general, más grandes y otras veces, más chicas. 

Como regla general podemos decir que cuanto más fuerte es la tormenta, más grandes son las gotas. Y, como corresponde, Bentley hizo una tabla con los resultados y agregó fotografías con las muestras de varios tipos de lluvia.

Wilson fue un pionero en este campo pero, con el tiempo, distintos científicos (y seguro científicas que, por la época en la que estamos hablando, probablemente nunca sepamos sus nombres) fueron haciendo mediciones propias y encontrando patrones hasta que, en 1948, J.S.Marshall y W. Mc K. Palmer publicaron lo que sería el artículo definitivo sobre el tema: “The Distribution Of Raindrops With Size” (La distribución de las gotas de lluvia con el tamaño).

Y uno se preguntará para qué cuernos sirve esto a nivel práctico. Bueno, si la curiosidad no es suficiente, hay montones de aplicaciones para esto. Una de ellas, y muy importante, es el comportamiento de las señales de radio cuando hay lluvia, en particular los radares. Es muy importante que un aeropuerto pueda ver a un avión cuando se acerca y mucho más importante es verlo cuando llueve. Este tipo de estudios permitió comprender mejor sobre qué medio se propagan las ondas de radio en ciertas circunstancias.

Pero vamos a lo prometido: ¿Por qué no hay gotas de lluvia del tamaño de un paquete de cigarrillos, o de una pelota N°5, o del tamaño de un departamentito de un ambiente?

El famoso emoji de la gota de agua es una mentira asquerosa. Igual que el del corazón, el de los billetes con alas o la cruel mentira de nuestros padres que nos decían que habían mandado nuestro amado chupete al chupetometro de Carlitos Balá cuando, en realidad, estaba en el tacho de basura (si, a vos también te mintieron y lo sabés).

Supongamos que somos una partícula de polvo, chiquita, liviana, tan liviana que el viento nos lleva volando a la altura de las nubes…y se nos ocurre pasar por dentro de una nube. Lo que nos va a pasar es que el agua de la nube se nos va a querer pegar y lo va a lograr. Y, después, nos vamos a cruzar con otras gotas de agua y nos vamos a ir haciendo más grandes y más grandes.

La naturaleza es vaga -más vaga que cualquiera de nosotros- y siempre busca que todo gaste la menor cantidad de energía posible. Y la forma más estable para una gota de agua es una esfera. El tema es que esa esfera ya es pesada y la gravedad es implacable. Así que, a medida que va cayendo, desde el punto de vista de la gota, hay un viento muy fuerte de frente -ahí es donde entra la aerodinámica- y un montón de fuerzas que hacen algo hermoso de ver.

Como el agua es muy elástica y se deforma rápido, al principio de su caída el aire con el que va chocando le va haciendo una base plana y la gota se ensancha (queda, más o menos, con la forma de una hamburguesa). El aire sigue chocando con la gota y la parte que golpea en el medio empieza a tratar de inflarse como si fuera un globo. En algún momento, esa gota-globo está tan llena de aire que la tensión superficial no es suficiente y la gota explota.

Esto fue hermosamente documentado en una publicación de Nature Physics “Single-drop fragmentation determines size distribution of raindrops”. Es, lamentablemente, una publicación para la que hay que estar suscripto (y en dólares) asique van a saber perdonarme la calidad de la imagen que conseguí:

Así que la razón por la que no podemos tener gotas muy grandes durante la lluvia es porque su interacción con el aire durante la caída la hace inestable.

Si les interesa el tema, pueden ponerse en contacto con Vag Ushuaia (Ushuaia Global Atmospheric Watch Station) que son unos grosos/as. Solamente la página de Facebook es una locura de información.

Claudio Conejero

Fuentes:

  • Wikipedia
  • El lenguaje de las nubes, 1° Edición. Armando Eugenio Zandanel.
  • Entrevista 01/09/2019 a: Professor Mike Merrifield, University of Nottingham.
  • Studies Of Raindrops And Raindrop Phenomena, Wilson A. Bentley. (1904)
  • The Distribution Of Raindrops With Size, J. S. Marshall and W. Mc K. Palmer (1948)
  • Single-drop fragmentation determines size distribution of raindrops, Emmanuel Villermaux y Benjamin Bossa (2009)

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