Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

diciembre 25, 2010

La ciencia de la nieve

Copo de nieve tomado con un
microscopio electrónico
(foto D.P. Depto. de Agricultura de
EE.UU. vía Wikimedia Commons)
El solsticio de invierno es sinónimo con la nieve, al menos en las latitudes al norte de los trópicos donde las estaciones son más acusadas. Y sin embargo, entre los trópicos, la gente gusta de imaginarse la nieve, decorar sus árboles (herederos de la vieja tradición druídica adoptada por el cristianismo) con nieve artificial y soñar que su paisaje sufra la tremenda transformación que implica la caída de un manto de nieve.

Quizá la nieve sea la forma más apasionante y atractiva que puede asumir el agua. Y es también, alternativamente, un desafío apasionante (o, mejor dicho, muchos desafíos apasionantes distintos) para la ciencia, un peligro cuando se descontrola – ya sea al caer o al deslizarse en avalanchas –, una inspiración deportiva para actividades como las diversas formas de esquí, el snowboard o las carreras en trineo, una fuerza de la selección natural debido a la que muchos animales que viven en la nieve tengan un rico pelaje blanco… y un excelente material para jugar.

La nieve se forma en regiones de la atmósfera donde el aire tiene un movimiento hacia arriba alrededor de un sistema de baja presión al que los meteorólogos llaman “ciclón extratropical”, en condiciones de muy baja temperatura (de 0 ºC o menos) y de un elevado contenido de humedad.

El agua de los copos de nieve está “superenfriada”, porque las moléculas de agua suspendidas en la atmósfera pueden mantenerse sin congelarse hasta los -35 ºC a menos que se reúnan alrededor de un núcleo de polvo, arcilla, arena, bacteria o cualquier otra partícula que pueda hallarse suspendida en el aire. No es sino hasta llegar a menos 35 grados que se pueden formar copos sin necesidad de polvo. Una vez que comienza el proceso de congenación, rápidamente se forman cristales de agua.

La forma característica del copo de nieve hexagonal plano que con frecuencia se utiliza para representar las festividades de la época, es sólo una de las que pueden adoptar los cristales de nieve. En función de la temperatura y la humedad del ambiente, se pueden dar también cristales en forma de agujas, de columnas huecas o de prismas, o copos de nieve tridimensionales llamados “dendritas”, entre otros muchos, incluidas unas curiosas columnas que desarrollan un cristal hexagonal en un extremo, y bolas que son resultado de sucesivas congelaciones y descongelaciones que ocurren mientras los cristales de nieve aún están suspendidos en la atmósfera, incluso mientras caen.

La nieve no se clasifica solamente por la forma y tamaño de los copos, sino también por su velocidad de acumulación y la forma en que se reúne en el suelo. La ideal “nieve polvo” de los esquiadores es una nieve ligera, muy seca y suave, a veces tanto que con ella no se pueden hacer bolas de nieve porque se deshace. Sin embargo, desde el momento en que la nieve se deposita en el suelo, se ve sujeta a la compactación y a cambios de temperatura en ciclos de congelación y descongelación que van haciendo que esta nieve polvo se vuelva granular, desarrolle una capa o costra de hielo y acabe convirtiéndose ya sea en hielo o en agua fangosa.

La compactación es fundamental para algunos de los usos más festivos de esta forma de agua, como las guerras de bolas de nieve y la fabricación de esculturas en nieve, desde el más sencillo y común muñeco hasta las fantasías nevadas que año tras año producen escultores especializados en este material.

Uno de los principales estudiosos de la nieve, el Dr. Ed Adams, investigador de materiales en la Universidad de Montana, destaca la enorme complejidad que se oculta detrás de la aparente sencillez de la nieve: “si pongo una caja de nieve en la nevera y vuelvo una hora después, habrá cambiado significativamente”.

Avalanchas

El estudio de las avalanchas o aludes, deslizamientos de nieve que se cobran numerosas víctimas todos los años, es una de las más activas áreas de investigación de este peculiar material, y la que ocupa al Dr. Adams.

Como ocurre con las erupciones volcánicas, los terremotos y otros desastres naturales, grandes esfuerzos se han invertido en tratar de predecir cuándo ocurrirán. En el caso de las avalanchas, además, es posible provocarlas preventivamente (y, se espera, controladamente) utilizando sistemas como cargas explosivas.

La complejidad de la nieve es un elemento clave en la formación de avalanchas. Las zonas de acumulación de nieve no son uniformes, sino que están formadas de capas con distintas propiedades y a distintas temperaturas, que se mantienen unidas entre sí y sobre la tierra por la fricción de los cristales entre sí.

En pendientes de entre 25 y 60 grados de inclinación, se pueden formar acumulaciones o losas de nieve. Cuando la fricción disminuye y se presenta además un detonante (como un árbol que cae, un cambio brusco en la temperatura y, casi nunca, por un ruido fuerte como suele presentarlo Hollywood), la nieve se desliza sobre las capas inferiores o directamente sobre el suelo, arrasándolo todo a su paso.

El estudio de las avalanchas se ha llevado al laboratorio para duplicar las condiciones que afectan a la nieve. El Dr. Adams ha concluido así que la causa más común de las avalanchas es una capa débil de nieve sobre una más sólida. Las capas débiles tienen cristales con facetas que tienen menor fricción y por tanto se pueden deslizar más fácilmente en lugar de permanecer unidos al resto de la nieve. La comprensión de la dinámica de la capa superior de las acumulaciones de nieve, espera el Dr. Adams, puede mejorar la predicción de las avalanchas.

Una mejor predicción de las avalanchas nos ayuda a tener una blanca navidad más segura. Lo que nos lleva a un último aspecto de la nieve que ha ocupado a la ciencia: ¿por qué es blanca? El impactante color de la nieve se debe a que el hielo es traslúcido, y la luz se refracta o cambia de dirección al pasar del aire al agua congelada que forma los cristales de nieve, de nuevo al pasar al aire y luego al chocar con otro cristal en otra posición. En resumen, la luz “rebota” por los cristales hasta que sale nuevamente de la nieve. Y como el hielo refracta de igual modo las distintas frecuencias de la luz, la que sale de la nieve es tan blanca como la luz del sol que entra en ella.

¿Los 400 nombres de la nieve?

Uno de los mitos más extendidos respecto de la nieve es que los pueblos inuit tienen una gran cantidad de palabras para distintos tipos de nieve. En 1911 el antropólogo Franz Boaz comentó que los inuit tenían cuatro palabras para la nieve, y… la bola de nieve creció hasta hablar de 400 vocablos. Resultó falso. Las lenguas de los grupos inuit tienen a lo mucho dos palabras para nieve. Siendo muy laxos, se contaría a lo mucho una docena, según el lingüista Steven Pinker. Pero incluirían los sinónimos de palabras en español como “ventisca”, “avalancha” y “granizo”.

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