Cuando la luz del Sol atraviesa las gotitas de agua de las nubes o las gotas de lluvia que caen, se producen efectos ópticos muy interesantes y bonitos. Cuando nos situamos de espaldas al Sol y vemos el arco iris en las gotas de lluvia, los rayos del Sol han recorrido un camino muy complejo. Al atravesar las gotas, la luz se refracta y dispersa en los colores que la componen. Parte de la luz que penetra en la gota se refleja, lo que nos permite ver los diferentes colores que forman el arco iris. Pero si miramos hacia el Sol a través de una capa fina de nubes que contengan gotas de agua de tamaño relativamente uniforme, podemos ver la corona y un color iridiscente. Cuando la luz pasa alrededor de las diminutas gotitas esféricas se producen interferencias o difracciones con bandas de color alternas. Las coronas se ven mejor con la luz de la Luna que con la del Sol; no sólo porque sea peligroso mirar directamente al Sol, sino porque su resplandor mitiga el efecto de la corona. La iridiscencia aparece en formas irregulares de color en las nubes medias próximas al Sol o la Luna. De hecho, es una corona imperfecta, pues se forma por el mismo proceso de difracción de la luz en las gotitas de agua. Carece de la simetría de la corona y por eso aparece en formas irregulares o bandas de color.

EXPLICAR EL FENÓMENO

Los arco iris han despertado la imaginación a lo largo de la Historia, y normalmente se los cargaba de significado religioso debido a su aparición periódica en el cielo. No se llegó a una explicación científica hasta finales del siglo XVII. Isaac Newton demostró que cuando un haz de luz era refractado a través de un prisma de cristal, se descomponía en un espectro de colores. Así dedujo correctamente que la luz blanca era la combinación de todos los colores en el espectro visible.

Ejemplos de arco iris y coronas

Arco iris doble. En el arco iris principal la banda interior es azul, mientras que en el segundo la secuencia de colores está invertida.

La belleza única de una corona. Las bandas levemente coloreadas que rodean el Sol o la Luna vistos a través de un fino altocúmulo se llaman corona.

El agua del mar cubre el 71 % del globo y representa el 97 % del agua de la Tierra. El agua del mar es salada y no se puede beber. El 3 % restante es agua dulce. Más del 2 % del agua total de la Tierra se halla formando parte de glaciares y masas de hielo, y menos del 1 % es agua subterránea. Sólo queda, pues, una pequeña parte en forma de lagos y ríos y en la atmósfera. El agua se mueve constantemente entre el mar, la tierra, las plantas y la atmósfera, en un proceso llamado ciclo hidrológico o ciclo del agua.
La mayor parte del agua que hay en la atmósfera se ha evaporado del mar. Cuando el aire húmedo asciende y se enfría, se forman las nubes. Si crecen suficientemente, las nubes pueden producir precipitaciones. Las precipitaciones o bien llegan al suelo y a los lagos, corrientes y ríos, o bien se evaporan en el aire.
Las plantas absorben el agua del suelo gracias a las raíces. Finalmente, el agua pasa al aire a través de las hojas, en un proceso que se conoce como transpiración. El agua de los ríos y los lagos también se evapora, vuelve a caer a la Tierra como precipitación y es absorbida por el suelo. El ciclo del agua se completa cuando ésta retorna al mar a través de los ríos y las corrientes subterráneas.

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El agua, uno de los elementos más comunes de nuestro planeta, es una sustancia relativamente simple pero muy flexible. Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Esta estructura molecular tan simple le da al agua una serie de propiedades químicas y físicas únicas que la sitúan en la importante posición que ocupa para que la Tierra sea un lugar habitable. Los elementos básicos, hidrógeno y oxígeno, están unidos de manera que producen una fuerza de atracción entre las moléculas de agua, lo que se conoce como enlaces de hidrógeno. La propiedad más conocida de este tipo de enlace es la flexibilidad, que permite que el agua adopte tres formas muy diferentes —sólida, líquida y gaseosa— según la temperatura y la presión del aire a la que esté expuesta. Dentro de estas tres formas, el agua se presenta en una abundante variedad de maneras.

RETRATO DE UNA MOLÉCULA

Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. El extremo de la molécula con los átomos de hidrógeno tiene carga eléctrica positiva, mientras que el otro polo tiene carga negativa. Esto provoca una atracción eléctrica entre las moléculas conocida como enlace de hidrógeno.

UN ELEMENTO FLEXIBLE

La Tierra es el único cuerpo celeste que conocemos en el que se da la franja de temperaturas, estrecha en términos comparativos, que permite que el agua exista en forma sólida, líquida y gaseosa en las condiciones ambientales generales. La velocidad del movimiento de las moléculas de agua depende de la temperatura: a medida que ésta aumenta, las moléculas se mueven más deprisa y el agua pasa de estado sólido (hielo) a líquido (agua) y finalmente gaseoso (vapor).

Sólido Las moléculas de agua en la retícula conocida como hielo se mantienen unidas en una disposición hexagonal que produce la característica forma de los cristales de hielo de seis lados.	Líquido A temperaturas normales, hay menos enlaces de hidrógeno entre los grupos de moléculas de agua y éstas pueden moverse con más libertad, característica propia de los líquidos.	Gas Las temperaturas altas hacen que las moléculas de agua rompan la mayoría de los enlaces de hidrógeno, de manera que se mueven más libremente en forma de más vapor de agua.

El Sol es la fuente de energía que hace posible los movimientos de la atmósfera y que produce la temperatura necesaria para la vida. Después de que la radiación solar —en otras palabras: energía— penetre en la atmósfera de la Tierra, tienen lugar una serie de complejos fenómenos que juntos crean un medio de temperatura estable. La superficie de la Tierra absorbe y refleja la energía solar, como también hacen los gases de la atmósfera y las nubes. Parte de esta energía regresa al espacio. En la superficie de la Tierra la mayor parte de la energía solar se dedica a la evaporación del agua, que más tarde se libera en la atmósfera cuando el vapor de agua se condensa en gotitas, o queda depositado en forma de hielo, para más adelante formar nubes. Las nubes reflejan y absorben parte de la radiación solar y absorben la radiación emitida por la Tierra. Este ciclo constante de la energía es la génesis del tiempo.

EL DESTINO DE LA ENERGÍA SOLAR

Esta ilustración explica el proceso que sigue la energía solar desde que entra en la atmósfera hasta que la abandona. La mayor parte de la energía que regresa al espacio (alrededor de un 64%) lo hace desde las nubes y los gases de la atmósfera. La energía que refleja la superficie de la Tierra (hacia un 4%) proviene en su mayor parte de la nieve. El equilibrio entre la energía que se recibe y la que se emite tiene como consecuencia la estabilidad térmica. La atmósfera actúa como un manto que da calor a la Tierra y mantiene el equilibrio entre la cantidad de radiación solar absorbida y el calor que se refleja de nuevo hacia el espacio.

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«VER» EL CALOR

Las fotografías hechas con infrarrojos son un instrumento muy importante a la hora de observar el calor que desprende la superficie de la Tierra. La energía calorífica se radia en diferentes cantidades desde el suelo, los océanos o las nubes (véase el diagrama de la página anterior). Ni siquiera la superficie de la Tierra radia siempre en la misma proporción: la emisión de calor de las zonas arboladas, por ejemplo, tiene unas características muy diferentes a la de los desiertos o los lugares cubiertos de nieve. Los océanos y las selvas tropicales absorben el 90 % de la radiación solar total.

La escala de colores en infrarrojos Esta imagen, en infrarrojos, de un niño en bicicleta muestra la escala de temperaturas, desde el blanco (la más alta), pasando por el amarillo y el verde, hasta el azul (la más baja).

La Tierra está envuelta por una capa de aire que se llama atmósfera. El tiempo es el estado de la atmósfera en un lugar y momento determinado. Seguramente sea uno de los fenómenos más estudiados por la humanidad y su influencia es innegable. El tiempo determina el tipo de vida que llevamos, cómo son nuestras casas, nuestra ropa. El tiempo de una región puede cambiar de un lugar a otro en cuestión de días o incluso en el transcurso de horas. Por otra parte, el clima es el tiempo típico de un lugar, y tiene en cuenta las medias y los extremos a largo plazo. Para determinar el modelo climático de una región se necesitan observaciones precisas a lo largo de treinta años como mínimo. Aunque estos datos no comenzaron a recogerse hasta hace sólo dos siglos, pueden complementarse con datos históricos y una cantidad cada vez mayor de pruebas procedentes de la naturaleza para así obtener información sobre el cambio climático de la Tierra.

¿POR QUÉ ESTUDIAMOS EL TIEMPO?

Una de las razones es simplemente la curiosidad humana y el deseo de clasificar y explicar los fenómenos atmosféricos. Sin embargo, la razón más importante es la de predecir el tiempo, para así prepararnos ante condiciones extremas o beneficiarnos de las favorables. La meteorología —el estudio científico del tiempo— es una disciplina relativamente reciente. Hoy en día nuestros conocimientos se ven reforzados con imágenes por satélite que muestran la Tierra desde el espacio.

	Un truco de luz El arco iris, producido por la luz del Sol refractada en las gotas de lluvia, es conocido por su belleza. También sirve para predecir el tiempo local a corto plazo.
La fuerza de la naturaleza Las nubes negras pueden desatar tormentas de lluvias torrenciales, truenos, relámpagos y peligrosos vientos. Presenciar una tormenta es contemplar el poder de la naturaleza. Las causas son complejas, pero pueden predecirse: una combinación de fuerzas atmosféricas que crean las condiciones para que se produzca este impresionante fenómeno.
	Tornados Uno de los fenómenos más violentos es el tornado, una columna de aire en forma de remolino que provoca muerte y destrucción. El tornado es la peor de las tormentas, ya que puede destruir todo aquello que se cruce en su camino.