Las tormentas eléctricas, uno de los fenómenos naturales más impresionantes, se dan todos los días en aproximadamente 40.000 lugares en todo el mundo. En la mayoría de ocasiones suceden en primavera y verano en las regiones tropicales y subtropicales. El único lugar donde no se producen es en la Antártida. Las tormentas eléctricas se forman cuando los cúmulos crecen hasta extenderse por toda la troposfera, creándose auténticas montañas de humedad que pueden alcanzar los 15 km de altura. Las condiciones necesarias para este espectacular crecimiento pueden venir dadas por un frente frío, cuando el aire frío de la atmósfera es empujado hacia una masa de aire ya existente. También las llamadas condiciones inestables, en las que la temperatura de la atmósfera desciende rápidamente en relación con la altura, pueden provocar la formación de una tormenta eléctrica. Normalmente este tipo de tormentas dura una o dos horas antes de que amaine debido al efecto de las corrientes descendentes y la lluvia. Pueden acarrear numerosos relámpagos y truenos, lluvias pertinaces, granizo y vientos fuertes. Sus consecuencias son devastadoras, especialmente en las áreas urbanas.

Clima salvaje. En esta imagen queda reflejada la violencia de una tormenta eléctrica, un enorme cumulonimbo iluminado por un relámpago. La mayoría de estas tormentas pasan por tres fases. La fase del cúmulo en la que la nube crece. Fuertes corrientes ascendentes evitan que llueva y no hay relámpagos. La segunda fase es la de maduración, cuando las partículas de hielo crecen en la parte superior de la nube. Aparecen corrientes descendentes, el aire se enfría, se hace más turbulento y se carga eléctricamente. Tienen lugar los relámpagos y llueve o graniza. En la tercera fase, la tormenta amaina debido a que la lluvia crea débiles corrientes descendentes que impiden el aporte de energía a la nube. La nube se disipa y la tormenta pasa. A veces las tormentas eléctricas se extienden a lo largo de una línea de baja presión, conocida como «frente borrascoso», porque las corrientes descendentes provocan vientos racheados en la superficie. Un «frente borrascoso» completamente desarrollado se regenera constantemente gracias a las corrientes descendentes de aire más frío que desplazan hacia arriba al aire más cálido y húmedo.

EL NACIMIENTO DE UNA TORMENTA

Esta ilustración muestra el papel de un frente frío en la formación de una tormenta eléctrica. El borde de aire frío en movimiento se introduce bajo la masa de aire previa, lo que provoca que ésta ascienda. A la vez que se desarrolla la tormenta eléctrica se forman corrientes ascendentes y descendentes, y la nube adopta una forma aplanada al alcanzar el límite superior de la troposfera.

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El ojo humano ve colores porque percibe las radiaciones electromagnéticas de una parte del espectro llamado luz visible. La luz, que llega al ojo de fuentes directas como el Sol o reflejada en superficies, estimula los bastoncillos y los conos del ojo. Los bastoncillos distinguen la luz, mientras que los conos responden a distintas longitudes de onda en la luz que reciben y así diferencian los colores. La luz blanca, como la del Sol, es policromática, ya que contiene todos los colores con una intensidad casi uniforme. Cuando la luz atraviesa la atmósfera terrestre, algunos de los rayos son redirigidos o dispersados por las moléculas suspendidas en el aire y se producen fenómenos como el azul del cielo y los atardeceres rojos. Las gotitas de agua y los cristales de hielo dispersan los colores, lo que de día da a las nubes su color blanco característico.

¿POR QUÉ ES AZUL EL CIELO?

La luz solar viaja a través de la atmósfera en ondas directas e invisibles. Esta llamada luz blanca es la mezcla de todos los colores del espectro: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. A cada uno de ellos le corresponde una longitud de onda característica: el rojo y el naranja tienen la más larga mientras que el añil y el violeta la más corta. El color de los rayos de la luz solar cambia entre el mediodía y justo antes del atardecer.
En esta ilustración se muestra el Sol con un ángulo de incidencia grande, cerca del mediodía local, cuando la luz solar policromática atraviesa la atmósfera siguiendo un camino relativamente corto. Las moléculas gaseosas de la atmósfera dispersan los rayos, empezando por el extremo violeta del espectro. Cuando el Sol está alto en el cielo sólo se dispersan el violeta, el añil, el azul y un poco de verde, lo que da lugar al azul del cielo.
La siguiente ilustración muestra el paso de la luz solar siguiendo un trayecto más largo, cerca del atardecer local. En este momento el recorrido que hace puede ser hasta treinta veces mayor que el del mediodía. Dado que en su recorrido encuentra muchas más moléculas de aire, se dispersa en el cielo más azul, verde e incluso amarillo; lo que hace que desde la Tierra sólo se vea la luz roja y la naranja, Algo similar ocurre al amanecer, La polución o el humo de un incendio pueden intensificar los colores del atardecer. La forma en que las gotitas de agua dispersen la luz en las nubes es la causante del color blanco de éstas.

Ejemplos de luz y de color

Combinación mágica. Un atardecer con nubes dispersas suele significar colores espectaculares, en esta imagen intensificados por el reflejo en las aguas del lago. El azul de la parte alta del cielo pasa gradualmente a los tonos rojos y anaranjados del horizonte. La explicación la encontramos en las moléculas de la atmósfera que dispersan los rayos del Sol. Los cielos de otros planetas, como Marte, muestran colores diferentes al de la Tierra debido a sus características atmosféricas distintas.

Dulce como el amanecer. La luz de esta imagen temprana sobre el lago de una montaña tiene una apariencia dulce y blanquecina por la dispersión de los rayos del Sol, a la derecha, a través de las gotitas de agua de las nubes y la niebla.

Teñido por el Sol. La parte superior de esta nube recibe la mayor parte de luz y por eso parece blanca, en cambio la parte baja y adquiere un brillo cobrizo.

Un espectáculo sin igual. Un horizonte nuboso combinado con polvo suspendido en la atmósfera dispersa la luz y da lugar a atardeceres de colores impresionantes. Los rayos de luz que traspasan nubes se llaman rayos solares o crepusculares.

El movimiento de la Tierra alrededor del Sol produce cambios diarios y estacionales en la cantidad de luz solar recibida, lo que significa cambios cíclicos en la temperatura. La rotación de la Tierra sobre sí misma se completa cada veinticuatro horas y da lugar al día y la noche. Debido a que el eje de la Tierra tiene una inclinación de 23,5″, las diferentes zonas del planeta reciben distinta cantidad de luz solar dependiendo de la época del año. En el hemisferio norte el día más largo del año es el solsticio de verano, hacia el 21 de junio, que es el más corto en el hemisferio sur.

LA RAZÓN DE LAS ESTACIONES

Aproximadamente 149 millones de kilómetros separan la Tierra del Sol. La Tierra describe una órbita elíptica alrededor del Sol que tarda 365 días en completar. Al mismo tiempo, la Tierra rota sobre su eje norte-sur en la dirección de las agujas del reloj. El eje de la Tierra (una línea imaginaria que une el Polo Norte y el Polo Sur) no es perpendicular al plano de la órbita alrededor del Sol. Por eso, dependiendo de la época del año, algunas latitudes están inclinadas hacia el Sol y otras no. En la órbita anual de la Tierra, los rayos solares alcanzan al planeta con diferentes inclinaciones. Durante una mitad del año, los rayos solares caen directamente sobre el hemisferio sur; en la otra mitad, sobre el norte. Cuando, en el solsticio de diciembre, el eje de la Tierra se inclina separándose del Sol, el hemisferio norte recibe menos luz y experimenta el invierno, mientras el sur vive el verano. En el solsticio de junio se da la situación contraria. En las zonas de clima templado, este ciclo da lugar a las cuatro estaciones: Primavera, verano, otoño e invierno.

Cambios estacionales: Las regiones templadas experimentan importantes cambios de una estación a otra. La variación de temperatura no sólo afecta al paisaje, sino también a los ciclos de la agricultura, la siembra y la cosecha. Las zonas del ecuador reciben el calor de forma más constante y no sufren tantas variaciones.
A continuación tenemos la imagen del mismo terreno fotografiado en las distintas estaciones del año.

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RECORRIDO DEL SOL EN DISTINTAS PARTES DEL PLANETA A LO LARGO DEL AÑO

RECORRIDO DEL SOL EN EL POLO NORTE Desde el Polo Norte puede verse al Sol completar su recorrido en el cielo justo sobre el horizonte en el equinoccio de marzo, para alcanzar el punto más alto en el solsticio de verano. En el equinoccio de otoño, el Sol vuelve a estar sobre el horizonte. Más adelante desciende y permanece bajo la línea del horizonte hasta marzo.
RECORRIDO DEL SOL EN LAS LATITUDES MEDIAS Situados a 45° de latitud norte se observa una pronunciada variación estacional. En los equinoccios, el Sol alcanza el mediodía a 45° sobre el horizonte y está visible durante doce horas. En el solsticio de verano su recorrido es más alto y permanece en el cielo más de quince horas. En el solsticio de invierno está más bajo y no llega a las nueve horas en el cielo.
RECORRIDO DEL SOL EN EL ECUADOR A lo largo del ecuador no se observan cambios sustanciales en las doce horas de luz que hay durante todo el año. En los equinoccios de marzo y septiembre, el Sol alcanza el mediodía en una posición vertical respecto al suelo. En el solsticio de junio, el recorrido del Sol se desvía ligeramente hacia el norte; mientras que en el de diciembre, esta desviación es hacia el sur.

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Los espejismos son un interesante efecto de la refracción atmosférica. Aunque están principalmente relacionados con condiciones desérticas y calientes, los espejismos también tienen lugar cuando la temperatura es extremadamente baja. El espejismo más común, que muchas personas han visto, tiene lugar cuando una carretera calentada parece estar cubierta de agua.
Este tipo de espejismo surge porque las capas de aire junto a la superficie de la Tierra se han vuelto calientes y, por lo tanto, menos densas que las capas más altas. Los rayos de luz junto al suelo se curvan bruscamente hacia arriba y el «agua», que parece mostrar los «reflejos» de objetos distantes, es la imagen del cielo. Se conoce por espejismo inferior, debido a que la imagen anormal aparece debajo de su posición real.
Los espejismos que tienen lugar bajo condiciones de frío, producen el efecto opuesto y las imágenes son visibles por encima de sus posiciones. Estos espejismos superiores se pueden ver cuando las capas más bajas de aire están más frías que las de arriba, de forma que los rayos de luz se curvan hacia abajo. Este efecto se ve mejor sobre el mar o una extensión de hielo, que permite que los objetos que están más allá del horizonte sean vistos. Algunas veces son visibles múltiples imágenes, una sobre otra.
Objetos distantes también pueden aparecer verticalmente estirados, en un efecto conocido por alargamiento. Puesto que la altura es uno de los factores usados por el cerebro para juzgar la distancia, los objetos afectados de este modo pueden parecer más cerca o más lejos de lo que realmente están. Una forma especial de alargamiento es el «fenómeno Morgana». Este nombre proviene de la hermana del legendario rey Arturo, quien con sus poderes mágicos era capaz de crear castillos en el aire.
El espejismo aparece como una pared vertical, edificio o cordillera de altas montañas, pero en realidad es una imagen del mar, tierra o superficie de hielo. El nítido borde superior es causado por una inversión superpuesta que corta los rayos de luz, impidiéndoles llegar a la vista.