La microfísica estudia cómo aparecen, crecen, se unen, cambian de fase y desaparecen las partículas de nube. Relaciona temperatura y vapor con gotas y hielo, sin convertir un perfil ambiental en toda su distribución. El vapor es invisible; las gotas y cristales contribuyen al aspecto visible de una nube, como distingue Met Office. Ocho controles originales explican procesos con balances y geometría. Son educativos, sin observación o previsión atribuida. Cada uno declara sus entradas y es independiente. No se calcula una trayectoria completa de nube o precipitación; conservar ese límite ayuda a conectar la termodinámica con lo que una observación realmente identifica.

1. Un sondeo necesita información de partículas

Esquema simple del sondeo: 950 hPa: T=4 °C, rocío líquido=4 °C, líquido conocido/hielo? → 850 hPa: T=−5 °C, rocío líquido=−5 °C, líquido conocido/hielo? → 700 hPa: T=−12 °C, rocío líquido=−12 °C, líquido e hielo conocidos → 500 hPa: T=−28 °C, humedad?, hielo conocido/líquido?.

Perfil propio: las fases son datos prescritos aparte de temperatura y humedad. Las gotas de 850 están superenfriadas porque se declara líquido bajo cero. Los puntos no entregan tamaños, número o tasas. La nube mixta de 700 no implica automáticamente un régimen permanente de transferencia por vapor. No se rellenan alturas o estructura entre puntos.

2. Relacionar tamaño, número y masa

Control propio con 100 gotas/cm³, todas esféricas de radio 10 micrómetros y densidad de agua 1000 kg/m³. Un m³ contiene 100 millones de gotas. Cada masa es≈4,188790×10⁻¹² kg; contenido líquido total≈0,418879 g/m³. Radio, número y uniformidad son entradas elegidas, no valores universales o medidos. La misma masa podría repartirse de otra manera y cambiar tamaños. No se calcula brillo, visibilidad o lluvia desde esa cuenta sola. El ejemplo muestra qué información hace posible convertir un conteo por volumen en masa, sin suponer distribución completa a partir de una cantidad líquida aislada.

3. Condensación añade líquido desde vapor

Volumen de seguimiento propio de 1 m³: vapor 8 g y gotas 0,4 g. Se prescribe condensar 0,1 g sobre gotas existentes: vapor 7,9 g, líquido 0,5 g; agua total 8,4 g conservada. No es una creación de agua o unión de dos gotas. Con calor de condensación aproximado 2500000 J/kg, contribución liberada 250 J para ese incremento. No se calcula temperatura final, equilibrio o duración: las condiciones que mantienen crecimiento deben representarse en un modelo completo. Los números no se atribuyen al sondeo anterior. El control conserva ruta vapor→líquido y distingue su balance de una variación de número por unión de gotas.

4. Coalescencia une gotas sin sumar radios

Control geométrico propio: dos gotas esféricas de radio 10 micrómetros se unen íntegramente en otra esférica de igual densidad, sin pérdida de masa. Volumen se duplica, no radio: radio final≈12,599210 micrómetros. Número de gotas 2→1 y masa líquida total igual. No se ha calculado probabilidad de choque, energía de superficie o duración. La unión se prescribe, no se garantiza por cercanía. Esta cuenta ayuda a distinguir condensar desde vapor y reunir líquido que ya existía. Para conocer qué ocurre en una nube real hacen falta tamaños y movimiento compatibles, sin convertir el resultado geométrico en tasa de crecimiento.

5. Un encuentro no garantiza unión

Conteos educativos impuestos: 100 encuentros geométricos posibles,80 colisiones efectivas y 40 uniones. Fracción de colisión 0,8; entre los que chocan, fracción que se une 0,5. Fracción final recogida 0,8×0,5=0,4, igual a 40/100. No son eficiencias universales, mediciones o un número de encuentros por segundo. El control aclara por qué trayectoria que pasa cerca, choque y unión son etapas distintas. Si cambia la población o el entorno, esos parámetros pueden cambiar. No se extrapola la fracción elegida a toda nube ni se obtiene precipitación desde una multiplicación sin inventario y evolución temporal.

6. Capturar y congelar gotas cambia fase

Control de columna propio: líquido 0,04 e hielo 0,01 kg/m². Se prescribe que el hielo capture y congele íntegramente 0,01 de líquido: quedan 0,03 de líquido y 0,02 de hielo, vapor sin cambio. Esta ruta de acreción con congelación, llamada riming, no necesita paso intermedio por vapor. Con calor de congelación elegido 334000 J/kg, contribución liberada 3340 J/m². No se calcula temperatura final, equilibrio o rapidez y no se afirma que todo contacto congele instantáneamente. El ejemplo conserva transferencia directa, condiciones impuestas y energía parcial, sin confundirla con deposición de vapor o con toda formación de granizo.

7. Agregación une hielo que ya existe

Ejemplo propio: dos partículas de hielo de 3 y 2 mg se adhieren sin pérdida de masa o cambio de fase impuesto. Agregado final 5 mg, número 2→1, hielo total conservado. No se calculan forma, densidad aparente, probabilidad de adhesión o velocidad de caída. No aparece una masa nueva por vapor. La agregación se diferencia así de deposición y de captura con congelación de gotas. En una nube pueden combinarse procesos, pero identificar uno no demuestra todos. El control conserva qué cambió —organización y número— antes de interpretar aumento de tamaño como aumento equivalente de masa total de hielo.

8. Caer respecto al aire y moverse respecto al suelo

Control cinemático propio: velocidad terminal prescrita −0,5 m/s respecto al aire, movimiento del aire +0,8 m/s, positivo hacia arriba. Movimiento neto respecto al suelo +0,3 m/s. La partícula desciende respecto al gas y asciende respecto al suelo bajo esos valores. No se deriva su velocidad de un radio o se propone una regla universal. Tampoco se calcula aceleración, trayectoria variable o tiempo de precipitación. El ejemplo separa referencia del movimiento y destino. Saber que una partícula tiene caída relativa no demuestra que esté alcanzando suelo, sin conocer aire, cambios de tamaño y camino posterior.

9. Cómo usar la microfísica

Recupera fase, tamaño, número y soporte de la observación. Añade vapor, temperatura y movimiento. Distingue cambio de fase, unión de partículas y transporte. Conserva masa en cada ruta y energía donde haya transformaciones. Para evolución necesita condiciones de interfaz y tasas justificadas; para destino, trayectoria. Un perfil térmico ayuda, pero no sustituye esas entradas. Los controles separan preguntas para que una cuenta de geometría o un balance parcial no se anuncie como toda la nube resuelta.

10. Errores comunes y unidades

Vapor no es gota visible. Radio no es diámetro. cm³ no es m³. Conteo no es masa. Choque no garantiza unión. J/m² no es temperatura. Congelación directa no es deposición. Velocidad relativa al aire no es llegada superficial. hPa no es altura fija. Desconocido no es cero.

Fuentes y lecturas recomendadas

• NOAA JetStream: variables y niveles de un sondeo.
• Stull: energía y cambios de fase.
• Stull: vapor, composición y referencias.
• Stull: nucleación, difusión, colisiones y crecimiento de partículas.
• Met Office: partículas visibles de nube y vapor invisible.

J+A♾️ · Artículo revisado y ampliado en WikiMeteo.es