Copos de nieve

Cómo se forman los copos de nieve

Comprender cómo se forman los copos de nieve exige mirar dentro de las nubes. Allí, el vapor de agua se transforma en diminutos cristales de hielo que crecen mientras atraviesan zonas con distintas temperaturas y niveles de humedad.

El proceso comienza alrededor de una partícula microscópica y puede terminar en una estrella de seis brazos, una placa plana, una aguja o una agrupación irregular de cristales. La forma final depende del recorrido que realiza cada copo antes de llegar al suelo.

La nieve no está formada simplemente por gotas de lluvia congeladas. Un copo nace, por lo general, cuando el vapor de agua pasa directamente a estado sólido dentro de una nube fría.

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Cómo se forma un copo de nieve paso a paso

La formación puede dividirse en varias etapas:

  1. El aire húmedo asciende y se enfría.
  2. El vapor de agua forma una húmedo asciende y se nube.
  3. En su interior aparecen gotas muy frías y partículas de hielo.
  4. Un cristal empieza a crecer alrededor de un núcleo microscópico.
  5. El vapor se deposita sobre su superficie.
  6. La estructura desarrolla seis lados o seis ramas.
  7. El cristal atraviesa zonas con diferentes temperaturas y humedades.
  8. Puede unirse a otros cristales o cubrirse de gotas congeladas.
  9. Cuando adquiere suficiente peso, cae.
  10. Si el aire situado debajo permanece frío, llega al suelo como nieve.

Cada etapa modifica el tamaño, el aspecto y la resistencia del copo.

La nieve se forma dentro de las nubes

Las nubes contienen pequeñas gotas de agua, vapor y, cuando la temperatura es suficientemente baja, cristales de hielo.

Aunque el ambiente se encuentre por debajo de 0 °C, muchas gotas pueden continuar en estado líquido. Reciben el nombre de gotas de agua sobreenfriada.

El agua pura no siempre se congela en cuanto alcanza cero grados. Necesita una superficie sobre la que organizar sus moléculas y formar una estructura sólida.

Dentro de una nube, esa superficie puede ser una partícula microscópica de:

  • Polvo mineral.
  • Polen.
  • Sal marina.
  • Ceniza.
  • Humo.
  • Materia biológica.
  • Otros aerosoles suspendidos en el aire.

Estas partículas actúan como núcleos de congelación.

El nacimiento del primer cristal

Cuando una gota sobreenfriada entra en contacto con un núcleo adecuado, puede congelarse y formar un diminuto cristal.

También puede ocurrir que el vapor de agua se deposite directamente sobre una partícula sólida sin pasar antes por el estado líquido.

Ese cambio directo de gas a sólido recibe el nombre de deposición o sublimación inversa.

El primer cristal suele ser mucho más pequeño que el copo visible que llega al suelo. Su crecimiento dependerá del vapor disponible y de las condiciones que encuentre en la nube.

Por qué el vapor alimenta al cristal de hielo

En muchas nubes frías conviven:

  • Gotas de agua líquida sobreenfriada.
  • Cristales de hielo.
  • Vapor de agua.

El vapor tiende a depositarse con mayor facilidad sobre el hielo que sobre las gotas líquidas.

Como consecuencia:

  1. Parte del vapor se incorpora al cristal.
  2. Las gotas pierden moléculas por evaporación.
  3. El vapor liberado vuelve a alimentar el hielo.
  4. El cristal aumenta progresivamente de tamaño.

Este mecanismo permite que los cristales crezcan incluso cuando la nube conserva una gran cantidad de agua líquida.

Por qué los copos de nieve tienen seis lados

La forma de seis lados procede de la estructura molecular del hielo.

Una molécula de agua está formada por:

  • Dos átomos de hidrógeno.
  • Un átomo de oxígeno.

Cuando el agua se congela en las condiciones habituales de la atmósfera, las moléculas se organizan mediante enlaces que generan una red cristalina hexagonal.

Esta estructura favorece el crecimiento en seis direcciones principales.

Por eso pueden aparecer:

  • Placas hexagonales.
  • Columnas con base hexagonal.
  • Estrellas de seis brazos.
  • Cristales ramificados.
  • Prismas.

El número seis no surge por casualidad ni por el giro del copo durante la caída. Está determinado por la organización interna del hielo.

Los seis brazos crecen al mismo tiempo

Los brazos de un cristal están sometidos, en cada instante, a condiciones ambientales muy parecidas.

Cuando la humedad o la temperatura cambian, las seis puntas reciben casi simultáneamente el mismo estímulo. Por eso desarrollan patrones semejantes.

Si una rama produce una pequeña extensión lateral, las otras cinco suelen formar una estructura comparable.

La simetría nunca es completamente perfecta porque el aire no es uniforme. Cada brazo puede recibir cantidades ligeramente distintas de vapor o sufrir una colisión.

De qué depende la forma del copo

La forma está controlada principalmente por dos factores:

  • Temperatura.
  • Humedad disponible.

También influyen el tiempo de crecimiento, las corrientes de aire, las colisiones y la concentración de vapor.

Condiciones aproximadasForma que puede favorecerse
Temperaturas próximas a 0 °CPlacas y cristales planos
Alrededor de −5 °CAgujas y columnas
Entre unos −10 y −15 °CPlacas y estrellas ramificadas
Temperaturas muy bajasColumnas, prismas y cristales pequeños
Humedad elevadaFormas más complejas y ramificadas
Humedad reducidaCristales sencillos y compactos

Estas relaciones no funcionan como límites absolutos. Una nube contiene cambios continuos y cada cristal puede cruzar varias regiones antes de caer.

Cómo influye la temperatura

La temperatura determina qué superficies del cristal crecen con mayor rapidez.

En algunas condiciones se desarrollan más los bordes laterales y aparecen placas finas. En otras, el crecimiento se concentra en las bases y se forman columnas o agujas.

Una variación de pocos grados puede cambiar por completo la geometría.

El cristal no conserva necesariamente la misma forma durante todo su recorrido. Puede comenzar como una columna y desarrollar después placas en sus extremos.

Cómo influye la humedad

La humedad indica cuánto vapor de agua está disponible para incorporarse al cristal.

Cuando existe poca sobresaturación, el crecimiento suele ser lento y regular. Se forman estructuras sencillas como placas hexagonales o prismas.

Cuando la nube contiene abundante vapor, las puntas y esquinas crecen más deprisa que las superficies planas.

Este desequilibrio favorece:

  • Ramas largas.
  • Brazos secundarios.
  • Estructuras parecidas a helechos.
  • Formas estrelladas.
  • Contornos muy complejos.

Cuanto más rápido crece una punta, más expuesta queda al vapor y mayor puede ser su crecimiento posterior.

Qué significa que el aire esté sobresaturado

El aire está sobresaturado respecto al hielo cuando contiene más vapor del que puede mantenerse estable junto a una superficie helada.

En esas condiciones, el exceso de vapor se deposita sobre el cristal.

No basta con que el aire esté frío. También debe existir suficiente humedad para que el cristal aumente de tamaño.

Una masa de aire muy fría pero seca puede producir cristales pequeños o impedir que la nevada se desarrolle.

Tipos principales de cristales de nieve

Los cristales pueden adoptar numerosas formas, pero existen varias categorías frecuentes.

TipoAspecto
Placa hexagonalDisco fino con seis lados
Estrella dendríticaSeis brazos con numerosas ramificaciones
ColumnaPrisma alargado
AgujaCristal fino y estrecho
Columna huecaPrisma con una cavidad en los extremos
Placa sectorialHexágono con divisiones anchas
Columna coronadaColumna con placas en sus extremos
Cristal irregularEstructura deformada por colisiones
Copo agregadoUnión de varios cristales
Nieve granuladaCristal cubierto de gotas congeladas

La conocida estrella simétrica representa solo una parte de la nieve que cae.

Placas hexagonales

Las placas hexagonales son cristales planos y relativamente sencillos.

Pueden parecer pequeñas monedas con seis lados. A veces contienen dibujos internos, líneas o divisiones que siguen la simetría del cristal.

Se forman cuando el crecimiento lateral predomina sobre el vertical.

Su grosor puede ser muy pequeño respecto a su anchura.

Estrellas dendríticas

Las estrellas dendríticas son los copos más reconocibles.

Presentan seis brazos principales que se dividen en ramificaciones secundarias.

La palabra dendrítico significa que posee una estructura semejante a las ramas de un árbol.

Necesitan una combinación adecuada de:

  • Temperatura.
  • Humedad elevada.
  • Tiempo suficiente para crecer.

Su complejidad las hace visualmente llamativas, pero también frágiles.

Columnas y agujas

En determinadas temperaturas, el cristal crece más a lo largo de su eje que hacia los lados.

Se forman entonces:

  • Prismas.
  • Columnas.
  • Agujas.
  • Columnas huecas.

Algunas resultan tan pequeñas que parecen polvo brillante.

Las columnas pueden caer tumbadas, inclinadas o girando. Su orientación influye en la forma en que reflejan la luz.

Columnas coronadas

Una columna coronada combina dos formas distintas.

Comienza como una columna al atravesar una zona de la nube. Después entra en otra región donde las condiciones favorecen el crecimiento de placas.

El resultado es una columna con una placa en cada extremo.

Esta estructura demuestra que la forma del copo registra los cambios experimentados durante su recorrido.

Un cristal de nieve no siempre es un copo

En el lenguaje cotidiano se utilizan como sinónimos, pero existe una diferencia útil.

Un cristal de nieve es una estructura individual de hielo con una organización cristalina definida.

Un copo de nieve puede estar formado por:

  • Un único cristal.
  • Varios cristales unidos.
  • Cristales parcialmente rotos.
  • Hielo cubierto de gotas congeladas.

Los grandes copos que parecen trozos de algodón suelen ser agrupaciones de muchos cristales.

Cómo se unen varios cristales

Durante la caída, los cristales chocan entre sí.

Si su superficie está ligeramente húmeda o pegajosa, pueden adherirse y formar un agregado.

La unión es más frecuente cuando la temperatura del aire se aproxima a 0 °C.

En esas condiciones:

  • La superficie puede presentar una película muy fina de agua.
  • Los cristales se deforman con mayor facilidad.
  • Aumenta la adherencia.
  • Se forman copos grandes y húmedos.

Cuando el aire es muy frío y seco, los cristales suelen permanecer más separados y la nieve resulta ligera.

Qué es la acreción

La acreción ocurre cuando gotas de agua sobreenfriada chocan contra un cristal y se congelan sobre él.

La superficie deja de ser lisa y comienza a cubrirse de pequeñas protuberancias.

Si el proceso continúa, la forma original puede quedar completamente oculta.

El cristal se transforma entonces en un gránulo blanquecino conocido como nieve granulada o graupel.

Diferencia entre nieve, graupel y granizo

PrecipitaciónCómo se formaAspecto
NieveCrecimiento y unión de cristales de hieloCopos ligeros y cristalinos
GraupelGotas sobreenfriadas se congelan sobre un cristalBolitas blancas, blandas y opacas
GranizoHielo que crece dentro de fuertes corrientes de tormentaBolas duras, compactas y a veces con capas
AguanieveMezcla o transformación parcial entre nieve y lluviaCopos húmedos y gotas
Gránulos de hieloGotas o nieve fundida que vuelven a congelarseBolitas duras y transparentes

El graupel puede confundirse con granizo pequeño, pero suele ser más blando y se rompe con facilidad.

Por qué no hay dos copos exactamente iguales

La frase de que no existen dos copos iguales expresa una idea razonable, aunque no puede comprobarse individualmente para toda la nieve que ha caído.

Cada cristal atraviesa un recorrido distinto dentro de la nube.

Durante ese viaje experimenta cambios en:

  • Temperatura.
  • Humedad.
  • Presión.
  • Velocidad del aire.
  • Concentración de vapor.
  • Colisiones.
  • Tiempo de crecimiento.
  • Orientación.

Una diferencia mínima modifica la siguiente etapa del desarrollo.

Cuanto más complejo es el cristal, más improbable resulta que otro reproduzca todos sus detalles.

Los copos sencillos sí pueden parecer casi idénticos

Las formas más básicas pueden resultar muy parecidas.

Dos pequeños prismas hexagonales formados bajo condiciones estables pueden presentar dimensiones casi iguales.

La diversidad aumenta cuando aparecen ramas, puntas, cavidades y deformaciones.

La afirmación de que cada copo es único se aplica especialmente a los cristales naturales complejos, no a la imposibilidad absoluta de que existan dos estructuras microscópicas semejantes.

Cómo cae un copo de nieve

Cuando el cristal alcanza suficiente tamaño, la gravedad comienza a vencer a las corrientes ascendentes que lo mantenían suspendido.

La caída no suele ser recta.

El copo puede:

  • Girar.
  • Balancearse.
  • Descender en espiral.
  • Ser elevado de nuevo por una corriente.
  • Chocar con otros cristales.
  • Romperse.
  • Fundirse parcialmente.
  • Volver a congelarse.

Su velocidad depende del tamaño, la forma y la densidad.

Los cristales planos caen más despacio que los gránulos compactos porque ofrecen mayor resistencia al aire.

Por qué los copos parecen flotar

La nieve tiene una densidad muy baja y una superficie relativamente grande.

El aire ejerce resistencia sobre cada cristal y reduce su velocidad de descenso.

Las corrientes ascendentes pueden sostenerlo durante bastante tiempo o devolverlo a zonas superiores de la nube.

Ese movimiento prolonga el crecimiento y permite que atraviese ambientes diferentes.

Qué debe ocurrir para que la nieve llegue al suelo

No basta con que se formen cristales dentro de la nube.

Entre la nube y el terreno debe existir una capa de aire suficientemente fría.

Pueden darse varias situaciones:

Perfil de temperaturaResultado probable
Aire frío desde la nube hasta el sueloNieve
Capa cálida profunda bajo la nubeLluvia
Fusión parcial antes de llegarAguanieve
Fusión completa y recongelación posteriorGránulos de hielo
Gotas líquidas que se congelan al tocar el sueloLluvia helada

La temperatura medida al nivel del suelo no explica por sí sola qué precipitación caerá. Importa todo el perfil atmosférico.

Puede nevar con temperaturas superiores a 0 °C

Sí, puede nevar cuando el termómetro marca uno, dos o incluso algunos grados positivos cerca del suelo.

Los copos necesitan tiempo y energía para fundirse.

Si la capa templada es poco profunda o el aire es seco, pueden alcanzar el terreno antes de desaparecer.

La evaporación y la fusión absorben calor, lo que puede enfriar el aire y favorecer que la nevada continúe.

Sin embargo, la acumulación sobre el suelo resulta más difícil cuando la superficie está caliente.

Por qué algunas nevadas dejan copos grandes

Los copos grandes suelen formarse cuando:

  • La temperatura está próxima al punto de congelación.
  • Existe abundante humedad.
  • Los cristales se adhieren con facilidad.
  • El viento no los rompe.
  • La capa fría alcanza el suelo.

Estos copos no suelen ser un único cristal gigante. Son agrupaciones de varios cristales.

La nieve producida a temperaturas muy bajas tiende a ser más fina, seca y suelta.

Nieve seca y nieve húmeda

CaracterísticaNieve secaNieve húmeda
Temperatura habitualMuy por debajo de 0 °CPróxima a 0 °C
Contenido de agua líquidaMuy reducidoMayor
TexturaLigera y sueltaPesada y pegajosa
Forma bolasCon dificultadCon facilidad
Se adhiere a superficiesMenosMás
Peso sobre tejados y árbolesMenorMayor

La nieve húmeda puede causar más daños en árboles, líneas eléctricas y estructuras porque pesa más y se pega con facilidad.

Por qué la nieve es blanca

El hielo puro puede ser transparente, pero un manto de nieve contiene innumerables superficies y espacios de aire.

La luz entra, se refleja y cambia de dirección muchas veces entre los cristales.

Las distintas longitudes de onda visibles se dispersan de manera semejante, por lo que la combinación se percibe como blanca.

Cuando la nieve se compacta y pierde aire puede volverse más transparente o adquirir tonos azulados.

Por qué algunos copos brillan

Las caras planas de los cristales actúan como diminutos espejos.

Cuando reciben luz solar o artificial con el ángulo adecuado, producen destellos.

Una superficie nevada contiene millones de cristales orientados de maneras diferentes. Cada uno refleja la luz en un instante distinto.

El resultado es el brillo cambiante que se observa al mover la cabeza o caminar.

Cómo influye el viento

El viento transporta los cristales dentro y fuera de la nube.

Puede:

  • Prolongar su recorrido.
  • Llevarlos a zonas más húmedas.
  • Romper ramas delicadas.
  • Favorecer colisiones.
  • Unir varios cristales.
  • Sublimar parte del hielo.
  • Acumular nieve en determinadas zonas.

Los copos muy ramificados son especialmente sensibles a las turbulencias.

Un viento fuerte puede fragmentarlos y producir nieve compuesta por piezas irregulares.

Qué ocurre con un copo después de caer

La historia del copo no termina al tocar el suelo.

Puede:

  • Mantener su estructura durante un tiempo.
  • Fundirse.
  • Sublimarse.
  • Romperse.
  • Compactarse.
  • Volver a congelarse.
  • Transformarse en hielo.
  • Incorporarse a un glaciar.

Dentro de un manto de nieve, los cristales continúan cambiando.

La presión, las variaciones de temperatura y el movimiento del vapor modifican su tamaño y su forma.

Cómo se transforma la nieve en hielo

Cuando la nieve permanece durante mucho tiempo, las capas nuevas comprimen a las antiguas.

Los cristales pierden sus formas originales y se reorganizan.

El proceso general es:

  1. Acumulación de nieve.
  2. Compactación.
  3. Reducción de los espacios de aire.
  4. Formación de nieve granulada antigua.
  5. Transformación en neviza.
  6. Aparición de hielo glaciar.

En regiones frías, este proceso puede crear glaciares y mantos de hielo.

Diferencia entre escarcha y copos de nieve

La escarcha se forma sobre una superficie fría.

El vapor de agua del aire se deposita directamente como hielo sobre:

  • Plantas.
  • Vehículos.
  • Suelos.
  • Cristales.
  • Tejados.

Los copos de nieve se originan dentro de una nube y caen como precipitación.

Ambos procesos pueden producir cristales hexagonales, pero ocurren en lugares diferentes.

Diferencia entre nieve y hielo atmosférico

No toda precipitación congelada es nieve.

  • La nieve está compuesta por cristales formados principalmente a partir de vapor.
  • Los gránulos de hielo proceden de gotas o partículas fundidas que vuelven a congelarse.
  • El granizo crece dentro de tormentas intensas.
  • La lluvia helada cae como líquido y se congela al tocar superficies frías.
  • El graupel aparece cuando gotas sobreenfriadas recubren un cristal.

Identificar cada tipo ayuda a comprender el riesgo que puede producir en carreteras, cultivos y construcciones.

Cómo se estudian los copos de nieve

Los cristales pueden analizarse mediante:

  • Microscopios.
  • Cámaras de alta velocidad.
  • Fotografía macro.
  • Cámaras frigoríficas.
  • Simulaciones informáticas.
  • Sensores meteorológicos.
  • Radares.
  • Observaciones dentro de las nubes.

Los laboratorios pueden reproducir determinadas temperaturas y humedades para observar qué formas aparecen.

Estos experimentos confirman que pequeños cambios ambientales generan grandes diferencias en la geometría.

Se pueden fabricar copos de nieve

Es posible producir cristales de hielo en condiciones controladas.

Para ello se necesita:

  • Aire frío.
  • Vapor de agua.
  • Una partícula o superficie de nucleación.
  • Control preciso de la humedad.
  • Tiempo suficiente.

También puede producirse nieve artificial para pistas de esquí, pero no se forma del mismo modo que los cristales atmosféricos más complejos.

Las máquinas pulverizan pequeñas gotas de agua que se congelan antes de llegar al suelo. El resultado suele ser más compacto y redondeado que la nieve natural.

Nieve natural y nieve artificial

CaracterísticaNieve naturalNieve artificial
OrigenCristales formados dentro de las nubesGotas pulverizadas y congeladas
EstructuraPlacas, estrellas, columnas y agregadosGránulos más compactos
DensidadVariable, a menudo bajaNormalmente mayor
TexturaPuede ser muy ligeraSuele ser más dura
Duración en el sueloDepende del tipoPuede resistir mejor el uso
Condiciones necesariasNubes frías y húmedasTemperatura y humedad adecuadas en superficie

Ambas están formadas por agua congelada, pero su proceso de formación y su estructura son distintos.

Claves para recordar cómo se forman los copos

Los puntos esenciales son:

  • Nacen dentro de nubes frías.
  • Comienzan alrededor de una partícula microscópica.
  • Crecen al recibir vapor de agua.
  • Su estructura molecular produce seis lados.
  • La temperatura controla si crecen como placas o columnas.
  • La humedad determina cuánto se ramifican.
  • Pueden unirse a otros cristales.
  • Deben atravesar aire suficientemente frío para llegar como nieve.

La secuencia puede memorizarse así:

Núcleo, cristal, seis lados, crecimiento, caída y nieve.

Confusiones frecuentes

La nieve no es lluvia congelada

La mayoría de los cristales se forma directamente dentro de la nube a partir de vapor y hielo.

La lluvia que se congela puede producir otros tipos de precipitación.

Todos los copos no tienen forma de estrella

Muchos son columnas, placas sencillas, agujas, gránulos o agrupaciones irregulares.

Los copos grandes no son cristales gigantes

Suelen ser agregados de numerosos cristales unidos.

El frío extremo no siempre produce más nieve

El aire muy frío puede contener poca humedad. Sin vapor suficiente, la nevada será débil o no se producirá.

La forma no depende solo de la temperatura del suelo

El cristal se desarrolla dentro de la nube y atraviesa diferentes capas antes de llegar.

La simetría no significa perfección

Los seis brazos crecen bajo condiciones parecidas, pero las colisiones y las turbulencias producen diferencias.

Los copos de nieve se forman cuando el vapor de agua se ordena alrededor de un diminuto núcleo y construye un cristal hexagonal dentro de una nube fría. Su belleza no procede de un molde fijo, sino de una sucesión de cambios casi imperceptibles de temperatura y humedad. Cada rama conserva así una parte del viaje realizado por el copo: una historia atmosférica escrita en hielo que desaparece en cuanto cambia el ambiente.

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