Em Agosto, publicámos uma fotografia de algumas nuvens estranhas e raras conhecidas como nuvens da Glória da Manhã sem fornecer uma explicação de como se formam. Em resposta ao interesse dos leitores, seguimos com o meteorologista Roger Smith da Universidade de Munique, que estudou a sua formação.
“Ao longo dos anos desenvolvemos uma boa compreensão das mesmas”, disse Smith. “Já não é um mistério, mas ainda assim muito espectacular”
O fenómeno da Glória da Manhã é o resultado da configuração particular da terra e do mar na Península do Cabo Iorque, numa parte remota da Austrália. A península afunila de cerca de 350 milhas de largura a 60 milhas à medida que se estende para norte entre o Golfo de Carpentaria a oeste e o Mar de Coral a leste. Os ventos alísios de leste empurram a brisa marítima através da península durante o dia, que se encontra com a brisa marítima da costa oeste no final da tarde. A colisão produz uma perturbação das ondas que se deslocam para o interior em direcção ao sudoeste que é uma parte chave da formação de nuvens.
Asso que o ar húmido do mar é elevado até à crista das ondas, arrefece e a condensação forma uma nuvem. Por vezes há apenas uma onda, mas Smith já viu até 10 juntos numa série.
“Se olharmos para as nuvens, parece que elas estão a rolar para trás”, disse Smith. “Mas de facto as nuvens são continuamente formadas na borda da frente e continuamente erodidas na borda de fuga. Isto dá uma aparência de rolagem”
Estas nuvens ocorrem noutro lugar, incluindo Munique, onde se formam cerca de uma vez numa década. O Cabo York é único porque acontece regularmente no outono acima da pequena cidade de Burketown. E também aí podem ser particularmente impressionantes, crescendo até 600 milhas de comprimento. Os pilotos voam para a área todos os anos, esperando ver as intrigantes nuvens.
Não há muitos cientistas que as estudem, ou realmente quaisquer nuvens estranhas, porque a sua própria raridade torna-as relativamente pouco importantes para estudar a precipitação ou o clima. Assim, muitas vezes, a sua formação é mal compreendida.
“É difícil obter financiamento para estudar algo que tenha um aspecto limpo”, disse o físico das nuvens Patrick Chuang da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.
Nas páginas seguintes, reunimos fotografias de alguns dos mais estranhos e belos tipos de nuvens e pedimos aos cientistas que nos ajudassem a compreender como se formam.
Images: Acima: Ulliver/Wikimedia Commons. Abaixo: Mick Petroff/APOD
Known as mammatus clouds, estas estranhas formações de bolsas ocorrem frequentemente em associação com uma trovoada. Têm sido vistas em muitos lugares, incluindo o centro-oeste dos Estados Unidos.
“São algumas nuvens de aspecto seriamente estranho”, disse o físico das nuvens Patrick Chuang.
Mas os cientistas têm algumas teorias sobre nuvens de mamute. Outro físico de nuvens, Daniel Breed, do Centro Nacional de Investigação Atmosférica, diz que a chave é a flutuabilidade e a convecção do ar.
“São como que uma convecção invertida”, disse Breed.
Convecção é como uma bolha flutuante, disse ele. Nas nuvens de mamutus, a evaporação provoca bolsas de flutuabilidade negativa à medida que arrefece o ar dentro da nuvem. Isto faz com que as nuvens se ensopem para baixo em vez de subirem como nuvens de cúmulo, e acabam por ser como bolhas de cabeça para baixo.
A razão pela qual são suaves é a estrutura térmica logo abaixo delas. A velocidade a que a temperatura desce com o aumento da altura, conhecida como a “taxa de lapso”, precisa de estar próxima da neutralidade, disse ele. Por outras palavras, se se colocar uma pequena bolha de ar quente num determinado ponto, não sobe nem desce muito – não entra nem sai calor. Isto é típico da estrutura térmica das trovoadas. Sem estas circunstâncias, obter-se-iam nuvens mais comuns com aspecto de farrapos ou wisps nublados a sair.
“Onde quer que surjam trovoadas, isso pode certamente acontecer”, disse a raça. “Não é preciso ter trovoadas, mas é preciso ter condições atmosféricas com alguma flutuabilidade”
Imagens: Acima: Flickr/3d_king. Em baixo: Flickr/turbojoe. 2) Flickr/corbojoe. 3) Flickr/nebraskasc.
ÀÀs vezes comparadas a OVNIs, As nuvens lenticulares são geralmente criadas por ondas de gravidade. Chuang evoca amortecedores soltos para descrever o que são ondas de gravidade.
“Pega-se no Cadillac da avó e conduz-se sobre uma lomba de velocidade, e depois sobe e desce durante algum tempo”, disse ele. “A razão pela qual desce é por causa da gravidade, e depois há molas na suspensão que o empurram para cima”
No caso de nuvens lenticulares, a lomba de velocidade é normalmente algum tipo de topografia, como uma montanha, que se interpõe no caminho do fluxo de ar. À medida que o ar desce pela encosta da montanha, tende a sobrevoar e depois volta a subir. Oscila assim durante algum tempo, e na parte ascendente das ondas, as nuvens formam-se à medida que o ar arrefece.
“As nuvens marcam a parte mais alta da oscilação”, disse Chuang.
Nuvens lenticulares também podem ser causadas por outras pancadas de velocidade, tais como trovoadas altas, mas como se formam frequentemente nos lados descendentes das montanhas, são também conhecidas como nuvens de sotavento, nuvens de ondas ou nuvens de ondas de sotavento.
Uma cadeia de montanhas pode formar uma série de nuvens de ondas longas, mas se a colisão de velocidade for mais isolada, como uma única montanha, o resultado pode ser nuvens de forma oval que se parecem com OVNIs. Por vezes formam-se múltiplas ovais que se parecem com uma pilha de pires.
“Gosto de nuvens de ondas porque as vejo tantas vezes aqui”, disse a Raça de Boulder, Colorado, onde está NCAR. “Tenho muitos favoritos, mas este é o que tenho no meu protector de ecrã”. (Abaixo).
Imagens: Acima: Flickr/cardiffjackie. Em baixo: 1) Daniel Breed. 2) Betsy Mason, Wired.com. 3) NCAR/UCAR.
Estas nuvens loucas que se parecem com uma fila de ondas de choque são conhecidas como Kelvin-Ondas de Helmholz. Formam-se quando duas camadas de ar ou líquido de densidades diferentes passam uma pela outra a velocidades diferentes, criando tosquia no limite.
“Pode ser como azeite e vinagre”, disse Chuang. “No oceano, o topo é quente e o fundo é realmente frio”. É como uma fina camada de óleo sobre uma grande poça de água”
Quando estas duas camadas se movem uma para a outra, forma-se uma instabilidade Kelvin-Helmholz que é como uma onda. Partes do limite movem-se para cima e partes movem-se para baixo. Como uma camada se move mais depressa do que a outra, o cisalhamento faz com que o topo das ondas se mova horizontalmente, formando o que parece ser uma onda oceânica a bater na praia.
“É realmente como quebrar ondas”, disse Chuang. “Uma onda quebra-se quando a água em cima se move muito mais depressa do que a água em baixo que se acumula sobre si mesma”
Images: Acima: UCAR/NCAR. Em baixo: 1) Mila Zincova/Wikimedia commons. 2) UCAR/NCAR
Esta espectacular fotografia da erupção do Vulcão Sarychev nas Ilhas Kuril, nordeste do Japão a 12 de Junho mostra um exemplo interessante de uma nuvem de pileus. A pluma de cinza parece ter uma tampa branca lisa à medida que rompe a cobertura da nuvem acima.
Este tipo de nuvem é causado por um movimento ascendente forte e relativamente rápido. Situações onde isto ocorre incluem cabeças de trovão de crescimento rápido, erupções vulcânicas e até explosões nucleares. Em cada caso, algo empurra o ar quente e húmido para cima rapidamente.
“Vê-se muito frequentemente acima das tempestades, e isto porque o ar se move tão rapidamente lá em cima que o fluxo de ar fica perturbado acima dele”, disse a Raça. “E assim que arrefece o suficiente para que uma nuvem se forme, obtém-se estas nuvens de calotas”
Chuang diz que as nuvens de pileus parecem semelhantes às calotas lisas por vezes vistas em cima das nuvens de cúmulo, que na realidade são calotas de gelo.
“Se tiver uma convecção muito forte, empurrando rapidamente e muito alta, forma-se mais uma nuvem de gelo porque é alta o suficiente para os cristais congelarem”, disse Chuang. “Não é nada mais misterioso do que coisas a congelar”
Image: NASA
Conhecemos nuvens noctilucentes aqui na Wired Science em Julho, quando as estranhas nuvens brilhantes começaram a aparecer sobre os Estados Unidos e a Europa, muito mais a sul do que normalmente eram vistas.
Estas nuvens “nocturnas brilhantes” são formadas por gelo no limite da atmosfera e do espaço da Terra, a 50 milhas de altura. Brilham porque são tão altas que permanecem iluminadas pelo sol, mesmo depois de este ter descido abaixo do horizonte. Não é claro porque é que estas nuvens migraram para baixo dos pólos, ou porque é que mais delas estão a aparecer também nas regiões polares, e a brilhar mais brilhantemente.
Ninguém tem a certeza, mas a maioria das respostas parece apontar para a mudança atmosférica global causada pelo homem.
As nuvens formam-se a temperaturas em torno de menos-230 graus Fahrenheit, quando o pó sopra de baixo ou cai na atmosfera a partir do espaço fornece superfícies para que o vapor de água se condense e congele. Neste momento, durante o Verão do hemisfério norte, a atmosfera está a aquecer e a expandir-se. Na extremidade exterior da atmosfera, isso significa na verdade que está a ficar mais fria porque é empurrada mais para o espaço.
“A teoria dominante e a explicação mais plausível é que a acumulação de CO2, a 50 milhas acima da superfície, causaria a diminuição da temperatura”, disse James Russell, cientista atmosférico da Universidade de Hampton e o principal investigador de uma missão de satélite da NASA em curso para estudar as nuvens. Ele advertiu, contudo, que as observações de temperatura permanecem inconclusivas.
Mas a verdade poderia ser muito mais complexa, e existem muitas outras teorias sobre estas nuvens.
Imagens: Acima: Mike Hollingshead, Extrema Instabilidade. Em baixo: NCAR/UCAR
Nuvens de Glória da manhã são um tipo específico e mais invulgar de nuvens de rolo, que são mais comuns, e não costumam ser tão longos.
Nuvens de ruído ocorrem tipicamente na atmosfera mais baixa, antes de uma frente de tempestade. As correntes de ar quentes na frente da tempestade empurram o ar frio para cima, que depois flui para baixo ao longo dos lados da corrente de ar. A embarcação fria em direcção a baixo, em seguida, salta um pouco para cima criando uma estrutura em forma de onda em frente à tempestade.
Na ascensão, o ar frio forma uma nuvem. A evaporação da nuvem causa um downdraft nas bordas que corrói a nuvem, formando um rolo. Se a onda continuar, uma série de nuvens de rolo, chamada de rua, pode formar.
Image: Acima: Flickr/jonnyr1. Em baixo: Flickr/tlindenbaum.
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