Como os cristais de gelo crescem nas nuvens?
Você sabia que é comum a presença de gelo em muitas nuvens? O processo de Bergeron é um dos fatores que explica o crescimento do gelo em algumas nuvens.
A nuvens podem ser classificadas como frias ou quentes. As nuvens quentes são aquelas que se formam em locais com temperaturas acima de 0ºC. As nuvens frias se dividem em outras duas subcategorias: as de fase mista e as glaciadas.
As nuvens frias glaciadas são aquelas formadas somente por gelo. Estas nuvens se formam no alto da troposfera, onde as temperaturas estão abaixo de -40ºC. As nuvens frias de fase mista também possuem gelo, mas há também a presença de água líquida super-resfriada.
Entre as temperaturas de 0ºC até -40ºC a água líquida não congela instantaneamente e, por isto, nuvens que possuem estas temperaturas são chamadas de nuvens de fase mista por conterem água líquida super-resfriada e gelo ao mesmo tempo. Nuvens de tempestade (cumulunimbus) são um exemplo de nuvens frias de fase mista, pois da base da nuvem até o topo há uma variação entre 5ºC até -70ºC, respectivamente.
O processo de Bergeron se aplica as nuvens frias de fase mista. Entre 0ºC e -40ºC existem muitas partículas de água e poucas partículas de gelo (normalmente, cristais de gelo). Devido ao grande número de partículas líquidas, dizemos que o ar está saturado com relação a água líquida. Mas o que isso significa? Quando o ar está saturado com relação a água líquida significa que ele está em equilíbrio, ou seja, quando uma molécula de água líquida se converter em vapor, uma de vapor se transforma em água líquida e vice-versa.
Porém, temos ainda a presença do gelo! Devido a mistura de água líquida super-resfriada e gelo, as regiões da nuvem com temperaturas de 0ºC a -40ºC estão com o ar super-saturado com relação ao gelo. O que significa? Significa que mais moléculas de vapor d’água se tornam gelo (deposição) do que o de gelo se tornam vapor (sublimação), ou seja, tem mais gás indo pra fase sólida do que da fase sólida por gasoso.
Portanto, os cristais de gelo crescem pela deposição (transformação de um gás diretamente para o estado sólido). A presença da água líquida super-resfriada é essencial para que este processo seja intensificado. Isto porque é muito mais fácil que uma molécula de água escape da gotícula do que do gelo. As gotículas de água super-resfriada vão cedendo moléculas para o ambiente e o ambiente cede para os cristais de gelo. Este é o processo de Bergeron! Complexo? Veja a imagem abaixo:
Então, da próxima vez que você olhar para uma tempestade, lembre-se: estas nuvens possuem uma fase mista onde há água super-resfriada e gelo. As gotículas perdem moléculas para o ar que está saturado com relação a água líquida. Algumas destas moléculas se depositam nos cristais de gelo e ficam aprisionadas. O gelo cede pouca ou nenhuma molécula de volta ao ar. Portanto, o cristal de gelo passa a ter um saldo positivo de massa e cresce, enquanto as gotículas diminuem e até chegam a evaporar completamente.