Nuvem (dolatimnubes) é um conjunto visível de partículas diminutas degelo ouágua em seu estado líquido ou ainda de ambos ao mesmo tempo (mistas), que se encontram em suspensão naatmosfera, após terem secondensado ou liquefeito em virtude de fenómenos atmosféricos. A nuvem pode também conter partículas de água líquida ou de gelo em maiores dimensões e partículas procedentes, por exemplo, de vapores industriais, de fumaças ou de poeiras.
As nuvens apresentam diversas formas, que variam dependendo essencialmente da natureza, dimensões, número e distribuição espacial das partículas que a constituem e das correntes deventos atmosféricos. A forma e cor da nuvem depende da intensidade e da cor da luz que a nuvem recebe, bem como das posições relativas ocupadas pelo observador e da fonte de luz (sol, lua,raios) em relação à nuvem.
Estudos de nuvens antigas não foram feitos isoladamente, mas foram observados em combinação com outros elementosclimáticos e até mesmo outras ciências naturais. Por volta de 340 a.C, o filósofo gregoAristóteles escreveuMeteorologia, obra que representava a soma do conhecimento da época sobre as ciências naturais, incluindo o tempo e o clima. Pela primeira vez, a precipitação e as nuvens de onde vinha a precipitação foram chamadas de meteoros, que se originou da palavra gregameteoros, que significa 'alto no céu'. Dessa palavra surgiu o termo modernometeorologia, o estudo das nuvens e do clima. AMeteorologia se baseava na intuição e na observação simples, mas não no que hoje é considerado o método científico. No entanto, foi o primeiro trabalho conhecido que tentou tratar uma ampla gama de tópicos meteorológicos de forma sistemática, especialmente ociclo hidrológico.[2]
Após séculos de teorias especulativas sobre a formação e o comportamento das nuvens, os primeiros estudos verdadeiramente científicos foram realizados porLuke Howard na Inglaterra eJean-Baptiste Lamarck na França. Howard era um observador metódico com um forte embasamento na língua latina, e usou sua experiência para classificar os vários tipos de nuvens troposféricas durante 1802. Ele acreditava que as formas mutáveis de nuvens no céu poderiam abrir a chave para a previsão do tempo. Lamarck havia trabalhado de forma independente na classificação de nuvens no mesmo ano e surgiu com um esquema de nomenclatura diferente que não impressionou nem mesmo em seu país natal, aFrança, porque usava nomes franceses incomuns para os tipos de nuvem. Seu sistema de nomenclatura incluía 12 categorias de nuvens, com nomes como (traduzido do francês) nuvens nebulosas, nuvens manchadas e nuvens semelhantes a vassouras. Em contraste, Howard usou o latim universalmente aceito, que pegou rapidamente depois de ser publicado em 1803.[3] Como um sinal da popularidade do esquema de nomenclatura, o dramaturgo e poeta alemãoJohann Wolfgang von Goethe compôs quatro poemas sobre nuvens, dedicando-os a Howard. Uma elaboração do sistema de Howard foi finalmente adotada formalmente pela Conferência Meteorológica Internacional em 1891.[3] Este sistema cobria apenas os tipos de nuvens troposféricas, mas a descoberta de nuvens acima da troposfera durante o final do século 19 eventualmente levou à criação de esquemas de classificação separados usando nomes comuns para essas nuvens muito altas, que ainda eram amplamente semelhantes a algumas formas de nuvem identificadas na troposfera.[4]
As nuvens são constituídas por gotículas de água condensada, oriunda da evaporação da água na superfície do planeta, ou cristais de gelo que se formam em torno de núcleos microscópicos, geralmente de poeira suspensa naatmosfera.
Após formadas, as nuvens podem ser transportadas pelovento, tanto no sentido ascendente quanto descendente. Quando a nuvem é forçada a se elevar ocorre um resfriamento e as gotículas de água podem ser total ou parcialmente congeladas. Quando os ventos forçam a nuvem para baixo ela pode se dissipar pelaevaporação das gotículas de água. A constituição da nuvem depende, então, de sua temperatura e altitude, podendo ser constituídas por gotículas de água e cristais de gelo ou, exclusivamente, por cristais de gelo em suspensão no ar úmido.
As nuvens terrestres podem ser encontradas em quase toda a homosfera, que inclui a troposfera, a estratosfera e a mesosfera. Dentro dessas camadas daatmosfera, o ar pode se tornar saturado como resultado de ser resfriado ao seuponto de orvalho ou por ter adicionado umidade de uma fonte adjacente.[5] Neste último caso, a saturação ocorre quando o ponto de orvalho é elevado à temperatura do ar ambiente.
Oresfriamento adiabático ocorre quando um ou mais dos três agentes de elevação possíveis - convectivo, ciclônico / frontal ou orográfico - fazem com que uma parcela de ar contendo vapor d'água invisível suba e resfrie até seu ponto de orvalho, a temperatura na qual o ar se torna saturado. O principal mecanismo por trás desse processo é o resfriamento adiabático.[6] À medida que o ar é resfriado até seu ponto de orvalho e fica saturado, o vapor d'água normalmente se condensa para formar gotas de nuvem. Essa condensação normalmente ocorre emnúcleos de condensação de nuvem, como partículas desal ou poeira, que são pequenas o suficiente para serem mantidas no alto pelacirculação normal do ar.[7][8]
Um agente é o movimento convectivo do ar para cima, causado pelo aquecimento solar diurno ao nível da superfície.[7] A instabilidade da massa de ar permite a formação de nuvens cumuliformes que podem produzir chuvas se o ar for suficientemente úmido.[9] Em ocasiões moderadamente raras, a elevação convectiva pode ser poderosa o suficiente para penetrar na tropopausa e empurrar o topo da nuvem para a estratosfera.[10]
A sustentação frontal eciclônica ocorre quando o ar estável é forçado para cima nasfrentes climáticas e em torno dos centros de baixa pressão por um processo denominadoconvergência.[11]Frentes quentes associadas a ciclones extratropicais tendem a gerar nuvens principalmente cirriformes e estratiformes em uma área ampla, a menos que a massa de ar quente que se aproxima seja instável, caso em que cúmulos congestos ou nuvens cúmulos-nimbos geralmente estão embutidos na principal camada de nuvens precipitantes.[12] Asfrentes frias geralmente se movem mais rapidamente e geram uma linha mais estreita de nuvens, que são principalmente estratocumuliformes, cumuliformes ou cumulonimbiformes, dependendo da estabilidade da massa de ar quente logo à frente da frente.[13]
Ocrepúsculo da noite com vento reforçado pelo ângulo do Sol pode imitar visualmente um tornado resultante deelevação orográfica
Uma terceira fonte de sustentação é a circulação do vento, forçando o ar sobre uma barreira física, como umamontanha (elevação orográfica).[7] Se o ar é geralmente estável, nada mais do que nuvens lenticulares se formam. No entanto, se o ar ficar suficientemente úmido e instável, podem ocorrer chuvas orográficas outrovoadas.[14]
Junto com o resfriamento adiabático que requer um agente de elevação, existem três mecanismos não adiabáticos principais para baixar a temperatura do ar até seu ponto de orvalho. O resfriamento condutivo, radiativo e evaporativo não requer mecanismo de levantamento e pode causar condensação no nível da superfície, resultando na formação denevoeiro.[15][16][17]
Várias fontes principais de vapor d'água podem ser adicionadas ao ar como forma de atingir a saturação sem qualquer processo de resfriamento: água ou solo úmido,[18][5][19] precipitação ouvirga[20] etranspiração das plantas.[21]
A tabela a seguir é muito ampla. Ele se baseia em vários métodos de classificação de nuvens, tanto formais quanto informais, usados em diferentes níveis dahomosfera da Terra por várias autoridades citadas.[22][23][24][25][4] Apesar de algumas diferenças na nomenclatura, os esquemas de classificação vistos neste artigo podem ser combinados usando uma classificação cruzada informal de formas físicas e níveis de altitude para derivar os 10 gêneros troposféricos, onevoeiro e aneblina que se formam no nível da superfície e vários outros principais tipos acima da troposfera. O gênerocumulus inclui quatro espécies que indicam o tamanho vertical e a estrutura que pode afetar as formas e os níveis. Esta tabela não deve ser vista como uma classificação estrita ou singular, mas como uma ilustração de como os vários tipos principais de nuvens estão relacionados entre si e definidos por meio de uma gama completa de níveis de altitude da superfície da Terra até a "borda do espaço".
Estratiformes - nuvens de desenvolvimento horizontal, cobrindo grandeárea; apresentam poucaespessura; dão origem a precipitação de caráter leve e contínuo.
Estratocumuliformes - nuvens de desenvolvimento horizontal, sob a forma de rolos ou ondulações.
Cumuliformes e cumulonimbiformes - nuvens de desenvolvimento vertical, em grande extensão; surgem isoladas; dão origem a precipitação forte, em pancadas e localizadas.[22]
Cirriformes -nuvens de desenvolvimento horizontal. São fibrosas, de aspecto frágil e ocupam as altas atmosferas. São formadas por cristais degelo minúsculos e não dão origem aprecipitação; porém elas sãofortes indicativos deprecipitação.
De acordo com o Atlas Internacional de Nuvens da OMM (Organização Meteorológica Mundial) existem três estágios ou grupo de alturas de nuvens:
Altas - base acima de 6 km de altura - constituídas por nuvens sólidas.
Médias - base entre 2 e 4 km de altura nos polos, entre 2 e 7 km em latitudes médias, e entre 2 e 8 km no equador - podem ser nuvens líquidas ou mistas.
Baixas - base até 2 km de altura - constituídas de nuvens líquidas. Nuvens baixas a médias verticalmente desenvolvidas, podem alcançar altitudes de cerca de 3 km.
Classificação da nuvem troposférica por altitude de ocorrência: os gêneros de múltiplos níveis e verticais não limitados a um único nível de altitude incluemnimbostratus,cumulonimbus e algumas das espécies maiores decumulus.
Altas: Cirriformes, estratocumuliformes e estratiformes
Cirrus (Ci): aspecto delicado, sedoso ou fibroso, cor branca brilhante. Ficam a 8 mil metros de altitude, numa temperatura a 0 °C. Por isso são constituídas de microscópicos cristais degelo.
Cirrocumulus (Cc): delgadas, agrupam-se num padrão regular. São compostas de elementos extremamente pequenos e em forma de grãos e rugas. Servem para indicar a base de corrente de jato eturbulência.
Cirrostratus (Cs): em forma de um véu quase transparente, fino e esbranquiçado, que não oculta o sol ou a lua, e por isso dão origem ao fenômeno de halo (fotometeoro). Localizam-se logo abaixo dos Cirrus e também são formados por cristais de gelo.
Altostratus (As): camadas cinzentas ou azuladas, muitas vezes associadas aaltocumulus; são compostas de gotículas superesfriadas e cristais de gelo; não formam halo, pois encobrem o sol de modo a "filtrar" sua luz; dão origem a precipitação leve e contínua.
Altocumulus (Ac): lençol ou camada de nuvens brancas ou cinzentas, tendo geralmente sombras próprias. Constituem o chamado "céu encarneirado".
Stratus (St): muito baixas, em camadas uniformes e suaves, cor cinza; coladas à superfície são o nevoeiro; apresentam topo uniforme (ar estável) e produzem chuvisco (garoa). Quando se apresentam fraccionadas são chamadas fractostratus (Fs).
Stratocumulus (Sc): lençol contínuo ou descontínuo, de cor cinza ou esbranquiçada, tendo sempre partes escuras. Quando emvoo, háturbulência dentro da nuvem.
Desenvolvimento vertical médio: Estratiformes e cumuliformes
Nimbostratus (Ns): aspecto amorfo, base difusa e baixa, muito espessa, escura ou cinzenta; produz precipitação intermitente e mais ou menos intensa.
Cumulus (Cu): contornos bem definidos, assemelham-se a couve-flor; máxima frequência sobre a terra de dia e sobre a água de noite. Podem ser orográficas ou térmicas (convectivas); apresentam precipitação em forma de pancadas; correntes convectivas. Quando se apresentam fraccionadas são chamadas fractocumulus (Fc), que são de alturas baixas. As muito desenvolvidas são chamadas cumulus congestus, que são grande desenvolvimento vertical. São sinal de bom tempo.
Grande desenvolvimento vertical: Cumulonimbiformes
Cumulonimbus (Cb): nuvem de trovoada; base entre 600 e 2 000 m, com topos chegando a 12 e 15 km de altura, sendo a média entre 4 e 9 km; são formadas por gotas d'água, cristais de gelo, gotas superesfriadas, flocos de neve e granizo. Se apresentarem forma de bigorna, são Cumulonimbus Incus: o topo apresenta expansão horizontal devido aos ventos superiores, lembrando a forma de uma bigorna de ferreiro, e é formado por cristais de gelo, sendo nuvens do tipo Cirrostratus (Cs).
A cobertura de nuvens foi vista na maioria dos outros planetas doSistema Solar. As nuvens espessas deVênus são compostas dedióxido de enxofre (devido à atividade vulcânica) e parecem ser quase inteiramente estratiformes.[26] Elas são dispostas em três camadas principais em altitudes de 45 a 65 km, que obscurecem a superfície doplaneta e podem produzirvirga. Nenhum tipo cumuliforme incorporado foi identificado, mas as formações de ondas estratocumuliformes quebradas às vezes são vistas na camada superior, revelando nuvens de camadas mais contínuas por baixo.[27] EmMarte, noctilucente, cirrus, cirrocumulus e stratocumulus compostos de água gelada foram detectados principalmente perto dos polos.[28][29] Névoa gelada também foi detectada em Marte.[30]
TantoJúpiter quantoSaturno têm um conjunto externo de nuvens cirriformes composto de amônia,[31][32] uma camada de neblina estratiforme intermediária feita dehidrossulfeto de amônio e um conjunto interno de nuvens de águacúmulos.[33][34]Cumulonimbus incorporados são conhecidos por existirem perto daGrande Mancha Vermelha emJúpiter.[35][36] Os mesmos tipos de categoria podem ser encontrados cobrindoUrano eNetuno, mas são todos compostos demetano.[37][38][39][40][41][42] A lua de SaturnoTitã tem cirros que se acredita serem compostos principalmente de metano.[43][44] A missão SaturnoCassini-Huygens descobriu evidências de nuvens estratosféricas polares[45] e um ciclo de metano em Titã, incluindo lagos perto dos polos e canais fluviais na superfície da lua.[46]
Alguns planetas fora do Sistema Solar são conhecidos por terem nuvens atmosféricas. Em outubro de 2013, a detecção de nuvens opticamente espessas de alta altitude naatmosfera do exoplanetaKepler-7b foi anunciada,[47][48] e, em dezembro de 2013, nas atmosferas deGJ 436 b eGJ 1214 b.[49][50][51][52]
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