16. ¿Por qué el polvo y las nubes flotan en el aire?

Porque ellos son más ligeros, que el aire, es la respuesta habitual e indiscutible, de la que no queda sitio para la duda. Pero esta explicación tan simple, es totalmente errónea. Las partículas de polvo no solo no son más ligeras del aire, sino que pesan cien e incluso mil veces más.

¿Qué son las partículas de polvo? Son pequeñas partículas de otros cuerpos pesados: Trozos de piedra o de cristal, granos pequeños de carbón, madera, metal, fibras, tejidos, etc. ¿Es posible, que todos esos materiales sean más ligeros que el aire? Un simple dato, tomado de la tabla del peso específico, nos muestra que cada una de ellas pesa dos o tres veces más que el agua. El agua pesa 800 veces más que el aire. Por lo tanto, las partículas de polvo pesan más de cien o, mejor aún, de mil veces. Ahora queda clara la incongruencia de la razón expuesta al intentar explicar por que flotan las partículas en el aire.

¿Cuál es la verdadera causa? Antes de todo hay que anotar, que habitualmente apreciamos de modo incorrecto este fenómeno, pues lo concebimos como un fenómeno de flotación. Solo flotan en el aire (o en el agua) aquellos cuerpos cuyo peso no supera el peso equivalente al volumen del aire (o del líquido) desplazado. Las partículas superan significativamente este peso, por eso, no pueden flotar en el aire. Ellas no flotan, sino que «están en las nubes»; esto quiere decir bajan lentamente, debido a la resistencia del aire. Cada partícula que cae se abre camino entre las partículas de aire, empujándolas o llevándolas tras de sí. En ambos casos, las partículas consumen energía durante su caída. A mayor superficie del cuerpo, mayor es el gasto es el gasto de energía, comparando su peso. Cuando caen cuerpos grandes y pesados, no se aprecia la resistencia del aire, debido que su peso supera significativamente esta fuerza.

Pero veamos que pasa cuando el cuerpo es muy pequeño. La Geometría nos ayuda a resolver este asunto. Fácilmente notamos que al disminuir el volumen de un cuerpo la variación en la reducción del peso es mayor que la variación en la reducción de la superficie del corte transversal:

La disminución del peso es proporcional al volumen, es decir, a la tercera potencia de la reducción lineal, pero la reducción de la resistencia es proporcional a la superficie, es decir, a la segunda potencia de la reducción lineal.

El siguiente ejemplo nos aclara, lo que significa lo antedicho, en nuestro caso.

Cogemos una bola de críquet de 10 cm de diámetro y una bola pequeña, del mismo material, de 1 mm de diámetro. La proporción de sus medidas lineales equivale á 100, por que 10 cm son 100 veces 1 mm. La bola pequeña es 100 ³ veces más liviana que la mayor, es decir un millón de veces; La resistencia que encuentra en su camino a través del aire, solo es 100 ² veces mayor, es decir, diez mil veces.

Es evidente, que la bola pequeña tiene que bajar más despacio que la mayor. Más breve, la causa de que las partículas "floten" en el aire, es su «empuje», condicionado por su tamaño, y no porque parezcan más ligeras del aire. Una gota de agua con un radio de 0,001 mm cae a través del aire, regularmente con una velocidad de 0,1 mm/seg; la menor corriente de aire, es suficiente para poner obstáculos a su caída libre.

Por esta razón, en una habitación donde circula gente, hay menos precipitación de polvo durante el día que por la noche, aunque aparentemente debería suceder lo contrario: Los torbellinos que se forman en el aire detienen la precipitación; en el aire en calma, al interior de una habitación poco visitada, no existen estas corrientes de aire, por lo tanto se reduce la resistencia del mismo, lo que facilita una mayor precipitación de polvo.

Si un cubo de piedra de 1 cm de altura lo reducimos a partículas cúbicas de 0,0001 mm de lado, entonces la superficie total, con el mismo peso de la piedra, aumenta 10.000 veces, y en igual número de veces, aumenta la resistencia del aire que se opone a su movimiento. A menudo las partículas alcanzan estos tamaños y está claro, que si la resistencia crece, cambia completamente la caída.

Por la misma razón «flotan» en el aire las nubes. Hace tiempo se ha descartado la concepción de las nubes, como burbujas llenas de vapor de agua. La nube es una aglomeración de gran cantidad de partículas pequeñas de agua, pero sólo una aglomeración. Estas partículas, aunque pesan unas 800 veces más que el aire, caen poco.

Bajan a muy baja velocidad. Esta caída tan lenta, se explica del mismo modo que se hizo con las partículas, debido a que tienen una mayor superficie, comparada con su peso.

Aún la corriente del aire más débil no solo es capaz de suspender la caída lenta de las nubes, manteniéndolas al mismo nivel, sino que también las puede subir.

La causa principal, común a todos esos fenómenos, es la presencia del aire: dentro del vacío las partículas y las nubes (si existieran) caerían como caen las piedras.

Es útil agregar que la caída lenta de un paracaidista (≈5 m/segundo) pertenece a los fenómenos de orden semejante.