Por qué se forman las estelas de aviones. Fundamentos teóricos

La formación de las estelas de aviones sigue causando muchas dudas a una parte de la población desinformada y sumisa de los bulos.

Que si nos fumigan, que si deshacen las nubes y con ello las lluvias, que si los Gobiernos quieren adormecernos… ideas descabelladas, algunas hilarantes y que en todo caso demuestran una evidente desinformación o falta de una mínima cultura científica.

Ante la duda razonable que puede surgir cuando se observa algo desconocido en la naturaleza y no se comprende, la solución es acudir a una fuente de información objetiva o al menos a buscar los conceptos físicos o químicos que genera ese fenómeno.

Desgraciadamente, en esta era informativa, muchas personas prefieren consultar perfiles sociales gestionados por personas sin ningún conocimiento de lo que habla o que simplemente sólo busca tergiversar la realidad por diferentes motivos. Y ante la alternativa de creer la realidad científica o la de un charlatán, muchos individuos apuestan por el charlatán.

La explicación es bastante sencilla, tiene poco (ningún) misterio, y está basada en leyes muy sencillas de la física, descubiertas hace siglos. Eso sí, hay que hacer el esfuerzo de leer y comprender.

Las estelas de aviones, los contrails

Es probable que en más de una ocasión hayas levantado la vista al cielo y te hayas encontrado con las largas estelas blancas que los aviones dejan tras de sí.

Este hecho ocurre desde que los primeros aviones empezaron a surcar el cielo hace décadas. Entonces ya había sequías y períodos de lluvias. En aquellos años de la primera mitad del siglo XX las aeronaves no eran capaces de tener tanta autonomía ni volar tan alto, pero cuando las condiciones atmosféricas lo permitían, ya se formaban estelas de aviones.

Los meteorólogos de la época sí sacaron provecho de su formación y como en el caso de los Cirros o de los Cirrostratos, anotaron su presencia en el cielo para atisbar cambios en el tiempo, pues su presencia nos avisa de que la humedad es elevada y la temperatura baja, en niveles altos de la atmósfera.

Pero desde hace unos años, estas marcas, conocidas como estelas de condensación o contrails (abreviatura de «condensation trails» en inglés), empezaron a generar rocambolescas teorías sobre su formación.

La proliferación de creadores de bulos en distintos órdenes de la vida, ha llegado también al mundo de la meteorología y las estelas de los aviones lo han pagado caro.

Por si sirve de algo, no hay que rendirse ante la incultura, explicamos a continuación el proceso físico-químico que produce estas estelas, por qué a veces no se observan en el cielo, de qué compuestos están hechas y si pueden compararse con fenómenos cotidianos como el vaho que exhalamos al respirar o las estelas de los barcos.

¿Por qué se forman las estelas de los aviones?

El origen de las estelas de los aviones se encuentra en el motor del avión y las condiciones atmosféricas en las que vuela.

La clave está en la mezcla de vapor de agua y gases de escape que los motores emiten a gran altitud, y la forma en la que estos interactúan con la atmósfera.

Cuando un avión vuela a altitudes elevadas, generalmente entre los 8.000 y 12.000 metros, las temperaturas suelen ser extremadamente bajas, con valores que pueden llegar a los -40 °C o incluso menos.

Los motores de los aviones queman combustible (habitualmente queroseno), lo que genera gases de escape que contienen, entre otras cosas, vapor de agua y dióxido de carbono.

Este vapor de agua caliente, al entrar en contacto con el aire gélido de la atmósfera superior, se enfría rápidamente, provocando que se condense en forma de pequeñas gotitas de agua o, más comúnmente, en cristales de hielo.

Nuestro vaho, una estela de avión humana

Dicho fenómeno es muy similar a lo que ocurre cuando exhalamos vaho en invierno: el aire caliente y húmedo de nuestra respiración se enfría rápidamente al entrar en contacto con el aire frío exterior, formando una neblina visible. En el caso de los aviones, este «vaho» se forma a gran escala debido a las enormes cantidades de vapor de agua liberadas por los motores en la atmósfera.

¿De qué están hechas las estelas de los aviones?

Las estelas de los aviones están compuestas principalmente de cristales de hielo y pequeñas gotas de agua condensada. En su composición básica encontramos:

  • Vapor de agua: el principal componente que se libera del motor del avión y que al enfriarse forma las estelas.
  • Dióxido de carbono (CO₂): un gas resultante de la combustión del queroseno.
  • Óxidos de nitrógeno (NOx): gases que también son subproductos de la combustión.

Es importante señalar que estos gases y el vapor de agua no son peligrosos para la salud humana en las concentraciones en las que se encuentran en la atmósfera a estas alturas.

La mayor parte de la estela visible se debe a la condensación del vapor de agua, es decir, a la formación de minúsculos cristales de hielo que reflejan la luz del sol, haciendo que las estelas sean visibles desde el suelo.

¿Por qué ciertos días no se observan estelas en el cielo?

A veces, al observar un avión, notamos que no deja estelas. Esto no significa que el avión esté funcionando de manera diferente, sino que se debe a las condiciones atmosféricas en las que está volando. Para que se formen estelas visibles, se necesitan dos factores clave:

  1. Baja temperatura: la atmósfera a la altitud del avión debe ser lo suficientemente fría como para que el vapor de agua se condense y forme cristales de hielo.
  2. Alta humedad relativa: el aire debe contener suficiente vapor de agua adicional para permitir que las pequeñas gotitas de agua o cristales de hielo se mantengan visibles. Si el aire es demasiado seco, el vapor se dispersará antes de que pueda condensarse en una estela visible.

Si las condiciones no son las adecuadas (por ejemplo, si el aire es demasiado seco o la temperatura no es lo suficientemente baja), es probable que el avión no deje estelas visibles.

¿Son las estelas de los aviones similares al humo de los vehículos?

A menudo, las estelas de los aviones se comparan erróneamente con el humo de los vehículos que circulan en tierra.

Sin embargo, aunque ambos procesos involucren la combustión de combustibles fósiles, hay una diferencia clave entre ellos:

  • Las estelas de los aviones están formadas principalmente por agua en estado de vapor o hielo, mientras que el humo de los vehículos terrestres es un conjunto de partículas de carbono (hollín) y otros compuestos nocivos como los hidrocarburos no quemados o los óxidos de nitrógeno.

La estela del avión, por tanto, no es humo contaminante como el de los vehículos, sino más parecido al vaho que exhalamos en climas fríos, solo que en una escala mayor.

Comparación con el vaho de las personas y las estelas de los barcos

El proceso que genera las estelas de los aviones puede compararse también con otros fenómenos similares:

  • Vaho de las personas. Como ya mencionamos, cuando exhalamos aire caliente y húmedo en un ambiente frío, el vapor de agua en nuestra respiración se condensa formando una pequeña «nube». Este proceso es prácticamente idéntico al que ocurre en las estelas de los aviones, solo que en lugar de cristales de hielo formados por nuestra respiración, en los aviones el vapor proviene de los motores.
  • Estelas de los barcos. Cuando los barcos navegan por los océanos, a menudo dejan una estela visible en el agua debido al movimiento y desplazamiento que generan en el líquido. Sin embargo, aunque visualmente se asemejan, el origen es muy distinto. En el caso de los barcos, la estela es causada por el movimiento físico del agua y la espuma generada, mientras que en los aviones, la estela se forma por la condensación del vapor en el aire frío.

Un poco de física básica: el Proceso de condensación y la ecuación de Clausius-Clapeyron

El fenómeno de la condensación que observamos tanto en las estelas de los aviones como en el vaho de las personas puede explicarse a través de la ecuación de Clausius-Clapeyron, que describe la relación entre la presión de vapor de una sustancia y su temperatura. Esta ecuación es clave para entender cómo el vapor de agua pasa de estado gaseoso a estado líquido o sólido (condensación) cuando la temperatura baja.

La ecuación de Clausius-Clapeyron es:

Esta ecuación muestra que, a medida que la temperatura baja, la capacidad del aire para mantener vapor de agua también disminuye.

En altitudes elevadas (como en las que vuelan los aviones), las temperaturas extremadamente bajas hacen que el vapor de agua contenido en los gases de escape se enfríe rápidamente y condense en forma de cristales de hielo o pequeñas gotas de agua.

Este mismo principio es lo que permite que el vapor que exhalamos se condense en forma de vaho cuando hace frío.

Aplicación de Clausius-Clapeyron a las estelas de aviones

En el caso de las estelas de los aviones, la combustión de queroseno en los motores genera vapor de agua caliente.

A grandes altitudes, donde la temperatura puede descender por debajo de -40 °C, el vapor se enfría rápidamente hasta llegar a su punto de saturación (el punto en el que el aire ya no puede retener más vapor de agua), lo que provoca la condensación y la formación de estelas.

Este mismo fenómeno explica el vaho que exhalamos en climas fríos: el aire que exhalamos es rico en vapor de agua, y al encontrarse con el aire frío del exterior, el vapor alcanza su punto de saturación y se condensa en gotitas visibles.

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