Uma curiosa formação de nuvens foi observada no estado de Wyoming (EUA) em 6 de dezembro de 2022. Pareciam ondas do mar batendo contra o céu, com grande beleza. Esse tipo de nuvem não é tão incomum quanto parece, já que o que mais chama atenção é o tamanho das cristas das ondas que se formam – veja fotos de vários tipos nesse link da Wikimedia.
Como as ondas no oceano, a atmosfera se move e responde ao ambiente ao seu redor. O ar efetivamente sobe e desce sobre si mesmo. As fotos foram publicadas na comunidade Wyoming through The Lens, que também possui várias fotos interessantes de nuvens, como nuvens lenticulares (Anne Stanley, Karin De La Rosa e Sara Zuiderveld), coloridas pelo pôr-do-sol (April Nelson-Lingbeck) e tempestuosas (Jay Walthers).
Desde a revisão de 2017 do Altas Internacional de Nuvens da OMM (Organização Meteorológica Mundial), esse tipo de formação é uma característica suplementar dada a gêneros de nuvens Cirrus, Altocumulus, Stratocumulus, Stratus e Cumulus. Antes (e informalmente até hoje em dia), era conhecida pelo fenômeno respondável por sua concepção: Kelvin-Helmholtz.
A instabilidade de Kelvin-Helmholtz foi batizada com esse nome em homenagem aos cientistas Lord Kelvin e Hermann von Helmholtz, que estudaram a física por trás do fenômeno. A dinâmica dos fluidos prevê o início da instabilidade e a transição do fluxo laminar para o turbulento em fluidos de diferentes densidades que se movem a diferentes velocidades. No caso, uma corrente de ar mais rápida se move acima do ar que passa mais baixo.
Se a tensão superficial for ignorada, dois fluidos em movimento paralelo com diferentes velocidades e densidades produzem uma interface que é instável a perturbações de comprimento de onda curto para todas as velocidades. No entanto, a tensão superficial é capaz de estabilizar a instabilidade do comprimento de onda curto até uma velocidade limite. Se a densidade e a velocidade variam continuamente no espaço (com as camadas mais leves para cima), a dinâmica da instabilidade de Kelvin-Helmholtz é descrita pela equação de Taylor-Goldstein. Essa equação depende da velocidade paralela horizontal, do número de onda, do parâmetro de autovalor do problema, da amplitude complexa da função de fluxo e da frequência de Brunt–Väisälä, que por sua vez é uma medida da estabilidade de um fluido a deslocamentos verticais – como os causados por convecção.
Seu início é dado pelo número de Richardson, um número adimensional que expressa a razão do termo de flutuabilidade para o termo de cisalhamento de fluxo. Se ele for muito menor que a unidade, a flutuabilidade não é importante no fluxo; se for muito maior, a flutuabilidade é dominante (no sentido de que não há energia cinética suficiente para homogeneizar os fluidos). Quando é próximo de 1, o fluxo provavelmente será impulsionado pela flutuabilidade, ou seja, a energia do fluxo deriva da energia potencial no sistema. Normalmente, a camada é instável para um valor menor que 0,25. Esses efeitos são comuns em camadas de nuvens.
Na aviação, o número de Richardson é usado como uma medida aproximada da turbulência do ar esperada. Um valor mais baixo indica um grau mais alto de turbulência. Valores na faixa de 10 a 0,1 são típicos, com valores abaixo da unidade indicando turbulência significativa.
Também conhecidas como nuvens flutuantes, são consideradas uma possível inspiração para a pintura “Noite Estrelada”, de Van Gogh. A obra retrata a vista da janela de um quarto do hospício de Saint-Rémy-de-Provence, pouco antes do nascer do sol, com a adição de um vilarejo idealizado pelo artista. A tela faz parte da coleção permanente do Museu de Arte Moderna de Nova Iorque desde 1941.
Fontes
- BBC – As impressionantes nuvens em forma de ondas que surpreenderam no céu dos EUA
- Wikipedia – Kelvin–Helmholtz instability, Brunt–Väisälä frequency e Richardson number
