El término caja negra está muy difundido por las noticias. Y todos sabemos a lo que se refiere.
Pero no todo el mundo sabe que la caja negra ni es una, ni es caja ni es negra.
¿Y por qué la llamamos asi? Pues vamos a ver…
Caja negra, o black box, es un término genérico para designar equipos electrónicos de una aeronave, que se originó en la RAF durante la 2ª G.M. Las primeras cajas negras eran, literalmente, cajas con cubierta negra que contenían diferentes dispositivos para el lanzamiento de bombas. Más tarde el término se amplió para incluir diferentes aparatos de navegación. Y cuando se instalaron los primeros grabadores de datos de vuelo en las aeronaves civiles, se siguió utilizando el nombre sin importar el color que realmente tuvieran.
Si a este conjunto de aparatos se les llama caja negra es por una traducción literal del inglés black box, que alude al significado de “contenedor” más que de “caja” —en lo que respecta a box— y más al significado de “oscuro, secreto” que de “negro” en lo que respecta a black.
No hay que olvidar que si estamos frente a un mecanismo cuyo funcionamiento interno desconocemos, pero sí sabemos utilizarlo y proporcionarle lo necesario para obtener de él lo que queremos, también podremos llamarle black box.
El sistema de grabación de datos de vuelo contenido en la caja negra consta de tres unidades: la grabadora de conversaciones, situada en la parte delantera del aparato, la unidad de adquisición de datos técnicos, colocada en la cola del avión y la unidad grabadora, que se suele colocar en la parte superior de la cabina. Gracias a la grabación y registro de 60 parámetros de vuelo, junto con las conversaciones entre la torre de control y el avión, los avisos a los pasajeros y el micrófono de ambiente de la cabina durante los últimos 30 minutos de vuelo, se pueden saber las causas de los accidentes para intentar ponerles remedio.
Ahora bien, estos aparatos recubiertos de un robusto armazón se pintan de color naranja brillante, de amarillo o de cualquier otro vivo color, para facilitar su localización en caso de siniestro.
A ver quién era el guapo que las encontraba pintadas de negro entre los restos de un avión accidentado.
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Texto de la entrada cedido por 1de3.es.
Ya es un divertimento clásico en las fiestas el aspirar un poco de helio para poner voz de pito. El efecto es realmente cómico pues la más grave de las voces se convierte en el más aflautado falsete.
Pero… ¿por qué ocurre esto?
El sonido de una voz viene determinado por la frecuencia de vibración que proporcionan los órganos fonadores (cuerdas vocales, cavidad bucal…) y el medio en el que las ondas sonoras viajan.
El helio es menos denso que el aire (unas siete veces), por lo que ofrece menos resistencia a la vibración. Como resultado las cuerdas vocales vibran con mayor rapidez y las ondas sonoras se desplazan con mayor velocidad ofreciendo unas notas más agudas.
Nota sabionda: Cuando aumentamos la velocidad de reproducción de un medio grabado (una cinta de magnetófono, un vinilo…) también apreciamos que las voces se vuelven más agudas al aumentar la velocidad de vibración.
Nota sabionda: El hexafluoruro de azufre es un gas cinco veces más pesado que el aire, que produce el efecto contrario al hacer la voz más grave.
Cómo de denso es el hexafluoruro de azufre
El efecto contrario al causado por el helio
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Un espejismo es una ilusión óptica debida a la reflexión total de la luz, originada cuando ésta atraviesa capas de aire de distinta densidad. Así objetos lejanos ofrecen una imagen invertida como si se reflejasen en el agua, o bien aparecen flotando en el aire o sobre la superficie del mar.
Pero… ¿cuál es el mecanismo que los forma?
Ya se apuntaba en el primer párrafo: el cambio de dirección que experimenta la luz al pasar de un medio a otro de diferente densidad, que se mide con el índice de refracción, que no es más que la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate.
Así, cuando la onda de luz incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios, y si éstos tienen índices de refracción distintos, se produce la refracción. El ejemplo clásico de este fenómeno es el de un lápiz y otro objeto semi-sumergido en un vaso con agua: la cuchara parece quebrada.
También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura (y por ello densidad), de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total.
Los espejismos pueden ser de dos tipos: superiores e inferiores, dependiendo de en qué lugar se encuentra la capa de aire caliente.
¿Cómo es eso?
Los espejismos superiores se producen cuando el aire que está cerca de la superficie es más frío (y por lo tanto más denso) que el aire que se encuentra justo encima. Esta inversión térmica se suele dar en latitudes altas donde los mares son fríos y la capa de aire cercana a la superficie del mar está más fría que la superior. La luz ascendente es refractada hacia abajo por la capa cálida produciendo una imagen invertida que parece flotar en el cielo.
Los espejismos inferiores son más comunes, y se producen cuando el aire que está más cerca de la superficie es más caliente (y por lo tanto menos denso) que el aire que se encuentra justo encima. Este fenómeno se observa preferentemente en los desiertos donde el espejismo puede dar la apariencia de un lago o mar desde cierta distancia y, en un ejemplo mucho más cercano, en el asfalto recalentado de las carreteras, con la apariencia de una superficie líquida que refleja imágenes, como un charco. Pero cuanto más se avanza hacia esa zona más parece alejarse, hasta que de repente desaparece.
Veamos algunas imágenes más:
Nota sabionda: Si hace mucho calor y el asfalto de la carretera está muy caliente, incluso se puede apreciar a simple vista como asciende el aire caliente. Y la diferente densidad de ese aire ascendente provoca que llegue una imagen borrosa al observador, pues el diferente índice de refracción hace que la luz se refracte de forma continua al atravesar las distintas capas de aire y se curve.
Nota sabionda: Una cosa parecida ocurre al repostar el automóvil. Si el día es soleado se puede observar en los alrededores de la entrada al depósito, un efecto óptico, una distorsión de imagen. En este caso provocada por los gases desprendidos por el combustible. De una densidad diferente al la del aire circundante y por ello provocadores de refracción.
Respuesta a una consulta de Leonel Domínguez Quijano
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Es realmente molesto un parabrisas empañado. Y peligroso cuando se empaña de repente y las condiciones atmosféricas son adversas: lluvia, nieve… o simplemente es de noche.
Así que es necesario desempañarlo lo antes posible y mantenerlo así para tener visibilidad y facilitar la conducción.
Pero para saber la mejor forma de hacerlo es conveniente saber primero por qué se empaña.
Tanto el parabrisas como el resto de lunas del coche se empañan cuando el aire está húmedo y el cristal está suficientemente frío para que el vapor de agua se condense sobre él. Como lo más habitual es que haya más humedad dentro del habitáculo cerrado del coche que en el exterior y que la temperatura interna sea más elevada que la externa, el cristal se empaña por dentro.
Y la razón de esta diferencia de humedad y de temperatura son los propios ocupantes del vehículo. El vapor de agua que exhalamos con la respiración, la evaporación de agua de las prendas y objetos por la temperatura corporal… Por eso se empañan más rápidamente cuanto más ocupantes hay en el vehículo.
Sabiendo que el factor determinante es la humedad, es fácil deducir que lo que se debe hacer para desempañar el cristal es secar el ambiente. ¿Y cómo?
No es cuestión de dejar de respirar, así que bastará abrir un poco las ventanas para que el aire del menos húmedo del exterior penetre y los seque, o poner en marcha el aire acondicionado dirigido al parabrisas para secarlos más rápidamente. Pero ¿aire caliente o frío?
En realidad no importa la temperatura del aire porque no se empañan por diferencia térmica. Se empañan por condensación de humedad, así que hay que secar los cristales, no enfriarlos o calentarlos. Por ello tomaremos la solución más cómoda, y si en el exterior hace frío no abriremos las ventanas ni pondremos el aire frío para congelarnos, si no que usaremos la calefacción. Y si en el exterior no hace excesivo frío y en el interior hace calor, abriremos las ventanas o pondremos el aire frío. O ambas cosas a la vez.
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¿Quién no ha jugado con globos? Golpeándolos con la mano o pateándolos, inflándolos con helio para soltarlos hasta el techo de la habitación o llenándolos de agua para lanzarlos como proyectil. ¿Qué niño no ha echado unas lágrimas cuando el nudo que lo sujetaba a su muñeca se aflojó y el globo cargado de helio se elevó y se elevó hasta perderse en la distancia?
Los globos de colores se usan también como elementos decorativos en fiestas, como soporte publicitario y como partes de espectáculos con sueltas masivas, además de como juguete infantil. Pero… ¿de dónde salen todos esos globos? ¿Cómo se fabrican?
A continuación un video que explica el proceso de fabricación.
fábrica de globos
Nota sabionda: Los primeros globos estaban hechos de vejiga animal, al igual que los primeros profilácticos.
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Si exhalamos aire con la boca abierta, el aire expulsado es caliente. En cambio, si lo soplamos juntando los labios, el aire expulsado es frío. Esto es algo fácilmente comprobable con un gesto tan sencillo como colocar la palma de la mano frente a la boca y expulsar aire con la boca abierta o prácticamente cerrada. Y es algo tan simple que desde bien pequeñitos aprendemos la diferencia entre el aliento cálido y el soplido fresquito.
Como el aire proviene del interior de nuestros pulmones, se encuentra aproximadamente a la temperaturea corporal y al dejarlo salir sin cortapisas por la boca abierta, es aire caliente. Útil para empañar el cristal de unas gafas antes de limpiarlas, calentar las manos ateridas de frío o intentar subir la temperatura del termómetro para simular fiebre.
La sola modificación de la abertura bucal le imprime más velocidad, sin que hagamos ningún esfuerzo suplementario. Así soplamos velas, obtenemos pompas de jabón o hacemos girar un molinillo de papel. Pero también baja su temperatura, lo que nos es muy útil para enfriar la sopa o un guiso demasiado calientes, para calmar la piel en una pequeña quemadura o el escozor del alcohol en una herida.
Pero… ¿a qué se debe ese cambio de temperatura?
Cuando soplamos mantenemos la boca casi cerrada, de forma que el aire se ve obligado a salir por una abertura mucho más estrecha. Y cuando un fluido con caudal constante pasa de un conducto de mayor sección a otro de menor, necesariamente su velocidad aumenta, según nos indica la dinámica de fluidos, en concreto el efecto Venturi. Y si la energía cinética, que viene determinada por la velocidad, aumenta, la energía determinada por el valor de la presión ha de disminuir forzosamente, según el teorema de conservación de la energía o principio de Bernoulli.
Al encontrarse fuera de la boca y a presión más reducida, el aire se expande. El efecto Joule-Thomson nos dice que si un gas se expande libremente, su temperatura disminuye, pues la distancia entre sus moléculas es mayor y su energía se diluye en un mayor volumen. Por tanto, el aire del soplido tiene una temperatura inferior a la del aliento.
Nota sabionda: A la hora de soplar para enfriar, por ejemplo, una taza de café, el mecanismo es más complejo. Las moléculas del líquido caliente tienen más energía. Al moverse más rápidamente chocan con mayor frecuencia con las moléculas del aire que está sobre el líquido, transmitiéndoles su energía y su calor. Por ello la parte superior del líquido se enfría.
El calor dilata los cuerpos, lo que hace que su volumen aumente, pero como su masa se mantiene igual esto significa que su densidad disminuye. Comoquiera que el líquido del fondo es menos denso que el de la superficie que ya se ha enfriado, el líquido más caliente sube y sustituye al frío y el proceso se repite. Es un mecanismo llamado de convección.
Al soplar sobre el líquido caliente sustituimos el aire que está en contacto con él, y por ello un poco más caliente que el resto, por un aire más frío, creando una diferencia térmica mayor entre el aire y el líquido que la que habría si dejáramos que se enfriara solo. Este proceso, que acelera el enfriamiento, recibe el nombre de convección forzada.
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En ocasiones, cuando nos encontramos frente a una cortina de agua de lluvia con el Sol a nuestra espalda, podemos observar un fenómeno óptico conocido como arco iris. Pero no solamente en la lluvia, también en la neblina o en una cascada o, en general, frente a agua lo suficientemente pulverizada.
Este efecto se debe a que las gotas de agua se comportan como prismas y descomponen la luz que las atraviesa en todos los colores del espectro luminoso. ¿Y cómo es eso?
Cuando un rayo de luz topa con un objeto, determinadas longitudes de onda son absorbidas mientras otras son reflejadas. El color asociado a aquellas que rebotan es el que nuestros ojos perciben y por ello decimos que el objeto en cuestión es de determinado color. Ahora bien, cuando el objeto con el que la luz topa no es sólido o bien siéndolo no opone resistencia o pone poca al paso de la luz (objetos transparentes o translúcidos) la luz los atraviesa. Pero este cambio en el medio de propagación provoca un cambio en su velocidad, lo que se nos muestra como un cambio de dirección de aquellos rayos de luz que inciden oblicuamente.
La siguiente imagen aclarará lo dicho.
El rayo de luz incide oblicuamente sobre la superficie del agua y, al atravesarla sufre la refracción que se concreta en un cambio del ángulo con respecto a la perpendicular. Pero cada una de las diferentes longitudes de onda que componen la luz blanca se ve refractada de diferente manera porque la velocidad de propagación es diferente para cada una de ellas. Esto se traduce en diferentes ángulos de refracción para cada una en un fenómeno que se conoce como dispersión de la luz, mostrando a nuestros ojos el espectro de luz visible del rojo al violeta, cuando el rayo ya ha atravesado el medio líquido (en este caso la gota de agua) que se ha comportado como un prisma.
También, casi sin pretenderlo, hemos dado respuesta a la cuestión de ordenación de los colores, y ya sabemos por qué el rojo se encuentra en el extemo superior y el violeta en el inferior: el rojo tiene la longitud de onda más larga y el violeta la más corta.
Pero no siempre que llueve vemos el arco iris. ¿Cuándo lo vemos y cuando no?
En la imagen de la izquierda se puede ver la luz del Sol incidiendo oblicuamente sobre la superficie de la gota y refractándose al cambiar de medio de propagación. Después se refleja en el fondo cóncavo de la parte posterior de la gota y vuelve a refractarse al salir de ella.Por supuesto que no toda la luz se refracta o se refleja. Cuando el rayo de luz topa con la gota se refracta, pero otra parte se refleja. Cuando se refleja en la pared posterior de la gota una parte de luz se refracta al pasar al aire, Y en la última refracción también se produce reflexión. Ocurre que ahora no las tenemos en cuenta para simplificar y que el ejemplo se comprenda mejor. Al igual que tratamos la gota de agua como un círculo cuando en realidad es una esfera.Ahora bien, ya sabemos que la cortina de agua debe estar frente a nosotros (y alrededor según el caso, pero cuenta la parte que tenemos enfrente que es donde se mostrará el arco iris) y que el sol debe estar a nuestra espalda y por encima de nosotros. Pero el arco no ocupa todo el cielo y tampoco lo hace siempre. Todas las gotas dispersan el agua, pero solamente apreciamos el efecto en algunas de ellas. Concretamente aquellas cuyo rayo refractado forma un ángulo de 40º a 42º teniendo en cuenta la línea que representa la incidencia de luz solar y la línea imaginaria que une el rayo refractado con el ojo del observador.
Expliquemos esto un poco mejor.
Una determinada gota de agua refracta la luz y la devuelve al observador formando un ángulo mayor de 42º o menor de 40º, lo que se corresponde a una longitud de onda no visible. Resultado: no vemos nada reflejado.
Una determinada gota de agua refracta luz y la devuelve al observador formando un ángulo que va de 40º a 42º, lo que se corresponde con el espectro de luz visible. Resultado: vemos el arco iris.
Esto quiere decir que una gota que refracte la luz solar con un ángulo de 42º la veremos de color rojo (a ella y a todas aquellas con la misma característica) y a la que lo haga con un ángulo de 40º la veremos de color violeta (a ella y a todas aquellas con la misma característica). O lo que es lo mismo, veremos unas gotas de color rojo, “unas cuantas gotas más abajo” las veremos de color naranja, “unas cuantas gotas más abajo” las veremos amarillas… y así hasta completar los siete colores del arco iris en el espacio de 2º de arco.
¿Y por qué no las vemos dispuestas en línea recta como si se tratase de un pentagrama, o en forma triangular, o cuadrada, o en forma de estrella, por poner unos ejemplos?
Pues no, apreciamos el efecto en forma de arco —aunque en realidad es un círculo que el horizonte no nos permite contemplar en su totalidad— debido a que la gotas de agua que se nos muestran están dispuestas de esa manera, es decir, en círculo, Y ese círculo es la base de un cono con vértice en los ojos del observador y con un eje paralelo a los rayos del sol que inciden en las gotas, tal como muestra la imagen.
Nota sabionda: En realidad el número de reflexiones que se producen en el interior de la gota pueden ser más de dos (dependiendo de por dónde entre la luz) lo que puede dar lugar a la aparición de dos arcos iris: el primario más fuerte e interior y el secundario más débil y exterior y con los colores en orden invertido. Y la cosa se puede complicar como se puede apreciar aquí.
Nota sabionda: Como el ángulo para ver el arco iris siempre es de 40º-42º, cuanto más bajo esté el sol más alto se ve el arco iris, llegando a convertirse el arco visible en una circunferencia cuando el sol está sobre el horizonte.
Respuesta a una consulta de Yuliana Ferreira
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Para el salto de esquí, el esquiador debe subir una gran altura que puede superar los 100 metros y dejarse caer por una empinada pendiente para ganar velocidad antes de elevarse por los aires.
Para que el salto alcance la mayor longitud posible es muy importante la postura que adopte el cuerpo del saltador, que debe estar inclinado hacia delante en la dirección del salto para ofrecer un perfil más aerodinámico.
También se han de mantener los esquies algo oblícuos respecto a la dirección del vuelo, para conseguir el efecto —similar al que consiguen los aviones con sus alas ligeramente inclinadas— de mantenerse en el aire.
Esta posición algo volcada de los esquíes hace que el aire circule más rápido por encima que por debajo, y esta diferencia de velocidad provoca que por encima del plano aerodinámico se origine un área de baja presión, mientras que por debajo aparecerá, de forma simultánea, un área de alta presión. Como resultado, estas diferencias de presiones por encima y por debajo de los esquíes provocan que la baja presión lo succione hacia arriba, creando una fuerza de levantamiento o sustentación, como si estuviera suspendidos en un colchón de aire.
Cuanto mayor sea la velocidad mayor será la diferencia de presiones y el salto durará más tiempo.
Como el saltador no dispone de más impulso que la aceleración que le proporciona el trampolín, el rozamiento del aire le hace ir perdiendo velocidad y la fuerza de la gravedad acaba poniendo fin a su vuelo.
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Un huracán, ciclón o tifón —diferentes nombres para lo mismo— es un fenómeno meteorológico consistente en grandes masas de aire que circulan a gran velocidad en forma de espiral y que se desplazan sobre la superficie terrestre. Su diámetro crece a medida que avanza apartándose de las zonas de calma tropicales, donde suele tener origen.
Los mecanismos de formación y mantenimiento de un huracán son complejos pero, en esencia, para que se forme un huracán es necesario:
- que exista una temperatura superior a los 28ºC , lo que permite que el agua del océano comience a evaporarse rápidamente, a subir y a condensarse en forma de nubes en las capas superiores donde la temperatrura es menor.
- que haya la suficiente humedad para que el proceso sea continuado y se cree un centro de baja presión y de gran proyección vertical.
- que exista una contínua entrada de aire frío en las capas altas proveniente de vientos suficientemente débiles como para no romper el proceso.
Entonces, la presencia de viento cálido cerca de la superficie del mar facilita la evaporación y la rápida ascensión, lo que origina una presión negativa que arrastra al aire en forma de espiral hacia adentro y arriba, permitiendo que continue el proceso de evaporacion. La rotación de la Tierra es la que le da el movimiento circular al sistema, que comienza a girar y a desplazarse como un gigantesco trompo.
Este giro es en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur.
Pero… ¿por qué es así? ¿en qué influye la rotación del planeta?
La Tierre gira y con ella la atmósfera que la envuelve. La velocidad de giro o velocidad angular es la misma en el ecuador que en los polos, pero la velocidad lineal no: es mucho mayor en el ecuador. La relación entre ambas se expresa en la siguiente ecuación: v=w.r (a la misma velocidad angular la velocidad lineal es mayor cuanto mayor sea el radio o distancia al eje de giro). Así la velocidad tangencial del aire del ecuador es mayor a la del aire de cualquier otro paralelo. La diferencia de estas velocidades actúa como una sola sobre el aire más pesado y denso que rodea la zona de baja presión e imprime el sentido de giro al huracán: antihorario en el hemisferio norte y horario en el hemisferio sur. Como si en el trompo mencionado con anterioridad liásemos la cuerda en un sentido de giro u otro.
Tanto la rotación, como el desplazamiento sobre la superficie, como la velocidad se explican por el llamado efecto Coriolis.
Este efecto, descrito en 1835 por el científico francés Gaspard-Gustave de Coriolis, es la aceleración relativa que sufre un objeto que se mueve dentro de un sistema de referencia no inercial en rotación cuando varía su distancia respecto al eje de giro. En el caso de una esfera en rotación, los movimientos de un objeto sobre los meridianos resultan afectados por esta fuerza ficticia, ya que dichos movimientos reducen o hacen crecer la distancia respecto al eje de giro.
Nota sabionda: El efecto Coriolis afecta a cualquier móvil que se desplace sobre la superficie terrestre. Son clásicos los ejemplos con disparos de un obús cuya trayectoria se ve desplazada por el giro del planeta, pero es un ejemplo más práctico las correcciones que han de hacer los pilotos para que la trayectoria de sus vuelos no se vea afectada. Aquí se pueden ver unos videos alusivos al tema.
Nota sabionda: El efecto Coriolis es muy débil y solamente se muestra en enormes masas de líquidos y gases como los océanos y la atmósfera, afectando a los vientos y a las corrientes de forma significativa. Es falso, pues, que afecte a la forma de vaciarse los retretes como se afirma. El agua no forma remolinos en un desagüe en sentido antihorario en el mehisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur. La manera en que el agua se va por el sumidero depende de la forma del recipiente, de la situación y tamaño del sumidero y de otros factores similares.
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Seguro que has visto más de una vez esas estelas blancas cruzándose en el cielo o un avión en pleno vuelo dejándolas tras de sí.
Este rastro blanco lo dejan los aviones a chorro o a reacción al volar a gran altura y velocidad. Los gases calientes y húmedos que expulsan sus motores se mezclan con el aire que a grandes alturas tiene menor presión y temperatura que estos gases de escape. A consecuencia de ello, el vapor de agua contenido en ellos se condensa y hasta puede llegar a congelarse formando unas particulares nubes.
Los gases de escape de las turbinas de los motores a reacción contienen dióxido de carbono, óxidos de azufre y nitrógeno, carburante sin quemar, hollín y partículas metálicas además de vapor de agua. Su temperatura es muy elevada y contrasta con los -50 ºC a 10.000 metros de altura, por ello se enfría bruscamente y condensa el vapor de agua alrededor de las partículas de hollín formando una estela alargada de vapor de agua cristalizado que sigue la trayectoria del avión.
En realidad, el proceso es el mismo que opera cuando exhalamos nuestro propio aliento en un ambiente frío: nuestra respiración se condensa brevemente.
Nota sabionda: El grosor, la extención y la duración de estas estelas varía en función de la altitud y las condiciones meteorológicas, pero en unos minutos la presión y el viento las desdibuja hasta hacerlas desaparecer. Cuando la humedad relativa en las alturas es alta —lo que puede ser un indicador de tormenta— la estela se muestra más gruesa y se mantiene en el cielo por más tiempo; cuando la humedad relativa en las alturas es baja —lo que puede ser un indicador de buen tiempo— la estela se puestra tenue y poco duradera.
