Este artigo trata da chuva como precipitação de água líquida. Para a precipitação atmosférica em geral, incluindo neve e granizo, veja Precipitação (meteorologia). Para outros usos da palavra, veja Chuva (desambiguação).
Chuva é uma forma de precipitação em que gotas de água caem das nuvens até a superfície. O vapor de água presente no ar se condensa em gotículas, que podem se unir e crescer até vencer a resistência do ar e cair pela ação da gravidade. A chuva pode ser um chuvisco, uma pancada passageira ou uma chuva torrencial. Às vezes vem acompanhada de vento forte, raios, granizo ou neve.
Ao cair, a chuva devolve à superfície parte da água que evaporou dos oceanos, do solo e das plantas. Uma parte infiltra-se no solo, enquanto outra alimenta rios e lagos. Essa circulação integra o ciclo da água, do qual dependem os ecossistemas, o abastecimento, a irrigação e a geração hidrelétrica.
Frentes de ar, nuvens de tempestade e montanhas podem favorecer a chuva, enquanto regiões do outro lado das montanhas permanecem secas. A quantidade de água que cai varia de um lugar e de um dia para outro, e sua distribuição também é alterada pelas estações chuvosas, pela ilha de calor urbana e pelas mudanças climáticas. O pluviômetro mede quanta água caiu em um local, e o radar meteorológico permite estimar a chuva em áreas extensas.
A água evaporada dos oceanos e das superfícies continentais, somada à água liberada pelas plantas, chega à atmosfera como vapor. Quando o vapor se condensa, parte da água volta à superfície como precipitação. Se cai em gotas líquidas, essa precipitação é chuva.
Ao atingir o solo, parte da água da chuva infiltra-se e pode contribuir para a recarga da água subterrânea. Outra parte escoa pela superfície e alimenta os rios. Ela retorna à atmosfera por evaporação e evapotranspiração, completando o ciclo da água.
O vapor de água se mistura ao ar em quantidades que mudam com a temperatura e a umidade do ambiente. Uma maneira de medir quanto vapor há no ar é a razão de mistura: a massa do vapor em gramas para cada quilograma de ar seco, ou g/kg. Outra medida é a umidade relativa do ar, porcentagem da quantidade máxima de vapor que o ar pode conter a certa temperatura. O ar mais quente pode conter mais vapor antes de atingir a saturação. Quando esfria, uma parcela de ar úmido pode chegar a esse limite.
Quando o ar atinge a saturação, podem formar-se nuvens, conjuntos de pequenas partículas visíveis de água ou gelo suspensas na atmosfera. Uma forma de saturar uma parcela de ar é resfriá-la até o ponto de orvalho.
O ar pode chegar ao ponto de orvalho de quatro maneiras. Quando sobe e se expande, ocorre o resfriamento adiabático. A subida pode resultar de convecção, movimentos atmosféricos de grande escala ou de uma barreira como uma montanha. O resfriamento por condução se dá no contato com uma superfície mais fria, por exemplo quando o vento leva ar úmido sobre uma superfície terrestre fria. O resfriamento radiativo decorre da emissão de radiação infravermelha pelo ar ou pela superfície abaixo dele. O resfriamento evaporativo ocorre quando a evaporação acrescenta umidade ao ar, reduzindo sua temperatura até a temperatura de bulbo úmido ou até a saturação.
O vapor de água chega às regiões de ar ascendente pela convergência dos ventos, pela evaporação de gotas de precipitação que caem de camadas mais altas sem chegar ao solo, pela evaporação de oceanos, outros corpos d'água e solos úmidos aquecidos durante o dia, pela transpiração das plantas, pelo deslocamento de ar frio ou seco sobre águas mais quentes e pela elevação do ar sobre montanhas. O vapor costuma começar a se condensar sobre núcleos de condensação, como poeira, gelo e sal.
A coalescência ocorre quando gotículas se unem e formam gotas maiores. Por serem pequenas, as gotículas podem permanecer na nuvem, sustentadas também pelas correntes ascendentes. Quando colidem, crescem e podem se unir em gotas maiores.
Enquanto descem, as gotas podem continuar a crescer até vencer a resistência do ar e cair como chuva. Quando o crescimento ocorre por colisão e coalescência de partículas líquidas, recebe o nome de processo de chuva quente. Esse processo também pode ocorrer em nuvens com regiões abaixo de zero.
Em nuvens abaixo da temperatura de congelamento, cristais de gelo também caem quando ganham massa suficiente. Esse crescimento costuma exigir mais massa que a coalescência entre gotículas. As gotículas de água super-resfriada só existem nas partes da nuvem abaixo de zero. Como pode haver grande diferença de temperatura entre a nuvem e o solo, os cristais podem derreter durante a queda e chegar como chuva.
Algumas nuvens se dissipam antes que suas gotículas cresçam o bastante para cair. Em outras, a precipitação começa a descer, mas evapora antes de chegar ao solo, fenômeno chamado virga. Por isso, uma nuvem sobre determinado lugar nem sempre traz chuva à superfície.
Chuva e outras formas de precipitação
Se a precipitação atravessa uma camada espessa de ar acima de zero grau, a neve e os grânulos de gelo derretem antes de chegar ao solo, e a água cai como chuva. Se uma camada rasa junto à superfície permanecer abaixo de zero, a água pode congelar ao tocar o chão, produzindo chuva congelada. A altura do nível de congelamento também determina quanto do granizo derrete antes de chegar ao solo. Granizo grande encontra condições muito favoráveis quando o nível de congelamento fica abaixo de cerca de 3.350 m, embora sua formação também dependa de outros fatores.
Em certas condições, a precipitação deixa a nuvem mas evapora ou sublima antes de chegar ao solo. Esse rastro é chamado de virga e também pode ser chamado de rastro de precipitação. O termo pode designar ainda uma mudança aparentemente abrupta no brilho da precipitação sob uma nuvem. É comum em regiões quentes e áridas, mas também foi observada em Ny-Ålesund, no Ártico e na Antártida. Há ocorrências em outros planetas, entre eles Marte e Vênus.
Perto de uma frente, o ar pode subir lentamente, às vezes apenas alguns centímetros por segundo, em sistemas de escala sinótica. A chuva resultante pode se espalhar por uma área extensa com intensidade relativamente uniforme, caso da precipitação estratiforme, ou variar muito em distâncias curtas, caso da precipitação dinâmica ou convectiva. Esse movimento ocorre perto de frentes frias e de frentes quentes à superfície, inclusive no lado voltado para os polos. Há ascensão semelhante ao redor de ciclones tropicais, fora da parede do olho, e nos padrões de precipitação em forma de vírgula dos ciclones de médias latitudes.