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Rayos, destellos, gnomos y elfos A. González Arias
El rayo. Truenos y cañonazos. ¿Cómo surge el rayo? Cómo protegerse. Rayos globulares. Destellos, gnomos y elfos.
Stadium latinoamericano, La Habana ►
Los fenómenos secundarios asociados a la caída de un rayo pueden ser sorprendentes. Hace ya algunos años me encontraba en la azotea de mi casa tratando de asegurar la antena de TV, desorientada a causa de fuertes vientos de tormenta. Tronaba a lo lejos, el cielo estaba nublado, amenazaba lluvia y se veía algún que otro relámpago, pero ninguno lo bastante cercano como para tomar precauciones –al menos esa fue mi opinión en aquel momento. Cayó un rayo algo mas cercano que los anteriores, y en ese momento sentí un ‘crack’ y un leve golpe en el medio del pecho, tan leve que pensé era una contracción muscular involuntaria; un reflejo causado por la caída del rayo. Sin embargo, al terminar de asegurar la antena y dirigirme a la escalera mi hijo, que había estado observando desde lejos, me dijo que había visto claramente como una chispa había saltado de la antena hacia mi pecho en el mismo instante que el rayo cayó y yo sentí la rara sensación. Al ver la chispa, pensó que yo había obtenido un pasaporte instantáneo para el ‘otro mundo’, pero como seguí amarrando la antena como si nada, él tampoco dijo nada hasta que terminé. De no ser por eso, no hubiera sabido lo que en realidad ocurrió. Nunca he logrado encontrar una explicación razonable al suceso.
Una amiga nicaragüense me contó que, de pequeña, un rayo mató una vaca que estaba a su lado, mientras que a ella sólo lo dejó en la espalda la marca de la cremallera o zipper del vestido que usaba en ese momento. La corriente eléctrica asociada a un rayo varía entre 30 000 amperes y 10 veces ese valor. Genera temperaturas cercanas a los 20 000 oC, el triple de la existente en la superficie solar, y puede alcanzar una longitud de varios kilómetros. Su duración es de unos 30 microsegundos. Los rayos se desplazan a gran velocidad, hasta de 220 000 km/h, pero una vez que aparecen, el resplandor luminoso que los acompaña viaja a una velocidad mucho mayor, de 300 000 km/s (la velocidad de la luz) por lo que prácticamente se ven en el mismo instante que caen, cualquiera sea la distancia a que uno se encuentre. El sonido acompañante viaja a una velocidad mucho menor, por lo que suele haber un intervalo notable entre la observación del rayo y la posterior audición del trueno acompañante.
Truenos y cañonazos
Es un error bastante común considerar que el sonido del trueno se difunde a la velocidad de las ondas acústicas ordinarias (1 224 km/h aproximadamente[1]). Eso no es cierto. El tipo de onda que surge durante un trueno es diferente al del sonido ordinario; consiste en una onda de choque supersónica que viaja a una velocidad 40 veces superior, y que causa en el oído la sensación de un chasquido. Poder escuchar esos chasquidos indica que el rayo ha caído muy cerca. Además, la velocidad de las ondas supersónicas no es constante; disminuye rápidamente a medida que la perturbación se aleja de la fuente, hasta convertirse finalmente en una onda acústica ordinaria. Por tanto, no es posible estimar la distancia en metros hasta la descarga a partir del tiempo transcurrido entre la visión del rayo y la audición del trueno como muchos piensan (multiplicando el número de segundos transcurridos por la velocidad del sonido en m/s, unos 300 aproximadamente), pues la velocidad no es constante. Al inicio la velocidad es mucho mayor que la del sonido ordinario, y después disminuye paulatinamente. Es un caso muy diferente a cuando, por ejemplo, se dispara un cañón. En ese caso la onda de choque se convierte en acústica a sólo dos metros de la pieza, por lo que aquí sí resulta válido este tipo de cálculo para estimar la distancia desde el cañón hasta el observador.
¿Cómo surge el rayo?
Existen
varias hipótesis no comprobadas al respecto; una de las más
aceptadas es la siguiente. Las corrientes de convección dentro de la nube (las mismas que hacen subir el vapor de agua cuando ésta se evapora del mar, de un lago o de otro lugar) empujan las goticas de agua que se van formando hacia arriba. Al llegar a las regiones superiores de la atmósfera el agua se enfría hasta llegar a bajas temperaturas, creando una mezcla de agua con pequeños cristales de hielo (menos denso que el agua).
Cuando una nube cargada se mueve sobre la superficie de la tierra, una carga eléctrica del mismo valor, pero de signo contrario, sigue en tierra el movimiento de la nube ►
El movimiento relativo agua-hielo origina choques que arrancan cargas negativas de la superficie del hielo pasándolas al agua; los cristales de hielo quedan cargados positivamente. La mezcla agua-hielo de carga negativa, más pesada que el hielo positivo, va quedando rezagada en la subida. El resultado total del proceso es que el hielo positivo se acumula en la parte superior de la nube y las cargas negativas en la inferior. Se crea así una diferencia de potencial (y su correspondiente campo eléctrico asociado) entre diferentes partes de la nube, que puede llegar a ser muy grande. (Cuando ese hielo aumenta demasiado de tamaño genera granizo). Las cargas negativas en el inferior de la nube crean cargas positivas en el suelo, por un proceso conocido como inducción (cargas de signo contrario se atraen). Si el campo eléctrico y la diferencia de potencial entre la nube y tierra es suficientemente grande, el aire húmedo, usualmente no conductor de la electricidad, se puede ionizar volviéndose conductor, creando una vía para que pase la corriente eléctrica y surja el rayo. La descarga también puede ocurrir dentro de la misma nube, o entre nubes adyacentes.
Cómo protegerse de los rayos
El promedio anual de muertes por rayo en Cuba es de 65 personas, no siempre atribuibles a descuidos o negligencias, pues los rayos pueden caer donde menos se les espera. Ocurre con frecuencia que el rayo no caiga sobre el objeto más alto, sino cercano a él. Es cierto que la probabilidad de que caiga sobre un objeto alto es mayor, pero la trayectoria que seguirá cada rayo individual es impredecible. Si a Ud. lo sorprende una tormenta en un descampado, busque cobijo lo antes posible. No se arriesgue, pues el rayo puede usarlo como trayectoria a tierra de la misma forma que usa cualquier otro objeto. Un lugar apropiado sería dentro –no en la puerta- de un edificio, una cueva o un auto. No busque cobijo bajo un árbol, pues los árboles atraen los rayos. De no existir otra posibilidad, agáchese con los pies unidos y baje la cabeza lo más posible, sin tocar la tierra. No se acueste sobre el suelo, pues cuando cae un rayo surge un potencial eléctrico que se radia desde el punto de contacto. Si su cuerpo queda dentro de esa área, puede fluir corriente a través de su cuerpo, lo que podría causar un paro cardiaco, quemaduras u otros daños. No permanezca dentro de una piscina, en el mar o en cualquier otra extensión de agua, pues ésta conduce la electricidad y puede ampliar e intensificar la región de daño. Si se encuentra dentro de un edificio no use teléfonos conectados a la línea, pues si un rayo cae sobre ella se transmitirá a todos los teléfonos cercanos. Aléjese de las tuberías metálicas, duchas y regaderas, que también pueden transmitir la electricidad del rayo.
Los rayos globulares
Fotografía tomada en Japón, en 1987, que supuestamente recoge la imagen de un rayo globular ►
Los rayos globulares son ‘globos’ de luz que usualmente aparecen durante las tormentas, a continuación de la caída de un rayo. Se observan muy raramente y, aunque existen fotos y videos, la veracidad de estos documentos es controvertida. A diferencia de los rayos, estas ‘bolas de fuego’ flotantes pueden durar varios segundos y ser blancas, amarillas, naranjas, rojas o azules. Su tamaño puede variar desde el de una pelota de golf hasta el de una pelota de playa. La superficie no es lisa, sino que está cubierta de pequeñas chispas. Se mueven lenta y erráticamente dejando una estela de humo tras de sí y desparecen sin dejar rastro. Existen muchos testimonios e historias notables asociadas a los rayos globulares. El físico del siglo XIX Georg Wilhelm Richmann murió al ser lesionado en la cabeza por ‘una bola de fuego azul pálida’ durante una tormenta, y el joven Zar Nicolás II observó uno de estos fenómenos en una iglesia, durante un servicio religioso. Su existencia quedó comprobada sin lugar a dudas en 1963 cuando un grupo de científicos, en un vuelo comercial de New York a Washington, presenció una de estas bolas de fuego flotar por el corredor y desaparecer en la parte trasera del avión. Aunque existen diversas hipótesis, hasta el momento no hay una explicación satisfactoria de cómo surgen –y que son en realidad- los rayos globulares. La más aceptada es que, durante la caída de un rayo, el silicio que usualmente forma parte del suelo se vaporiza y posteriormente condensa como polvo fino que se recombina con el oxígeno del aire creando luminiscencia. Rayos globulares han sido creados en el laboratorio a partir de silicio pulverizado. En la Universidad Federal de Pernambuco la aplicación de 140 amperes a un substrato de silicio vaporizó el material, produciendo en algunos casos bolas de fuego del tamaño de una pelota de golf. También se han obtenido accidentalmente bolas luminiscentes en experimentos realizados en la Universidad de Tel Aviv.
Destellos, gnomos y elfos
Jets, sprites y elfos ►
Los gnomos (sprites) son descargas eléctricas que ocurren muy por encima de las nubes de tormenta (cumulonimbos) dando lugar a diferentes formas luminosas. Aparecen cuando tiene lugar una descarga de rayos de carga positiva (mucho menos frecuentes que los de carga negativa) hacia la tierra. Su color puede ser naranja-rojizo o verde-azulado y usualmente ocurren en racimos. Fueron fotografiados por primera vez en 1989 en la Universidad de Minnesota. Los destellos azules (blue jets) se proyectan hacia arriba como un spray estrecho luminoso desde la parte superior de los cumulonimbus , y son más brillantes que los sprites. Ocurren a más baja altura y duran alrededor de un segundo. También fueron registrados por primera vez en 1989 por los astronautas de un transbordador espacial. Los elfos (elves) son luminiscencias que se expanden hasta diámetros de 400 km y duran sólo un milisegundo. Poseen un tinte rojizo. Fueron observados en otra misión de un transbordador espacial, en 1990.
¿Quieres saber más? http://science.howstuffworks.com/ball-lightning.htm http://science.howstuffworks.com/lightning.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
[1] Unos 300 m/s |
El
rayo es una descarga eléctrica muy intensa acompañada de un sonido
característico: el trueno. Ocurre mayormente durante las tormentas
eléctricas, pero también puede aparecer cercano a las erupciones
volcánicas o a las tormentas de arena. 
Este
rayo partió el tronco del eucalipto, dejando intactos los pinos
adyacentes ►
Los
rayos no son los únicos fenómenos electrico-luminosos que se pueden
observar en la atmósfera.