Viaje a las raíces del rayo
2009/05/31 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia
Los rayos suelen producirse en tormentas violentas, llamadas embates de truenos, y este tipo de tormentas se producen al crear las nubes llamadas cumulonimbos. Estas nubes presentan un aspecto vertical que se produce en condiciones de alta humedad ambiental y calor del aire: el calor hace que el agua se evapore y el vapor suba y sube a la atmósfera. A medida que vamos ascendiendo, la temperatura ambiental es cada vez más baja y, en un momento dado, el vapor no tiene suficiente energía para seguir siendo gas y se convierte en una gota de agua pequeña. Estas son las nubes.
Las gotas de agua acumuladas en las nubes permanecen suspendidas y, en el caso de los cúmulos onimbos, se producen interacciones entre las moléculas de vapor de agua acumuladas, las gotas de agua, las gotas de hielo, etc., y fricciones. Como consecuencia, los electrones de las moléculas se ponen a bailar y pasan de una molécula a otra. Algo parecido ocurre cuando un globo se frota contra un jersey de lana, los electrones pasan de uno a otro y tanto el globo como el jersey quedan cargados.
Pues incluso en las nubes hay moléculas que adquieren carga positiva y otras negativa. Al coger la carga, las moléculas cargadas positivamente se acumulan en la parte superior de la nube y las cargadas negativamente en la parte inferior.
Las nubes, llamadas cumulonimbos, son los antecedentes de los rayos en ambientes húmedos y cálidos. (Foto: Nicholas T. )
Esta distribución de cargas en las nubes se repite en el suelo. De hecho, los electrones de la parte inferior de las nubes repelen los del suelo y los hacen penetrar en el mismo. De esta forma, la superficie del suelo (parte superior de la capa de tierra) adquiere una carga positiva, mientras que la parte más profunda de la tierra es negativa.
Y entonces, el rayo
En ese momento hay dos superficies con carga opuesta, y la diferencia es cada vez mayor, ya que se está acumulando más agua en las nubes, se van acumulando choques y fricciones, etc., y al final esa tensión se hace insostenible y se produce la descarga, el rayo.
Los electrones se dirigen hacia la superficie terrestre para eliminar la diferencia de carga generada. La trayectoria de los electrones la define el aire. De hecho, se carga el propio aire, lo que facilita el paso de los electrones. Sin embargo, no todo el aire se carga de la misma manera debido a las partículas de polvo y otros cuerpos del aire. Por ello, los electrones ocupan un camino de mínima dificultad, que nunca es una línea recta, sino en zigzag.
Distribución de cargas en las nubes y en la Tierra. En estos casos es muy habitual que se produzcan rayos. (Foto: Nicholas T. ).
Los electrones que están pasando calentan y expanden el aire de forma instantánea, lo que produce un ruido que llamamos truenos. Sin embargo, a los rayos y a los truenos no los percibimos simultáneamente. Esto ocurre simplemente porque la luz y el sonido no se mueven a la misma velocidad, la luz se mueve un millón de veces más rápido que el sonido.
Al moverse tan rápido los electrones, los rayos tienen una duración muy reducida. Eso sí, la potencia suele ser enorme: Su temperatura es de unos 30.000 grados (cinco veces la temperatura superficial del Sol) y su intensidad oscila entre 5.000 y 340.000 amperios. ¿Cómo no vamos a quedar impactados y a veces temerosos ante este tipo de fenómenos?
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