Cazando rayos en Euskadi
2012/03/01 López Herrera, Javier - Euskalmet, Euskal Meteorologia AgentziaTecnalia, Meteo Unitatea Iturria: Elhuyar aldizkaria
Terribles, espectaculares, los rayos siempre han creado admiración humana. En las religiones de todas las culturas aparecen los dioses relacionados con los rayos: Zeus, Thor, y aquí, en Euskadi, Maju y Mari. Las explicaciones de los rayos siempre han estado entre el mito y la realidad. Sin embargo, a partir de cierta época la ciencia comenzó a imponerse.
Todos hemos oído hablar de los experimentos de Franklin. Pero no fue el XVIII. El único que trabajó en este campo en el siglo XX. La verdad es que las primeras teorías desarrolladas sobre los rayos en la misma época y en diferentes lugares no tenían nada en común. No obstante, el XVIII. A partir de mediados del siglo XIX este campo de investigación se expandió enormemente. Gracias a las nuevas teorías físicas del siglo XX, comenzó a desentrañar la verdad de los rayos, que eran un fenómeno electromagnético.
XIX. En el siglo XVIII se producen avances en el campo de la física. Las investigaciones sobre electromagnetismo fueron muy importantes a lo largo de este siglo y podemos recordar los nombres de científicos conocidos en este campo como Faraday y Maxwell.
A finales de este siglo, la investigación de los rayos cobró fuerza en los servicios meteorológicos, por un lado, por su interés meteorológico y, por otro, por el aprovechamiento del negocio de los sistemas de protección de los bienes frente al rayo. Había redes de observatorios meteorológicos que comenzaron a realizar las primeras mediciones utilizando instrumentos básicos como cometas.
XX. En el siglo XIX comienzan a aparecer sistemas de detección de rayos que permitieron conocer cada vez mejor las características de este fenómeno. Actualmente las redes de sensores están repartidas por todo el mundo. Se utilizan diferentes técnicas para detectar, localizar y medir sus características físicas. El conocimiento sobre las tormentas ha mejorado mucho y la protección de personas y bienes sigue siendo un tema de actualidad.
¿Cómo se producen los rayos?
Los rayos son corrientes eléctricas generadas por el movimiento de los electrones. Cuando se crea una nube de tormenta, las partículas que hay en su interior chocan entre sí. De esta forma, las cargas se reparten. Es decir, algunas partículas quedan con carga positiva (iones positivos) y otras partículas cargan negativamente (iones negativos). En general, podemos decir que las partículas que reciben carga negativa quedan en la parte inferior de la nube y los iones positivos en la parte superior.
Al igual que en física, las partículas de carga opuesta se atraen. De esta forma se genera una fuerza de atracción entre la carga negativa acumulada en la parte inferior de la nube y la carga positiva del suelo. Este sistema (carga negativa arriba, carga positiva abajo y aire neutro en la parte central) se denomina dipolo. Cuando aparece un sistema de este tipo se genera una diferencia de potencial o tensión (como ocurre en una pila).
Cuando esta diferencia es muy grande, los electrones arriba situados comienzan a moverse hacia abajo. Cuando están cerca de la tierra, las cargas positivas comienzan a subir y, cuando se produce el contacto, ocurre lo que conocemos como rayo.
Aquí hay que destacar una diferencia entre el trueno, el rayo y el rayo. La luz que vemos es el relámpago; el trueno, el sonido que se oye; y el rayo, la descarga eléctrica completa.
El rayo de las nubes a la tierra es el más común, aunque se pueden hacer distintas clasificaciones. Por ejemplo, dependiendo del lugar donde se produzcan, los rayos pueden ser entre nubes o desde nubes hasta tierra. Los primeros se desplazan (o dentro de una nube) de una nube a otra, siempre entre los núcleos de cargas positivas y negativas. Las segundas, al acabar en el suelo, pueden ser dañinas por la avería de los sistemas electrónicos y por los daños en los edificios o accidentes graves para los humanos.
También se puede hacer una clasificación según la polaridad, es decir, teniendo en cuenta que los rayos son positivos o negativos. Esta clasificación se realiza atendiendo al movimiento de cargas negativas. Si la carga negativa va desde la nube al suelo, el rayo es negativo. Si se mueve de la tierra a la nube es positivo. Esto es poco frecuente, pero puede ocurrir si la polaridad de la nube está invertida.
Los rayos de la nube a la tierra se pueden incluir en otra clasificación: si el primer movimiento de carga se produce de arriba abajo, el rayo es descendente; y si es de abajo hacia arriba, es ascendente.
Por todo ello, los rayos de la nube a la tierra pueden ser de cuatro tipos: negativo a la baja (el más habitual) [Rakov y Uman], positivo a la baja, negativo al alza y positivo al alza.
Hay que mencionar que los rayos ascendentes son habituales en las torres y edificios altos, y aquí, en Euskadi, ocurren, sobre todo en las torres situadas en los montes.
¿Cómo medimos y colocamos los rayos?
¿Cómo se detecta un fenómeno tan rápido? A veces ni podemos verlos y sólo oímos los truenos que de ellos se derivan, pero XX. A principios del siglo XX se dieron cuenta de que cuando se producía una tormenta se escuchaba un ruido en las radios al producirse un rayo.
Cuando se produce la descarga eléctrica del rayo se genera una emisión de radiofrecuencia. Así, se utiliza una antena para detectar esta señal de radiofrecuencia. Una vez recibida la señal, se mide su intensidad con la duración de la misma. Por tanto, un sensor detectará y medirá un rayo, pero para colocarlo bien es necesario más de un sensor.
En una red de sensores, la señal de un rayo llega casi simultáneamente a todos los sensores, ya que viaja a la velocidad de la luz (casi 300.000 km/s). Por ello, estos sensores deben ser sincronizados con un GPS, ya que las mediciones deben realizarse con una precisión de millones de segundos. Cuando los sensores recogen y procesan los datos, envían toda la información a un ordenador para su procesamiento, donde se calcula la triangulación para localizar cada rayo.
Rayos en Euskadi
Euskalmet utiliza tres redes de sensores para medir y localizar los rayos. Las tecnologías utilizadas para detectar los rayos dependen de la frecuencia con la que se detectan. En la banda VHF (very high frequency o frecuencia muy alta) se miden principalmente las fuentes de radiación de rayos entre nubes; en la banda LF (low frequency o baja frecuencia) se miden las descargas de nubes a tierra; y en la banda VLF (very low frequency o frecuencia muy baja) se miden los rayos de ambos tipos y se colocan. Los datos de estas redes permiten visualizar las fases de tormenta en tiempo real. En Euskalmet, los datos de los rayos se recogen con una demora máxima de 15 segundos y se representan inmediatamente para su uso por parte de los monitores de meteorología.
Además, los datos de los rayos se guardan para investigar después las tormentas. En cuanto a la cantidad detectada en las épocas de calor de los últimos tres años (mayo a septiembre), ha sido similar en 2009 a 2011, pero el periodo de 2010 fue curioso ya que hubo muy pocas tormentas y rayos. La red de Euskalmet midió entre mayo y septiembre en 2009 unos 8.500 rayos y en 2011 unos 9.750. En 2010, sin embargo, alcanzó los 3.700.
Según lo visto durante estos años, podemos decir que se producen principalmente en las líneas de montaña y en las costas. Por otra parte, en la región en la que vivimos (en estas latitudes), teniendo en cuenta nuestra orografía y clima, el número de rayos que habíamos tenido el año pasado es normal.
Sin embargo, los rayos no sólo se producen en la época de calor, aunque la mayoría se concentra en esta época. También se producen en otoño e invierno. Además, las tormentas invernales tienen características especiales. Pueden producirse más rayos positivos y las nubes de tormenta se encuentran mucho más bajas. Como consecuencia, los rayos ascendentes que se producen desde las torres pueden ser más frecuentes, como ocurrió en la torre del radar de Capildui de Euskalmet [López et al . ].
Sin embargo, los rayos no son sólo espectaculares, sino también peligrosos. El pasado 31 de agosto se produjo un accidente en el bosque de Oma. Durante una tormenta, un rayo hirió a dos visitantes. Al estar mojados, se les pasó la corriente eléctrica por la piel y se les quemó en la piel. Además, uno perdió el conocimiento y faltó la memoria. Sin embargo, si estuvieron secos, la corriente eléctrica pasaría por dentro y las heridas serían mucho más graves.
Euskalmet estudió el caso y descubrió que el rayo afectó a dos árboles en el bosque. Los visitantes se encontraban bajo un árbol seco, el rayo golpeó la punta y la corriente descendió por el tronco seco hasta encontrar sus cuerpos mojados. Entonces la corriente saltó y cayó por la superficie de los heridos.
Estos accidentes son poco frecuentes, pero pueden ocurrir y deben seguirse los consejos de seguridad: cuando los servicios meteorológicos indican la probabilidad de tormenta, deben evitarse los bosques y las zonas rurales abiertas, no protegerse bajo un árbol aislado y, si es posible, introducirse en un coche con las taquillas cerradas. Cuando estamos en un campo aislado (y cuando los rayos están muy cerca) y no hay sitio para protegerlo, la mejor opción es ponerlo en cuclillas.
Para saber si una tormenta se acerca o se aleja tenemos que contar los segundos entre el rayo y el trueno. Cuantos más segundos, más lejos estará la tormenta. Teniendo en cuenta la velocidad del sonido (340 m/s), si transcurren 10 segundos entre el rayo y el trueno, podemos decir que la tormenta está a más de 3 km, distancia suficiente para estar seguro.
Euskalmet continuará cuidando y mejorando las redes de detección de rayos y ha comenzado a utilizar nuevos sistemas para comprender mejor este fenómeno físico: campos eléctricos medidores y sensores de medida de las corrientes que pasan por las torres por los rayos.
Con este trabajo conoceremos cada vez mejor los rayos y las características de las tormentas que se producen en Euskadi.
BIBLIOGRAFÍA
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