Anatomía de un rayo

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  • (1) Desde que una nube de tormenta empieza a desarrollarse, las cargas eléctricas se van distribuyendo en su interior.

    (2) Distribución de cargas de en una nube de tormenta ya desarrollada. La nube se comporta como si fuera un dipolo gigante.

    (3) Es un fenómeno espectacular pero a veces difícil de captar.

    (4) Rayos captados desde la Estación Espacial Internacional (mitad superior de la foto, en el medio).

    (5) Distribución mundial de rayos caídos por kilómetro cuadrado y hora.

  • Anatomía de un rayo
    30.04.2014 12:29

    Suponen uno de los fenómenos naturales más impactantes y causan fascinación y temor a partes iguales. Se originan dentro de las nubes de tormenta y son capaces de causar elevados daños, tanto a bienes como a personas.

    En los libros de meteorología podemos encontrar una definición de rayo similar a esta: “Corriente eléctrica muy concentrada producida entre dos zonas cargadas siguiendo un camino parcialmente ionizado. La descarga se produce por la perforación del dieléctrico que forma el aire”. Hablando en un lenguaje algo menos científico, podemos decir que se trata de un transporte de carga eléctrica desde unas zonas con mucha carga a otras con menos carga.

    Origen de la separación de las cargas eléctricas

    El proceso por el cual las cargas eléctricas se distribuyen a lo largo de la nube es variado, complejo y en él influyen numerosos factores. Por un lado está el movimiento dentro de la nubes, un movimiento en el que intervienen desde partículas de polvo en suspensión a gotas de agua (de todos los tamaños) pasando por los distintos estados en los que podemos encontrar la precipitación: sólida en forma de granizo o liquida en forma de lluvia. Por otro lado tenemos la escala de la nube, cuya distribución de cargas positivas y negativas va cambiando según va creciendo, y el tamaño de los hidrometeoros ya que las partículas más pesadas (como las gotas de agua más grandes o el granizo) suelen adquirir una carga distinta a las más pequeñas.

    Tras este tumultuoso y complejo proceso (que en realidad no acaba nunca mientras la nube tormentosa siga desarrollándose y evolucionando) las cargas eléctricas dentro de una nube quedan distribuidas más o menos así: la mitad superior del cúmulo tiene cargas positivas, la mitad inferior cargas negativas y habitualmente alrededor de la base existe además una pequeña región también con cargas positivas asociada a la precipitación. O sea, las nubes de tormenta son como un dipolo gigante.

    La descarga eléctrica

    En mayor o menor medida, estas cargas eléctricas viven en armonía o equilibrio. Sin embargo, la propia dinámica interna de la nube hace que este estado de equilibrio no sea muy duradero, provocando que en algunos lugares de la nube se acumulen más cargas que en otros. Y es de este modo como se inicia el rayo.

    Este incipiente rayo, en su trayectoria, tratará de moverse por aquel camino que le sea más fácil. En palabras más científicas, el que mejores condiciones de ionización presente. Este camino no siempre es recto y hacia abajo, sino que está caracterizado por movimientos cortos y sinuosos en todas direcciones, pese a lo cual el rayo consigue alcanzar el límite de la nube.

    Cuando llega a la base de la nube el rayo sigue su camino hacia la superficie y es entonces cuando se produce uno de los fenómenos más curiosos y a la vez desconocidos. Del suelo (o de la copa de un árbol o de un pararrayos) surge una corriente hacia arriba de signo opuesto al rayo y que se encuentra con él a poca distancia de la superficie. En el contacto entre ambos es cuando se produce el trueno, como resultado de la compresión del aire, así como los demás efectos térmicos y eléctricos.

    Tras esto, se inicia una corriente de retorno hacia la nube y que completa el proceso completo en menos de una décima de segundo.

    Un rayo que en realidad son varios

    Una vez se completa el proceso (generación del rayo, caída, contacto y rebote) queda un camino ya establecido el cual es más sencillo de recorrer. Aprovechando este hecho, nuevos rayos repiten el camino del rayo inicial. Se trata de un camino más directo, menos sinuoso y que se repite entre 2 y 4 veces. Es decir, cuando vemos un rayo, en realidad son más de uno. Este hecho se aprecia a la perfección en el siguiente video.

    Para terminar, os dejamos algunos datos y observaciones sobre las tormentas y la actividad eléctrica:

    • -          En una nube de tormenta aislada, la actividad eléctrica dura alrededor de 30 minutos.
    • -          La carga negativa en una de estas nubes suele situarse por encima del nivel con temperatura de -5ºC, la positiva varios kilómetros por encima y la carga positiva de la base se centra alrededor de la zona con temperatura de 0ºC.
    • -          Son necesarios entre 10 y 20 minutos desde la detección de precipitación en el radar para generar la carga necesaria para el primer rayo.
    • -          Existen tres tipos de rayos: los rayos nube – aire, los rayos nube – nube y los rayos nube – tierra, siendo estos dos últimos los que se producen con más asiduidad.
    • -          Las zonas más afectadas por los rayos son las ecuatoriales y tropicales, que son los lugares donde mayor número de tormentas se producen.
    • -          En cuanto a la hora del día, el mayor número de tormentas se producen en horas vespertinas.
    Por: Luis Jiménez Dávila