¿Cómo se crean los rayos?

Verano es sinónimo de sol, pero también de tormentas. ¿Quién no ha contemplado alguna desde la protección que da el hogar ese despliegue eléctrico que son los rayos?

El preludio de un relámpago típico es la separación de las cargas eléctricas en la nube: la carga negativa se acumula en la parte inferior mientras que la positiva lo hace en la superior, hasta que la carga negativa crece lo suficiente como para vencer la resistencia del aire a que circule corriente eléctrica por él, algo que sucede cuando el potencial es de unos 18 000 voltios. Entonces un flujo de electrones empieza a descender de la nube, zigzagueando hacia la tierra.

A medida que bajan, los electrones van chocando con otros átomos y arrancándoles parte de sus electrones, que se suman al viaje hacia la superficie. Este precursor no causa el golpe de luz que observamos. Al conducir entre 100 y 1 000 amperios, es decir, entre 20 y 200 veces la corriente de una plancha eléctrica, es difícil poder verlo.

Por su parte, en tierra sucede algo parecido. La proximidad de los electrones hace que en el suelo empiecen a acumularse cargas positivas, que por su naturaleza tienden a ir al encuentro de los electrones como dos apasionados amantes. Para empezar a ascender utilizan cualquier objeto conductor de la zona: edificios, árboles o personas. A 30 metros sobre el suelo la punta del precursor está ya en condiciones de tocarse con la oleada de corriente positiva que viene del suelo.

Empieza el espectáculo

Es ahora cuando empieza el despliegue pirotécnico. Lo que tenemos es una especie de cortocircuito a lo bestia. En menos de una milésima de segundo 100 trillones de electrones llegan a la tierra y la corriente alcanza de unos 10 000 a 200 000 amperios. Aunque el flujo real de partículas es descendente, el punto de contacto entre el chorro de la nube y el de tierra asciende a unos 80 000 km/s en un movimiento llamado contragolpe. 

Este contragolpe contribuye con más electrones al rayo pues ioniza el aire, además de calentarlo a unos 50 000ºC. Así, cada metro de aire caliente en el canal del rayo brilla tanto como un millón de bombillas de 100 watios. Este brillo del contragolpe ascendiendo es lo que vemos como el relámpago, solo que a nosotros nos parece como si descendiera.

El sonido del trueno

A medida que el aire recalentado estalla se crea una onda supersónica: el trueno. Podríamos pensar que aquí acaba todo, pero no es así. El contragolpe no ha descargado a la nube, por lo que el show no ha terminado. Un segundo precursor empieza a descender por el mismo camino que el primero la que le sucede un segundo contragolpe y así hasta cuatro pares precursor-contragolpe. 

En resumen, el centelleo del rayo está compuesto por múltiples descargas: cada ciclo precursor-contragolpe tarda dos centésimas de segundo, demasiado rápidas para que el ojo pueda verlas separadas pero suficiente para observar el familiar parpadeo de los rayos.

 

Referencia

Uman, M. A. (2010) Lightining, Dover Pub

Referencias:

Uman, M. A. (2010) Lightining, Dover Pub

Miguel Ángel Sabadell

Miguel Ángel Sabadell

Astrofísico y doctor en física teórica. Miembro del Comité Editorial de Muy Interesante, es autor de catorce libros, más de 300 artículos y creador de una treintena de proyectos de divulgación científica. Es colaborador habitual en prensa, radio y televisión, y consultor para exposiciones temporales y museos.

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