Rayos y Truenos

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El Calor Provoca un Trueno

Las tronadas forman descargas eléctricas o rayos; una chispa gigante que ocurre cuando la tronada está en su etapa madura con un potencial eléctrico de más de 100 millones de voltios y una intensidad de 20.000 amperes y proviene de la polarización que se produce entre las moléculas de agua de una nube. Los rayos o relámpagos, como comúnmente los conocemos, se forman de nube a nube, de una nube hacia sus alrededores o simplemente desde la nube a tierra. Los rayos que más nos preocupan son los que caen de nube a tierra pues son los que matan personas, ocasionan fuegos y tumban el servicio de energía eléctrica. En el punto de entrada a la tierra, el rayo puede destruir, de acuerdo a su potencia y las características del suelo, un radio de 60 pies (20 metros). Los rayos pueden tener un largo de 2-3 millas y calientan el aire a unos 30,000?C (54,000ºF-tres veces la temperatura del Sol). El calor extremo causa que el aire se expanda explosivamente produciendo un ruido fuerte al que conocemos como trueno.

La luz viaja tan rápido (186,000 millas por segundo) que por eso vemos el rayo primero, antes de escuchar el trueno, pues el sonido viaja más lento (1 milla por 4.5 segundos). Si comenzamos a contar los segundos desde el momento que vemos el rayo, sin haber escuchado el trueno, sabremos cuán lejos está la tronada que lo formó del lugar donde estamos. Por ejemplo, si vemos un rayo y escuchamos el trueno 15 segundos más tarde, el rayo se originó a 5 km (3 mi) de distancia aproximadamente de donde te encuentras. Si tomas en consideración que una nube de tronada viaja en promedio a 16 km/h (10 mph), es importante que busques refugio dentro de una estructura con techo seguro (jamás debajo de un árbol o a la intemperie) o dentro de un carro.

Anatomía del Impácto de un Rayo
Anatomía del Impácto de un Rayo

Un rayo ocurre cuando la electricidad viaja entre cargas eléctricas opuestas dentro de la nube, entre las nubes, o de la nube al suelo. Aunque no se conoce bien como es el proceso exacto de distribución de cargas positivas y negativas en las nubes cumulonimbus, los científicos están haciendo mucha investigación en este campo.

En un día claro, la superficie terrestre está cargada negativamente (iones negativos) mientras que en la parte alta de la troposfera está positivamente cargada (iones positivos). A medida que una nube cumulonimbus se desarrolla, esta distribución normal de cargas desaparece. Dentro de la nube, las cargas se separan de tal forma que la porción superior y cerca de la base de la nube, se cargan positivamente. Entre éstas, una región de fuertes cargas negativas se extiende cientos de metros en altura, cerca de donde la temperatura es de -15ºC (5ºF) donde hay mezcla de gotas líquidas, hielo y vapor de agua. Las cargas positivas comienzan a establecerse en la superficie, o sea debajo de la nube. El aire es un pobre conductor de electricidad, y por lo tanto mientras se separan estas cargas opuestas, mayor es el potencial de desarrollar descargas eléctricas. Cuando la nube cumulonimbus entra en la etapa madura, la resistencia del aire se pierde pues los electrones fluyen para neutralizar las cargas opuestas, y de ahí viene el rayo.

En menos de un segundo, una corriente de iones negativos comienzan a descender de la base de la nube hacia la superficie en forma de tenedor. A medida que esta corriente fluye, la corriente positiva de iones positivos comienza a ascender normalmente a través de un punto alto como un árbol. Mientras estas dos corrientes se unen, al hacer contacto, una intensa corriente positiva de tierra hacia nube fluye a una velocidad de 60,000 millas por segundo (1/3 la velocidad de la luz), y de ahí viene la luz que vemos. Este proceso se puede repetir varias veces de la misma forma en menos de ½ segundo.

Los científicos creen que el granizo forma un papel muy importante en este proceso. Las nubes se electrifican cuando el granizo entra en contacto con los cristales de hielo más frío creando una transferencia de iones positivos de las partes más calientes a partes más frías de la nube. Esto es, el granizo se torna negativamente cargado y los cristales de hielo positivamente, en la medida que los iones se le van incorporando. Cuando las gotas bien frías o congeladas, como los cristales de hielo, entran en contacto con el granizo que es más caliente, las gotas más frías se descongelan y cargas positivas se liberan, esta carga en la partículas positivas son llevadas a niveles más altos en la nube por el viento en ascenso. Los granizos más grandes cargados negativamente bajan y se mantienen en la base de la nube. Como sabemos las cargas desiguales se atraen unas a otras, la carga negativa de la base de la nube forma una región positiva en la superficie. Esta se moverá en la dirección que se mueva la nube. Las cargas positivas son más densas en objetos protuberantes como árboles, palos o edificios. Las diferencias en cargas causan un potencial eléctrico entre la superficie y la nube de aproximadamente 10,000 voltios por metro. El potencial sigue aumentando y cuando el campo eléctrico sea lo suficientemente grande las propiedades de aislamiento del aire se rompen, la corriente fluye y ocurre el rayo.

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