Los rayos: el fenómeno meteorológico más misterioso

¿Cuántas veces una tormenta ha sido la culpable de que te saquen de la alberca? ¿cuántas te ha despertado su estruendo? ¿cuántas te han dicho que no te refugies bajo un árbol? pero, ¿sabemos realmente en qué consiste este fenómeno? ¿por qué nos dan esas recomendaciones? ¿me puede caer un rayo mientras me baño? ¿mientras camino con el celular en la mano?, ¿cuando voy en mi auto?

A pesar de que se han dedicado alrededor de 250 años para conocer todo el proceso detrás de la formación de rayos, este es uno de los fenómenos meteorológicos menos comprendidos. Sin embargo, sí es posible describir de manera general qué es lo que está sucediendo y, así responder algunas de las inquietudes más comunes de la gente.

Todo comienza cuando el Sol calienta el aire cercano al suelo, provocando que dichas moléculas asciendan, formando cúmulos (nube con aspecto algodonoso), que, debido al continuo calentamiento crecerán verticalmente, a este tipo de nubes se le conocen como “cumulonimbus”. Esta nube contiene millones de gotas de agua suspendidas, y si, está bien desarrollada, tendrá cristales de hielo pequeños, y una mezcla de lluvia y granizo.

Los movimientos del aire y las colisiones entre los diversos tipos de precipitación en la nube hacen que sus partículas se carguen. La porción congelada, es cargada negativamente y queda suspendida en la parte inferior de la nube, a diferencia de los cristales de hielo más ligeros, que se cargan positivamente y son transportados hacia la parte superior por el aire ascendente. Debido a esta separación de cargas, se dice que la nube está “polarizada”.

Polarización de una nube, durante una tormenta.
Imagen: polarización de una nube, durante una tormenta eléctrica.

Esta polarización es la responsable de que los electrones en la superficie de la Tierra, sean repelidos por la parte inferior de la nube cargada negativamente, creando así una carga opuesta en el suelo, es decir, los edificios, árboles, e incluso nosotros, experimentamos una acumulación de cargas positivas.

Normalmente, el aire es un aislante, sin embargo, cuando la diferencia de cargas es muy grande, esta es capaz de arrancar los electrones de sus moléculas (ionizarlo) y así hacerlo conductor. De esta manera es posible la transferencia de cargas entre nubes, o entre una nube y el suelo.

El proceso de generación de un rayo comienza con el desarrollo de un stepped leader (camino en zigzag que sigue el exceso de electrones de la nube, para formar una conexión con el suelo), ramificaciones que vemos antes de que estalle la luz blanca. En el momento en que esto sucede, se forma un ”cable” conductor que se extiende hasta la nube, permitiendo que los electrones escapen hacia la tierra. Dicho flujo de carga es lo que conocemos como rayo.

Imagen: Acumulación de nubes, indicando el inicio de una tormenta eléctrica.

En este proceso, se generan temperaturas extremadamente altas, alrededor de 27,760 °C. Para tener una idea de qué tan caliente es, la superficie del Sol tiene aproximadamente 5,537 °C, o sea que, ¡un rayo es 5 veces más caliente que el Sol! Estas temperaturas ponen a las moléculas de aire en un estado de incandescencia, de modo que emiten una vívida luz blanca. Al mismo tiempo, el gas nitrógeno (el dominante en la atmósfera), se estimula a la luminiscencia, produciendo un blanco azulado brillante. A esta luz tan característica que vemos en el cielo, se le llama relámpago, y se desprende a partir del rayo.

El aire circundante es calentado rápidamente, provocando que se expanda a un ritmo mayor que la velocidad del sonido en dicho medio (340 m/s). Esta expansión crea la onda sonora a la que denominamos trueno.

Una de las preguntas que más se hace la gente es: si es posible que les caiga un rayo y qué tan potente sería dicha descarga. De acuerdo a la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration) , un relámpago contiene 100 millones de Volts. Con esta energía podríamos encender un foco de 100 W por más de 3 meses, y según datos del Servicio Meteorológico Nacional (NWS, National Weather Service), sólo el 10% de la gente que es golpeada por uno, muere . A la fecha que fue escrita esta nota, van 12 muertes por dichas descargas eléctricas, sólo en Estados Unidos.

Defunciones por rayos en EU, 2010-2020, Imagen: Sitio Web del NWS

Innumerables veces nos han dicho que nos mantengamos alejados de los árboles en una tormenta eléctrica, incluso si estamos en una alberca, nos piden que nos salgamos pero, ¿alguna vez te han dicho la razón?

Como ya vimos, conforme el stepped leader va trazando su camino hacia el suelo, va buscando el medio más próximo (y con menor resistencia) sobre el cual generar la conexión, para así desencadenar la descarga eléctrica. Por la altura y humedad de los árboles, estos son el atractivo principal para que los rayos lleguen al suelo.

En el caso de una alberca, además de que el agua (no pura) no es aislante, la corriente eléctrica pasa a través de las tuberías, provocando así una posible descarga. Tu casa no es la excepción, sus tuberías y cableado pueden ser el medio por el cual la corriente llegue hasta tu regadera o grifos. De igual manera, si te encuentras nadando en el mar, esta agua por sus propiedades salinas, es conductora de electricidad.

¿Te atemoriza ser golpeado por un rayo mientras utilizas tu celular en la calle?, esta debería ser la menor de tus preocupaciones. Aparte de que sus metales no son suficientes para atraerlo, su tamaño es sumamente pequeño comparado con los objetos altos que busca.

Si te encuentras fuera de casa y te atrapa una tormenta, busca siempre un refugio apropiado; este puede ser un carro, mas, no hay que fiarse mucho de él. A pesar de que actúa como una jaula de Faraday, permitiendo a la corriente viajar alrededor de su superficie y luego llegar al suelo, en el peor de los casos, puede dañar el sistema eléctrico y provocar un incendio. Para que esto suceda debes tener muy mala suerte.

En una tormenta eléctrica, recuerda mantenerte alejado de árboles, tuberías (bañeras, grifos) y sólo realiza llamadas con teléfonos inalámbricos. Si te vas a refugiar dentro de un auto evita tocar cosas metálicas que estén conectadas al exterior de este. ¡Disfruta del espectáculo!

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