Diferencia entre revisiones de «Rayo»

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El '''rayo''' es una poderosa [[descarga electrostática]] natural producida durante una [[tormenta]] eléctrica; generando un "[[pulso electromagnético]]". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de [[luz]] (el [[relámpago]]), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del [[trueno]], desarrollado por la onda de choque. La [[electricidad]] (corriente eléctrica) que pasa a través de la [[atmósfera]] calienta y expande rápidamente el [[aire]], produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el [[trueno]].
El '''rayo''' es una poderosa [[descarga electrostática]] natural producida durante una [[tormenta]] eléctrica; generando un "[[pulso electromagnético]]". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de [[luz]] (el [[relámpago]]), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del [[trueno]], desarrollado por la onda de choque. La [[electricidad]] (corriente eléctrica) que pasa a través de la [[atmósfera]] calienta y expande rápidamente el [[aire]], produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el [[trueno]].


Revisión del 15:37 31 may 2011

Para otros usos de este término, véase Rayo (desambiguación).
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Representación de un rayo.

El rayo es una poderosa descarga electrostática natural producida durante una tormenta eléctrica; generando un "pulso electromagnético". La descarga eléctrica precipitada del rayo es acompañada por la emisión de luz (el relámpago), causada por el paso de corriente eléctrica que ioniza las moléculas de aire, y por el sonido del trueno, desarrollado por la onda de choque. La electricidad (corriente eléctrica) que pasa a través de la atmósfera calienta y expande rápidamente el aire, produciendo el ruido característico del rayo; es decir, el trueno.

Generalmente, los rayos son producidos por partículas positivas por la tierra y negativas a partir de nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Cuando un cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las cargas negativas, causando un relámpago o rayo. Esto produce un efecto de ida y vuelta; se refiere a que al subir las partículas instantáneamente regresan causando la visión de que los rayos bajan.

La disciplina que, dentro de la meteorología, estudia todo lo relacionado con los rayos se denomina ceraunología.

Formación del rayo

Relámpago del Catatumbo, Venezuela. La fábrica de ozono de la Madre Naturaleza. Este fenómeno es capaz de producir 1.176.000 relámpagos por año, produciendo el 10% de la capa de ozono del planeta.

Cómo se inicia la descarga eléctrica sigue siendo un tema de debate.[1]​ Los científicos han estudiado las causas fundamentales, que van desde las perturbaciones atmosféricas (viento, humedad y presión) hasta los efectos del viento solar y a la acumulación de partículas solares cargadas.[2]​Se cree que el hielo es el elemento clave en el desarrollo, propiciando una separación de las cargas positivas y negativas dentro de la nube.[2]​

El rayo también puede producirse dentro de las nubes de cenizas de erupciones volcánicas, o puede ser causado por violentos incendios forestales que generen polvo capaz de crear carga estática.[3]​[4]​

Hipótesis de la inducción electroestática

De acuerdo con la hipótesis de la inducción electrostática, las cargas son impulsadas con procesos que aún son inciertos. La separación de las cargas parece requerir de una fuerte corriente aérea ascendente que lleve las gotas de agua hacia arriba, superenfriandolas entre los -10 y los -20 grados centígrados. Estas colisionan con los cristales de hielo formando una combinación de agua-hielo denominada granizo. Las colisiones producen que una carga ligeramente positiva sea transferida a los cristales de hielo, y una carga ligeramente negativa hacia el granizo. Las corrientes conducen los cristales de hielo menos pesados hacia arriba, causando que en la parte posterior de la nube se acumulen cargas positivas. La gravedad causa que el granizo más pesado con carga negativa caiga hacia el centro y a las partes más bajas de las nubes. La separación de cargas y la acumulación continúa hasta que el potencial eléctrico se vuelve suficiente para iniciar una descarga eléctrica, que ocurre cuando la distribución de las cargas positivas y negativas forman un campo eléctrico lo suficientemente fuerte para romper y destrozar un pais. Todo lo relacionado con la electricidad proviene de una aerodinámica electroestática

Hipótesis del mecanismo de polarización

El mecanismo por el cual la separación de cargas sucede sigue siendo objeto de investigación. Otra hipotesis es el mecanísmo de polarización, que tiene dos componentes: [5]​

  1. La caída de las gotas de hielo y agua se vuelven electricamente polarizadas en el momento en que caen a través del campo eléctrico natural de la Tierra;
  2. Las partículas de hielo que chocan se cargan por inducción electroestática (mirar arriba).

Hay varias hipotesis adicionales que explican el origen de la seperación de cargas.[6]​ [7]​

Formación de líderes y el impacto de retorno

Ilustración de una corriente negativa (azul) encontrandose con su contraparte positiva (rojo) y formando el impacto de retorno. Haz click para ver la animación.

En una nube de tormenta, una carga eléctrica igual pero opuesta a la carga de la base de la nube se induce en la tierra por debajo de la nube. El suelo con carga inducida sigue el movimiento de la nube manteniendose por debajo de esta.

La descarga inicial bipolar, o ruta de aire ionizado, empieza con una combinación de agua con carga negativa y una región de hielo en la nube de tormenta. Los canales de descarga ionizados son conocidos como líderes de paso, la mayoría de los líderes superan los 45 metros de longitud.[8]​ Los líderes cargados positiva y negativamente avanzan en direcciones opuestas. Los cargados negativamente avanzan hacia abajo en una serie de saltos rápidos (pasos). A medida que continúa el descenso, los líderes de paso pueden ramificarse en varios caminos.[9]​ La progresión de los líderes de paso toma un tiempo relativamente largo en llegar al suelo (cientos de milisegundos). Esta fase inicial necesita de una relativamente pequeña corriente eléctrica (decenas o cientos de amperios siendo esta casi invisible cuando se compara con el canal de rayos posterior.

Cuando un líder de paso alcanza el suelo, la presencia de cargas opuestas en el suelo mejora la potencia del campo eléctrico. El campo eléctrico es más fuerte en objetos en contacto con el suelo cuyas partes más altas están cercanos a la base de la nube de tormenta, como árboles o edificios altos. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, una descarga electrostática (denominada corriente positiva) puede desarrollarse a partir de estas condiciones. Esta fue teorizada por Heinz Kasemir.[10]​[11]​A medida que el campo eléctrico aumenta, la corriente positiva puede convertirse en un líder más grande y caliente que el actual y finalmente llegar al líder de paso que desciende desde la nube. Es también posible que muchas corrientes se desarrollen a través de diferentes objetos simultaneamente, con solo uno haciendo contacto con el líder y formando la trayectoria de la descarga principal. Se han tomado fotografías de este proceso aún cuando ambas corrientes no estaban aun conectadas.[12]​

Una vez que el canal de aire ionizado se establece entre la nube y el suelo, se convierte en una ruta de menos resistencia eléctrica y permite que una mayor corriente sea propagada desde el suelo para luego regresar al líder de la nube. Este es el impacto de retorno y es el que más intensidad luminosa posee siendo una de las partes más notables de la descarga del rayo.

Secuencia del relámpago, dura 0,32 s

Impactos del rayo

Sabina hendida por un rayo.

Tipos de rayos

Rayo de nube a tierra

Algunos rayos presentan características particulares; los científicos y el público en general han dado nombres a estos diferentes tipos de rayos. El rayo que se observa más comúnmente es el rayo streak. Esto no es más que el trazo de retorno, la parte visible del trazo del rayo. La mayoría de los trazos se producen dentro de una nube, por lo que no vemos la mayoría de los trazos individuales de retorno durante una tormenta.

Rayo nube a tierra

Es el más conocido y el segundo tipo más común. De todos los tipos de rayos, éste representa la mayor amenaza para la vida y la propiedad, puesto que impacta contra la tierra. El rayo nube a tierra es una descarga entre una nube cumulonimbus y la tierra. Comienza con un trazo inicial que se mueve desde la nube hacia abajo.

Rayo perla

El Rayo perla es un tipo de rayo de nube a tierra que parece romper en una cadena de secciones cortas, brillantes, que duran más que una descarga habitual. Es relativamente raro. Se han propuesto varias teorías para explicarlo; una es que el observador ve porciones del final de canal de relámpago, y que estas partes parecen especialmente brillantes. Otra es que, en el rayo cordón, el ancho del canal varía; como el canal de relámpago se enfría y se desvanece, las secciones más amplias se enfrian más lentamente y permanecen aun visibles, pareciendo una cadena de perlas .[13]​[14]​

Rayo Staccato

Rayo Staccato es un rayo de nube a tierra, con un trazo de corta duración que aparece como un único flash muy brillante y a menudo tiene ramificaciones considerables.[15]​

Rayo bifurcado

Rayo bifurcado es un nombre, no uso formal, para rayos de nube a tierra que exhiben la ramificación de su ruta.

Rayo tierra a nube

El rayo tierra a nube es una descarga entre la tierra y una nube cumulonimbus, que es iniciado por un trazo inicial ascendente, es mucho más raro que el rayo nube a tierra. Éste tipo de rayo se forma cuando iones cargados negativamente, se elevan desde el suelo y se encuentran con iones cargados positivamente en una nube cumulonimbus. Entonces el rayo vuelve a tierra como trazo de retorno.

Rayo nube a nube

Multiples rutas de un rayo nube a nube, Swifts Creek, Australia
Cloud-to-cloud lightning, Victoria, Australia

Este tipo de rayos pueden producirse entre las zonas de nube que no esten en contacto con el suelo. Cuando ocurre entre dos nubes separadas; es llamado rayo inter-nube y cuando se produce entre zonas de diferente potencial eléctrico, dentro de una sola nube, se denomina rayo intra-nube. El rayo Intra-nube es el tipo que ocurre con más frecuencia.[16]​


Bolas de luz

Datos relevantes

Pararrayos desionizador

Véase también

Referencias

  1. ↑ Micah Fink for PBS. «How Lightning Forms». Public Broadcasting System. Consultado el 21 de septimbre de 2007. 
  2. ↑ a b National Weather Service (2007). «Lightning Safety». National Weather Service. Consultado el September 21 de 2007. 
  3. ↑ NGDC - NOAA. «Volcanic Lightning». National Geophysical Data Center - NOAA. Consultado el September 21 de 2007. 
  4. ↑ USGS (1998). «Bench collapse sparks lightning, roiling clouds». United States Geological Society. Consultado el September 21 de 2007. 
  5. ↑ «Electric Ice». NASA. Consultado el 05-07-2007. 
  6. ↑ Theories of lightning formation
  7. ↑ Frazier, Alicia (12 de diciembre de 2005 (dead link)). «Theories of lightning formation». Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, University of Colorado, Boulder. Archivado desde el original el June 3, 2007. Consultado el 29 de julio de 2007. 
  8. ↑ Goulde, R.H., 1977: The lightning conuctor. Lightning Protection, R.H. Goulde, Ed., Lightning, Vol. 2, Academic Press, 545-576.
  9. ↑ Ultra slow motion video of stepped leader propagation: http://www.ztresearch.com/ .
  10. ↑ Kasemir, H. W., "Qualitative Übersicht über Potential-, Feld- und Ladungsverhaltnisse bei einer Blitzentladung in der Gewitterwolke" (Qualitative survey of the potential, field and charge conditions during a lightning discharge in the thunderstorm cloud) in Das Gewitter (The Thunderstorm), H. Israel, ed. (Leipzig, Germany: Akademische Verlagsgesellschaft, 1950).
  11. ↑ Obituary: Heinz Wolfram Kasemir (1930-2007), German-American physicist: http://www.physicstoday.org/obits/notice_157.shtml
  12. ↑ http://web.archive.org/web/20050416080351/http://www.erh.noaa.gov/er/lwx/lightning/lgtng-hits-tree.jpg
  13. ↑ «Beaded Lightning». Glossary of Meteorology, 2nd edition. American Meteorological Society (AMS). 2000. Consultado el 31 de julio de 2007. 
  14. ↑ Uman (1986) Chapter 16, pages 139-143
  15. ↑ «Glossary». National Oceanic and Atmospheric Administration. National Weather Service. Consultado el 02-09-2008. 
  16. ↑ Dr. Hugh J. Christian; Melanie A. McCook. «A Lightning Primer - Characteristics of a Storm». NASA. Consultado el 08-02-2009. 

Fuentes

  • Gary, C.: La foudre. "Des mythologies antiques a la recherche moderne." Paris, Jassou, ISBN 2-225-84507-7 (1994)

Enlaces externos

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