Descubre cómo se forman los rayos en el ambiente

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Los rayos se generan cuando una sección de una nube alcanza una carga eléctrica excesiva, ya sea positiva o negativa, lo suficientemente potente como para romper la resistencia del aire circundante. Este proceso suele iniciarse por una separación de carga dentro de la nube, que ocurre cuando las gotas de agua se sobreenfrían a temperaturas de congelación y chocan con los cristales de hielo: las colisiones hacen que las partículas más pequeñas de cristales de hielo queden con carga positiva, mientras que se transfieren cargas negativas a la predominante agua sobreenfriada, que con las colisiones se transforma en fragmentos grandes de granizo. Luego, los pequeños cristales de hielo se elevan en corrientes ascendentes hacia la parte superior de la nube y el granizo se deposita en medio, por efecto de la gravedad. También se forma una pequeña zona de carga positiva en la parte más baja de la nube. Esto atrae como consecuencia la separación gradual de las cargas entre las parte inferior y superior de la nube.

La polarización de las cargas crea un canal de aire parcialmente ionizado -donde los átomos y las moléculas quedan cargados eléctricamente- a través del cual un rayo inicial conocido como el trazador descendente se propaga hacia abajo. Cuando se aproxima al suelo, una descarga ascendente de carga opuesta (trazador ascendente) lo alcanza y completa la conexión, estableciendo un canal conductor -con poca resistencia a la carga eléctrica- por donde el rayo ascendente llega a la nube avanzando a un tercio de la velocidad de la luz, a tiempo que se genera un gran destello en el cielo (relámpago) y un fuerte sonido (trueno).

Esta secuencia entre los trazadores descendente y ascendente suele ocurrir de 3 a 4 veces por cada rayo que cae, más rápido de lo que el ojo humano es capaz de percibir. Además, debido a la enorme diferencia de potencial entre las zonas de carga -entre 10 y 100 millones de voltios-, el trazador ascendente puede tener una corriente eléctrica de hasta 30 mil amperios y alcanzar temperaturas de hasta 30 mil °C. Generalmente, el trazador descendente alcanza el suelo en 10 milisegundos, mientras que el ascendente alcanza la nube instigadora en 100 microsegundos.

Sin embargo, los rayos no ocurren sólo entre nubes y suelo, sino también entre nubes separadas o incluso dentro de las nubes. De hecho, 75% de los rayos en todo el mundo son de nube a nube e intranube. Además, la mayoría de los rayos tienen lugar a varios kilómetros de la Tierra, en la atmósfera superior, y van desde los que surgen de la parte superior de las nubes, hasta los que tienen cientos de kilómetros de ancho.

Curiosamente, a pesar de la alta frecuencia de los rayos y de su gran cantidad de energía, los esfuerzos actuales de la comunidad científica por extraer su electricidad han sido infructuosos. Esto se debe a la incapacidad de la tecnología para recibir y almacenar una cantidad de energía tan grande en un periodo tan corto, ya que cada descarga cae en cuestión de milisengundos. Otros problemas que impiden el uso de los rayos como fuente de energía es su naturaleza esporádica así como las dificultades relacionadas con convertir la energía eléctrica de alta tensión en energía de bajo voltaje que pueda ser almacenada y usada comercialmente.

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