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El Rayo
Un
rayo es una descarga eléctrica que golpea la tierra,
proveniente de la polarización que se produce entre las
moléculas de agua de una nube (habitualmente las cargas
positivas se ubican en la parte alta de la nube y las
negativas en la parte baja), cuyas cargas negativas son
atraídas por la carga positiva de la tierra, provocándose un
paso masivo de millones de electrones a esta última.
Esta
descarga puede desplazarse hasta 13 kilómetros, provocar una
temperatura de 50.000 °F (unos 28.000°C o sea tres veces la
temperatura del Sol), un potencial eléctrico de más de 100
millones de voltios y una intensidad de 20.000 amperes.
La
velocidad de un rayo puede llegar a los 140.000 Km. por
segundo. En el punto de entrada a la tierra, el rayo puede
destruir, de acuerdo a su potencia y a las características del
suelo, un radio de 20 metros.
Esta
polarización de las cargas eléctricas de una nube es lo que se
denomina electrostática, fenómeno que está presente en nuestra
vida diaria. Incluso nosotros mismos podemos acumular
electrostática y, por ejemplo al tocar a otra persona,
descargarla como una chispa de corriente que nos produce
cierto sobresalto.
Las
nubes crean esta chispa a escala gigante. El trueno no es otra
cosa que la onda expansiva provocada por esta tremenda energía
liberada, originando el ruido característico que todos hemos
oído alguna vez.
Esta
magnífica energía contenida en un rayo es lo que hizo que
prácticamente todas las culturas, comenzando por Zeus, Thor
(trueno), Musulmanes, Hindúes, Navajos o Araucanos, le
atribuyeran al rayo y el trueno un origen divino, ya sea como
castigo o señal.
Muchos
científicos como Newton y Franklin desarrollaron
investigaciones al respecto y , sobre todo este último,
diseñaron sistemas que atraían estas cargas eléctricas hacia
la tierra (pararrayos), de manera de evitar que se acumulara
en grandes proporciones y evitar sus efectos indeseables.
Muchos
científicos como Newton y Franklin desarrollaron
investigaciones al respecto y , sobre todo este último,
diseñaron sistemas que atraían estas cargas eléctricas hacia
la tierra (pararrayos), de manera de evitar que se acumulara
en grandes proporciones y evitar sus efectos indeseables.
Frecuencia
La
Tierra es golpeada por proximadamente 100 rayos cada segundo y
en cualquier momento (ahora mismo, por ejemplo) sufre 2.000
tormentas eléctricas simultáneamente.
Países
como Estados Unidos sufren unos 20.000.000 de rayos al año,
procedentes de unas 100.000 tormentas eléctricas. Los estados
más afectados son como Florida (y la ciudad de Tampa, en
particular), Georgia, Carolina del Sur, Nueva York u Oklahoma
sufren miles de rayos cada año. De hecho, EE.UU.. presenta un
promedio anual de 87 víctimas fatales y cerca de 500 heridos,
superando a tornados, inundaciones y huracanes.
¿ Donde caen los
rayos y relampagos?
Diciembre 5, 2001: Un relámpago.
Evita el océano pero le gusta la Florida. Es atraído por los
Himalayas y, más aún, por África Central. Y, además, los
relámpagos casi nunca caen sobre los polos norte o sur.
Éstas son sólo unas pocas de las
muchas cosas que los científicos de la NASA han descubierto,
al utilizar satélites para seguir de cerca los relámpagos
alrededor del planeta.
Por
primera vez hemos podido determinar la distribución global de
relámpagos, señalando su variación en función de la latitud,
longitud y la época del año", dice Hugh Christian, director
del equipo que estudia los relámpagos en el Centro Nacional de
Ciencias Espaciales y Tecnología (National Space Science and
Technology Center -- NSSTC), con sede en el Centro Marshall
para Vuelos Espaciales de la NASA (Marshall Space Flight
Center).
Imagen cortesía de
©
NOAA
Arriba:
Un relámpago cae sobre el Océano Atlántico cerca de la costa
de la Florida. De acuerdo al nuevo mapa global de frecuencia
de relámpagos desarrollado por la NASA, la caída de relámpagos
sobre aguas abiertas es poco frecuente.
Esta nueva perspectiva para el
estudio de relámpagos es posible gracias a dos detectores a
bordo de un satélite: el Detector Óptico de Oscilación
Transitoria (OTD por las siglas en inglés, Ópticas Transient
Detector) y el Sensor de Imágenes de Relámpagos (Lightning
Imaging Sensor o LIS). "El OTD y el LIS son dos sensores
ópticos que hemos colocado en órbita baja sobre la Tierra",
dice Christian, cuyo equipo desarrolló los sensores. "El OTD
fue puesto en órbita en 1995 y, desde entonces, hemos
aprovechado los cinco años. El LIS fue lanzado a bordo del
satélite de la Misión para la Medición de Lluvia Tropical
(Tropical Rainfall Measuring Mission ) en 1997 y todavía
funciona muy bien".
Básicamente,
estos sensores ópticos utilizan cámaras fotográficas de alta
velocidad para observar cambios producidos en la parte
superior de las nubes, los cuales son invisibles para los
ojos", explica. Por medio del análisis del espectro de luz
dentro de un pequeño intervalo de longitud de onda, alrededor
de los 777 nanómetros -- cerca del infrarrojo -- los
científicos pueden detectar breves destellos de luz, inclusive
durante el día.
Antes
del OTD y LIS, la distribución global de los relámpagos se
conocía sólo aproximadamente. Detectores de relámpagos
localizados en tierra que utilizan sensores de radiofrecuencia
proveen mediciones locales de alta calidad. Pero debido a su
alcance limitado, los océanos y áreas con baja población no
han sido estudiados en mucho detalle. El desarrollo de los
sensores ópticos espaciales fue un adelanto fundamental que
dió a los investigadores la primera visión completa de la
actividad de relámpagos a nivel mundial.
Arriba:
Los datos provenientes de sensores ópticos espaciales revelan
una distribución irregular de la caída de relámpagos a nivel
global. Unidades: número de destellos/km2
/año.
Crédito de la imagen: Equipo de
Relámpagos del NSSTC.
Los
nuevos mapas muestran que la Florida, por ejemplo, es uno de
los lugares donde la frecuencia de caída de relámpagos es
inusualmente alta. Dennis Boccippio, un científico de la
atmósfera que trabaja con el equipo
de relámpagos del NSSTC, explica por qué: "Florida es afectada
por dos brisas marinas: una de la costa este y la otra de la
costa oeste". El "empujón" producido por las brisas opuestas
fuerza a las corrientes superficiales de aire a ascender,
desatando tormentas eléctricas.
Dentro
de los nubarrones, la turbulencia generada por el aire que
sube produce la colisión entre pequeños cristales de hielo y
gotas de agua (llamados "hidrometeoros"). Por causas no
completamente entendidas, las cargas eléctricas positivas se
acumulan en las partículas más pequeñas -- ésto es, sobre los
hidrometeoros menores de 100 micrómetros -- mientras que las
cargas negativas se localizan en las partículas más grandes.
El viento y la gravedad separan a los hidrometeoros
eléctricamente cargados y produce una enorme diferencia de
potencial eléctrico dentro de la tormenta.
Los
relámpagos son una forma de disipar esta acumulación de
energía" , dice Boccippio.
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Derecha:
Los relámpagos son una descarga eléctrica repentina entre las
regiones cargadas de los nubarrones y el suelo. Sólo
aproximadamente un 25 por ciento de los relámpagos cae sobre
la superficie del planeta |
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Otro lugar de concentración de
relámpagos son los Himalayas, donde la topografía local tan
extrema, produce la convergencia de las masas de aire
provenientes del Océano
Índico.
¿Y dónde caen los relámpagos con
más frecuencia? En África Central. "Allí uno encuentra
tormentas eléctricas durante todo el año", dice Christian.
"[Estas tormentas son el resultado de] patrones climáticos, el
flujo de aire desde el Océano Atlántico, y la contribución de
las áreas montañosas".
Los datos satelitales revelan
también los patrones de intensidad de relámpagos a través del
tiempo. En el hemisferio norte, por ejemplo, la mayoría de los
relámpagos se produce durante los meses de verano. Pero en las
regiones ecuatoriales, éstos son más frecuentes durante el
otoño y la primavera.
Esta variación temporal produce
una curiosa asimetría entre el norte y el sur: los relámpagos
producen los incendios naturales de finales de verano en
América del Norte, mientras que algunos estudios indican que
estos incendios son producidos por el hombre en América del
Sur. ¿Por qué la diferencia? Simple, porque los relámpagos en
América del Sur ocurren durante la temporada en la cual el
suelo está húmedo. Los relámpagos de verano caen en América
del Norte cuando la tierra está seca y llena de combustible
para comenzar incendios.
Mientras tanto, áreas como el
Ártico o la Antártida tienen muy pocas tormentas eléctricas y,
por lo tanto, casi ningún relámpago.
Las
áreas oceánicas presentan también una escasez de relámpagos",
dice Christian. "La gente que vive en algunas de las islas del
Pacífico no hablan mucho sobre relámpagos en su idioma". La
superficie del océano no se calienta tanto como la de la
tierra durante el día debido a la mayor capacidad calorífica
del agua. El calentamiento de las capas de aire superficiales
es fundamental para la formación de tormentas, por lo que los
océanos no presentan relámpagos con mucha frecuencia.
De
acuerdo con Boccippio, estos patrones globales no son,
probablemente, muy afectados por la actividad humana. Algunas
personas han sugerido que los edificios y las torres metálicas
de comunicaciones aumentan la frecuencia promedio de la caída
de relámpagos. Pero, "el relámpago que no llega hasta el suelo
crea su propia forma de descarga", dice Boccippio. "La
probabilidad de que estemos cambiando la frecuencia de caídas
de relámpagos sobre la superficie con la construcción de
torres es muy pequeña. Advierte, sin embargo, que ésto no ha
sido verificado experimentalmente.
Para
responder a estas preguntas, un nuevo detector (el Sensor de
Mapeo de Relámpagos, o Lightning Mapper Sensor -- "LMS") está
en el tablero de dibujo del NSSTC. Este instrumento estaría en
órbita geoestacionaria sobre los Estados Unidos, y trataría de
detectar toda forma de relámpago con una alta resolución
espacial y eficiencia de detección.
Derecha:
El Sensor de Imágenes de Relámpagos (LIS)
a bordo de TRMM sigue de cerca los destellos de relámpagos
sobre la Tierra abajo, tomando 500 imágenes por segundo. La
misma tecnología óptica será utilizada muy probablemente en
los futuros sensores de relámpagos espaciales. Imagen cortesía
de NSSTC. (Click Imagen)
El LMS o algo
parecido podría brindar información valiosa para meteorólogos.
-- y más aún, podría ayudar a salvar vidas. "Las mismas
corrientes ascendentes que producen climas severos, a menudo
causan un incremento en la frecuencia de relámpagos [en el
comienzo] de una tormenta", explica Boccippio. De esta manera,
la medición de la frecuencia de los destellos producidos por
relámpagos en tiempo real podría ofrecer una manera de
identificar tormentas mortales antes de que se
conviertan en tales.
Fuente
 
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