QUE ES UN RAYO

El rayo es una poderosa descarga natural de electricidad estática, producida durante una tormenta eléctrica, que genera 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 trueno. Los rayos se encuentran en estado plasmático.

En promedio, un rayo mide 1500 metros y el más extenso fue registrado en Texas y alcanzó los 190 km de longitud. Un rayo viaja a una velocidad media de 440 km/s, pudiendo alcanzar velocidades de hasta 1400 km/s.​ La diferencia de potencial es mil millones de voltios con respecto al suelo. Cada año se registran 16 000 000 de tormentas con rayos.

Generalmente, los rayos son producidos por partículas positivas en la tierra y negativas en nubes de desarrollo vertical llamadas cumulonimbos. Cuando un cumulonimbo alcanza la tropopausa, las cargas positivas de la nube atraen a las cargas negativas; este movimiento de cargas a través de la atmósfera constituyen los rayos. 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. Un rayo puede generar una potencia instantánea de 1 gigawatt (mil millones de vatios), pudiendo ser comparable a la de una explosión nuclear.

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

CÓMO SE FORMAN LOS RAYOS EN UNA TORMENTA

La poderosa descarga natural de los rayos se produce entre las nubes y la superficie terrestre o bien entre dos nubes. La luz característica que acompaña al rayo se denomina relámpago y al sonido, producido por la onda de choque que produce la descarga eléctrica, trueno. Lo primero que necesitamos es una nube de tipo tormentoso, el cumulonimbo.

Los rayos se producen por la interacción entre las partículas positivas y negativas ¿pero cómo se electrifica una célula tormentosa?

Por encima de los 5000 metros de altura las partículas de granizo formadas chocan con cristales de hielo y adquieren carga positiva y esta última carga negativa. Por debajo de esa altura ocurre lo contrario.

De esta forma los cristales de hielo presentes dentro del cumulonimbo y más ligeros que el granizo son arrastrados hacia la cima de cumulonimbo formando una región de carga positiva entre los 8 y 10km de altura mientras que a unos 5 km de altura se acumula la carga negativa. Así hay un polo positivo en la cima y uno negativo en la parte inferior.

Como consecuencia se producen una diferencia de potencial eléctrico tanto dentro de la nube (donde pueden producirse rayos) como fuera, ya que la tierra se carga positivamente y se produce una descarga eléctrica: el rayo. Estos rayos son los negativos, pero también existen los positivos, los que llevan carga positiva entre la nube y la tierra aunque son menos frecuentes (un 10% del total).

La energía liberada por un rayo no es en sí misma muy elevada, sin embargo al ocurrir en una fracción de segundo su potencia es considerable.

Diariamente se producen en todo el planeta unas 44.000 tormentas y un número de rayos estimado de 8.600.000, unos 100 por segundo, de lo que se deduce una densidad media anual de rayos para todo el planeta de 6 rayos / km2.

 QUE ES UN RELÁMPAGO

Es un fenómeno meteorológico consistente en descargas eléctricas engendradas en el interior de un condensador natural que se propagan a través de un dieléctrico como es el aire—un dieléctrico es una sustancia que es mala conductora de la electricidad y que amortigua la fuerza de un campo eléctrico que la atraviese— El relámpago es una descarga entre nubes mientras que el rayo es una descarga de nube a tierra.

Según el origen y destino de estas descargas en la atmósfera terrestre, se pueden clasificar en tres grupos:

Descargas dentro de una misma nube (intranubes)

Descargas entre una nube y otra nube (internubes)

Descargas entre una nube y la ionosfera

Estas descargas circunscriben su peligrosidad a los aviones, aunque es poco probable, podrían llegar a ser tanto más catastróficos por el número de pasajeros que pueden viajar en alguno de estos aparatos aeronáuticos. Los relámpagos por su parte no conllevan ningún otro tipo de peligrosidad asociada para el hombre, a excepción del caso mencionado de aviones en vuelo, calculándose que la aparición de estas descargas entre nubes es del 80% mayor que la de los rayos, que se derivan hacia tierra.

Con respecto a las descargas que se producen entre una nube y la ionosfera (disparo ascendente), ésta se conocen como “espíritus” o, más comúnmente, “duendes”.

Después que se ve el relámpago, se escucha un ruido muy fuerte, producido por la expansión del aire al paso de la descarga eléctrica, esto es lo que se conoce como trueno.

Todo esto ocurre prácticamente al mismo tiempo, sin embargo, primero se observa el relámpago y después se escucha el trueno, esto se debe a que la luz se transmite más rápido que el sonido. La velocidad de la luz es tan rápida que se ve el relámpago inmediatamente, pero como el sonido se propaga sólo algo más de 300 m por segundo, el ruido del trueno llega después.

QUE ES UN TRUENO

Es un fenómeno que puede ser definido como un sonido ahogado por gases mientras se expande rápidamente a través del canal de descarga de un relámpago que también puede ser utilizada para calentar los gases de la atmósfera dentro y alrededor de canal visible.

Cuando acontece este fenómeno las temperaturas pueden elevarse a más de 10,000 grados Celsius en microsegundos, ocasionando una violenta onda de presión, compuesta por compresión y ondas de choque, causada cuando un rayo calienta instantáneamente el aire por el que se mueve entre las nubes o en la superficie terrestre.

El aire caliente aumenta de volumen y se expande a gran velocidad, pero cuando se mezcla con aire frío baja bruscamente la temperatura y llega a contraerse, la rápida expansión y contracción es la que se encarga de generar las ondas de choque y se considera como las responsables del ruido del trueno, porque el sonido del trueno y la luz viajan a la misma rapidez de los movimientos a través de la atmósfera y se puede medir el espacio entre el uno y el otro para saber cuántos kilómetros de distancia cayó el rayo.

El rayo aunque no lo parezca no significa lo mismo, son fenómenos meteorológicos consistentes en descarga eléctrica engendrada en el interior de un condensador natural, obviamente, las primeras son las que suelen causar daño o pérdidas más frecuentes en los sistemas antrópicos por lo que suponen una situación de riesgo que merece un especial interés desde la perspectiva de protección civil.