La razón por la que los rayos caen zigzag
Este canal no es recto debido a las variaciones en la densidad del aire y la presencia de partículas en suspensión.
Los rayos son descargas eléctricas naturales que ocurren durante tormentas eléctricas, generando pulsos electromagnéticos y emitiendo luz, conocida como relámpago. Estos fenómenos pueden alcanzar velocidades de hasta 200,000 km/h y temperaturas que superan los 30,000 grados Celsius. Aunque la mayoría de los rayos se producen dentro de las nubes, las descargas de nube a tierra representan un peligro significativo para los seres humanos y las estructuras.
La razón por la que los rayos caen en zigzag se debe a la naturaleza del aire y la distribución de las cargas eléctricas en las nubes. El aire actúa como un aislante eléctrico, pero cuando la diferencia de potencial entre las cargas positivas y negativas en una nube supera la rigidez dieléctrica del aire, se forma un canal de plasma conductor. Este canal no es recto debido a las variaciones en la densidad del aire y la presencia de partículas en suspensión, lo que provoca que el rayo siga un camino irregular y ramificado.
El proceso de formación de un rayo comienza con la separación de cargas dentro de una nube. Las corrientes de convección en la nube transportan cristales de hielo y gotas de agua superenfriada, lo que resulta en la acumulación de cargas positivas en la parte superior de la nube y cargas negativas en la parte inferior. Esta separación de cargas crea un campo eléctrico intenso que, eventualmente, supera la rigidez dieléctrica del aire y da lugar a una descarga eléctrica.
Cuando el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, se inicia una ruptura en la rigidez dieléctrica del aire, formando un canal de plasma que permite el flujo de cargas eléctricas. Este canal se expande en etapas, avanzando en saltos de aproximadamente 50 metros cada 50 microsegundos. La punta del rayo se divide en varias ramas, emitiendo una luz débil con cada salto de descarga. A medida que el rayo se acerca al suelo, induce una acumulación de cargas opuestas en los objetos terrestres, lo que provoca la formación de trayectorias ascendentes que se encuentran con la trayectoria descendente del rayo.
El contacto entre el rayo y el suelo o un objeto terrestre resulta en una descarga de retorno, que es responsable de la intensa luminosidad observada durante una tormenta eléctrica. Esta descarga de retorno puede repetirse varias veces en el mismo rayo, con intervalos de aproximadamente 50 milisegundos entre cada descarga. La corriente eléctrica en la descarga inicial es típicamente de unos 30 kiloamperios, mientras que las descargas posteriores tienen una corriente de entre 10 y 15 kiloamperios.
Además de las descargas de nube a tierra, los rayos también pueden ocurrir entre nubes o dentro de una misma nube. Estos rayos intranubosos son menos peligrosos para los seres humanos, pero siguen siendo un fenómeno impresionante. La duración típica de una descarga intranubosa es de unos 0.2 segundos, con una luminosidad casi continua marcada por pulsos atribuidos a las descargas de retorno entre las bolsas de carga.
En algunos casos, los rayos pueden originarse en la parte superior de los grandes cumulonimbus y extenderse horizontalmente antes de dirigirse hacia el suelo. Estos rayos positivos tienen un potencial de destrucción mayor que los rayos negativos debido a la gran carga que transportan. Aunque son relativamente raros, los rayos positivos pueden causar daños significativos a las estructuras industriales y otros objetos terrestres.
La investigación sobre los rayos ha revelado que estos fenómenos no se limitan a la Tierra. También se han observado rayos en otros planetas del Sistema Solar, como Júpiter y Saturno. Estos rayos planetarios comparten características similares con los rayos terrestres, aunque las condiciones atmosféricas en otros planetas pueden dar lugar a variaciones en su comportamiento y apariencia.
