domingo, 15 de mayo de 2011

Lluvias y tormentas eléctricas



Toda mujer bella es admirada por su entorno, sin importar el sexo de quién presta su atención a dicha cualidad. En todo caso, algunas la odian, otros le aman, y ninguna mujer bella queda fuera de estas posibilidades. Tampoco "la lluvia" queda atrás.

Admítanlo, por más que inundara las calles e hiciera estragos en nuestro perfectamente diseñado sistema de alcantarillados nacionales -sarcasm- ¿no les gusta que llueva de noche? ¿o qué amanezca lloviendo suavemente, para dejarles la modorra aún más adherida a dormitados cuerpos? ¡ACEPTEN QUE LA AMAN!

Por mí parte, acepto mí amor a ella, pero no solo por permitir el término del ciclo del agua de un modo amable (no sé, la naturaleza pudo hacer que todos los ciclos de precipitación en el planeta fuesen granizo del tamaño de nuestros cráneos, así que ¡ÁMENLA!) sino por la consecuencia más hermosa que puede generar: ¡RAYOS, TRUENOS Y RELÁMPAGOS!

Desde niño sentí fascinación por ellos, y las lluvias de estos últimos meses me hicieron recordar cuánto amo esta faceta de la madre Tierra. En ello, pretendo explicar algunas cosas referente a los rayos, los truenos y los relámpagos.

Primero que todo, algunas definiciones: un rayo es la descarga eléctrica que ocurre entre una nube y la superficie terrestre, entre dos nubes, dentro de una misma nube, o entre las nubes y la ionósfera, dado a un aumento en la diferencia de potencial (voltaje) entre ambos. El producto de este aumento hasta cierto potencial, llamado "voltaje de ruptura", permite que el aire pase de ser un "aislante eléctrico" (dieléctrico) a ser un conductor para uno de los fenómenos atmosféricos más llamativos de la naturaleza, y también uno de los más cortos (alrededor de millonésimas de segundos).

Un relámpago es el nombre dado a un rayo cuando impacta sobre la tierra (no todos los rayos impactan sobre la tierra), provocando un destello y, en varias ocasiones, la formación de una roca llamada "fulgurita" (producto de un relámpago o, en latín, fulgur).

Debido a la gran velocidad en que se libera energía en un rayo o relámpago (alrededor de 30,000 amperios, a una diferencia de potencial de unos 200 millones voltios, durante millonésimas de segundos) los rayos generan una gran onda de choque, que crea un sonido característico de este fenómeno. A este sonido se le conoce como trueno.

De aquí se ve que las tres cosas son distintas, y representan diferentes facetas del mismo fascinante fenómeno. Ahora, ¿cómo se genera un rayo?

Primero que todo, la condición imperante para generar un rayo es diferencia de potencial. Para generarlo, hay varios fenómenos. Uno es el debido a la convección natural: cuando hace mucho calor, el agua de evapora desde la tierra, llevando hacia la nube agua caliente (con relativa alta temperatura, es decir, alta energía). Esta agua se encuentra, en lo más alto, con vapores de agua fríos y hasta hielo (en las nubes). Estas dos masas de agua colisionan entre sí de tal modo, que permiten la disociación de cargas eléctricas, las cuales empiezan a "divagar" dentro de la nube. Esta carga en el cielo, genera un campo eléctrico neto entre el cielo y la tierra, aumentando la diferencia de potencial eléctrico (voltaje). Al llegar el mismo al "voltaje de ruptura del aire", se produce una conducción neta de energía entre la nube y la tierra. Este es el modo en que se forman los rayos "nube a Tierra".

Sin embargo, hay casos de rayos tierra a nube. En este caso en particular, la tierra es la que se carga negativamente, y el aire positivamente, y cuando la diferencia de potencial aumenta hasta un cierto nivel, se produce la descarga.

La producción de la descarga no es tan fácil como se imagina, el aire debe "elegir" un camino entre varias posibilidades, una especie de carrera:


Cuando la nube manda su descarga a Tierra, el constante movimiento del aire, con sus cambios de presión y humedad, modifican su conductividad mientras los electrones buscan su camino a la tierra. El resultado de este cambio de conductividad eléctrica tan rápido, genera el efecto que se ve en la animación: bifurcaciones y un camino "torcido" del relámpago. Puede observarse que el camino que toca tierra primero, es por donde pasa la descarga. El mismo fenómeno ocurre en los casos de rayos tierra-nube, pero al revés. Este camino se ve algo "irreal" visto en animación. La razón de que no lo vemos es que este se mueve a 1/6 de la velocidad de la luz.

Si se detenidamente la ilustración, también puede verse que el rayo, ¡REALMENTE SUBE DESDE LA TIERRA! Este es un efecto de "rebote" o de "reflexión" de los electrones sobre el piso, tal como el de un LASER que impacta sobre un espejo, y a este rayo se le llama "rayo de retorno".

A pesar de llamarme la atención fenómenos como los "ball lightnings" o los "sprites" y los elves, aquí sólo tenía pensado mostrar mí amor por este fenómeno de la naturaleza, y además de querer algún día tener la capacidad de reproducirlos en un laboratorio y admirarlos cuantas veces quiera :D .