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Caen cien rayos cada segundo

Relampago Rayo
Foto de Kayla Terry. Huntsville, Alabama, 10 de mayo de 2007.
Fuente: National Weather Service Lightning Photos.

Cada día caen sobre la tierra unos ocho millones de rayos, unos 6.000 cada minuto. Pero apenas suman una cuarta parte de todos los rayos que producen las dos mil tormentas que hay activas en el mismo momento en distintos lugares del planeta [QuickTime, 15MB], unas 40.000 cada día.

Un rayo empieza a gestarse cuando las corrientes de aire caliente de las capas bajas de la atmósfera ascienden y alcanzan las nubes de agua situadas en capas más altas y más frías. Esto produce una fricción en las partículas de agua y de hielo que forman las nubes, causando la separación de las cargas positivas y negativas.

Como se produce un rayo

    (1) Aún no se sabe muy bien cómo, pero debido a esa fricción las partículas más pequeñas que componen las nubes se cargan positivamente y ascienden movidas por el viento a la parte superior. Por el contrario las cargas negativas se acumulan en partículas más grandes y pesadas que ocupan la parte baja de las nube y que están deseando ir a cualquier otro lado.

    (2) Si la acumulación de cargas negativas en la base de la nube es lo suficientemente grande se produce una descarga de partículas negativas (no visible) que desciende desde la nube hacia la superfice de la tierra, que tiene carga positiva —también pueden “saltar” hacia otra zona de la misma nube o a distintas nubes, que es lo más habitual. La descarga descendente se abre paso zigzageando por el aire a más de 430.000 km por hora, buscando las zonas mejor conductoras.

    (3) Cuando la descarga encuentra una estructura alta o se aproxima al suelo desde éste se produce una corriente de retorno de partículas positivas que en su viaje a través de la ruta abierta por el rayo, a casi la velocidad de la luz, producen el relámpago. Esta descarga eléctrica de vuelta es visible como un resplandor intenso y apenas dura un instante. En la mayoría de los casos la duración del relámpago es inferior al medio segundo y el tamaño medio menor de 5 cm de diámetro.

Una sola descarga puede alcanzar los 30 millones de voltios y 100.000 amperios. Una gran tormenta eléctrica “puede acumular más energía que la contenida en una bomba atómica”, The Science of Lightning, Thunder and Thunderstorms.

Rayo vs. Challenger
Un rayo golpea cerca de la plataforma de lanzamiento del Challenger. La península de Floridad es una de las zonas con más actividad eléctrica: caen de media 26 rayos por kilómetro cuadrado.
Foto NASA MSFC, KSC, JSC. Fuente: National Weather Service Lightning Photos.

La descarga del rayo produce además, el trueno. Éste se produce cuando el aire alrededor del rayo súbitamente se calienta hasta los 28.000 ºC, que es casi cinco ves más caliente que la superficie del Sol. El aire caliente se expande súbitamente, aumentanado su volumen a una velocidad superior a la del sonido. Pero al contacto con el aire frío circundante la masa de aire caliente vuelve a enfriarse y a contraerse repentinamente produciendo la onda de choque audible que llamamos trueno.

Por su naturaleza los rayos tienden a producirse más sobre algunas zonas del planeta que sobre otras. Como se ve en la imagen inferior, lo rayos apenas caen en los polos y son poco amigos del agua del mar, pero son habituales de las altas cumbres de las montañas y en las extensas llanuras y amplias mesetas comunes en África Central.

Donde caen los rayos
Distribución habitual en la caída de rayos a nivel global.
Imagen por Marit Jentoft-Nilsen, basada en datos proporcionados por el Global Hydrology and Climate Center Lightning Team.

Más en Patterns of Lightning Activity y en ¿Dónde caen los rayos y relámpagos?