Una descarga atmosférica ocurre cuando hay una variación de cargas entre dos cuerpos, con el fin de equilibrar las cargas surgen los rayos que consiste en una descarga electroestática masiva, muy parecida a cuando una persona que esta cargada toca a otra y siente un chispazo, pero esta es a mayor escala, estos ocurren de una nube a si misma, también de una nube a otra nube, y de una nube a la tierra.

Rayo de Nube a Tierra durante una tormenta de rayos.

Estas descargas ocurren a través de humedad que hay durante una tormenta que no tienen mucha conductividad pero estas al ser tan poderosas logran circular a través de ella, es por eso el porque de su singular forma como si fuera rompiendo una pared invisible, se abre camino por el campo eléctrico hasta hacer tierra. Típicamente los rayos que van de una nube a la tierra tienden a tener unos 5 kilómetros de distancie entre los puntos de descarga. Durante una tormenta de relámpagos tienden a suceder entre 3 o más impactos por minuto en su punto de mayor potencia.

Es el resultado del proceso de equilibrar las cargas entre dos cuerpos de inmensas proporciones que son las nubes y la tierra, viene acompañado de un estruendo muy sonoro conocido como el trueno, que solo es el ruido, no hay que confundir uno con otro, el rayo es el que vemos que corta el horizonte con un destello de distintos colores dependiendo de donde se produzca que produce miles millones de voltios, mientras que el trueno es el sonido al hacer el impacto ya que es un cuerpo que viaja a 200.000 Kilómetros por segundo que golpean el suelo con violencia, dependiendo en que clase de suelo golpee, puede variar su sonido, que suena como un aplauso muy fuerte.

Los Rayos no se producen en cualquier momento, deben de existir unas condiciones específicas para que este ocurra, una es la nube, que debe de ser del tipo cumulonimbo, que es una nube de gran volumen y tamaño, ya que mientras mas de estos atributos posea, mucha más energía puede almacenar, lo que producirá rayos mas poderosos, otro factor que aumenta su frecuencia son las nevadas, las erupciones volcánicas, tormentas de arena, fuegos forestales o los tornados y huracanes

Nube Cumulonimbo

Rayos durante un incendio o una erupción volcánica

Debido que a ciencia cierta no se conoce en si el proceso de formación exacto, pero se tienen ciertas hipótesis que se han venido desarrollando, entre todas las que hay las más nombradas son: Hipótesis del Mecanismo de Polarización y la Hipótesis de la Colisión de Partículas de las Nubes.

Mecanismo de Polarización Colisión de Partículas de las Nubes

Esta Hipótesis es aun sujeto de investigación, esta esta compuesta por 2 partes: 1. Las pequeñas gotas de nieve y llovizna se va polarizando eléctricamente a medida que pasa por diversos campos magnéticos terrestres. 2. El Choque y el Rebote de las partículas en las nubes ganan carga opuesta. De esta forma es que se dice que las nubes ganan la carga suficiente para producir el intercambio.

Según esta Hipótesis las cargas son separadas en cristales de hielo. La separación de las cargas necesitan de fuertes corrientes de aire que acarrean moléculas de agua en forma ascendente, lo que produce un súper enfriamiento, estas moléculas de agua chocan con los cristales de hielo formando una mezcla de agua con hielo blanda llamada granizo blando. La colisión entre el granizo blando y los cristales de hielo causan que una carga positiva se transfiera a los cristales de hielo y una carga negativa se transfiera al granizo blando. Todo este proceso llevado a cabo en una cantidad masiva produce que se vaya acumulando carga en las nubes hasta que el potencial eléctrico sea suficiente para producir una descarga.

Una vez entendidas algunas de las hipótesis mediante las cuales se cree que las nubes ganan carga, ahora toca el proceso en que se genera la descarga… bueno la verdad es que tampoco se sabe como porque estas ciencias son muy complejas, pero partiendo de la interrupción desbocada hasta campos cargados eléctricamente localizados cerca de gotas de agua o cristales de hielo que funcionan como una rampa para que se inicie el intercambio de cargas.

Una vez inicia el proceso de descarga, el rayo, se abre camino a través del conductor que le resulte mejor, ya que la electricidad posee la propiedad de elegir el camino con menor resistencia por el cual puede circular, este proceso de descarga ocurre en fracciones de segundo, lo que produce una diferencia de potencial de miles de voltios que es mortal si te llega a alcanzar, aunque ha habido casos de personas alcanzadas por un rayo pero sobreviven debido a condiciones en las cuales lo recibió, antes de alcanzar la tierra el rayo busca el objeto de mayor conductividad que por lo general tienden a ser los pararrayos, pero en el campo tienden a ser los arboles mas altos, de todas formas mientras mas conductivo sea el material tendrá mayor probabilidad de ser alcanzado por un rayo.

El rayo sigue el siguiente proceso durante su vida: Carga ----- Iniciación ----- Descarga ----- Impacto

En algunos casos el impacto tiende a repetirse, lo que da un efecto de luz estroboscópica ya que un rayo sigue a otro y así sucesivamente por el mismo camino.

Entre los tipo de descargas se identifican dependiendo desde donde hacia donde van, en este están el Nube-Tierra, Tierra-Nube, Nube-Nube.

Nube-Tierra: Es el mas conocido y el segundo más frecuente que de los tipos de descargas, es el que supone el mayor riesgo hacia la vida y la propiedad cuando impacta en la tierra, se produce entre una nube cumulonimbo y el suelo. En este tipo de Descarga hay diversos tipos de rayos, el rayo burbuja que a medida que hace su recorrido en el aire con curvas en zigzag, estos tienden a durar más de lo usual, y son poco comunes, el rayo en lazo como su nombre lo indica parece un lazo cayendo del cielo porque este tiene un grosor mayor al de los otros tipos, he de allí su nombre, el rayo staccato es el que vemos comúnmente, de corta duración, se ve como un singular y brillante flash con ramificaciones considerables.

Rayo Burbuja Rayo en Lazo Rayo Staccato

Tierra-Nube: es iniciado de forma artificial, de los mas raros que hay, categorizada como flash terrestre. Se activa el rayo y pasa a través de estructuras en tierra muy altas, como torres o montañas, hasta las nubes. Proceso opuesto al Nube-Tierra.

Nube-Nube: este tipo de descargar ocurren entre áreas de nubes sin interacción con el suelo, cuando ocurren entre nubes separadas se le conoce como rayo entre nubes, y cuando esto ocurre entre áreas de potencial eléctrico diferencial dentro de una sola nube es un rayo intra-nube que es el tipo de rayo mas común que existe, pero es el mas difícil de apreciar. Para poder observarlos tiene que ser durante la noche ya que ocurren a grandes distancias del suelo, son llamados rayos calientes. En cualquiera de los casos la persona que sea capaz de verlo solo apreciará el flash sin ningún trueno. Hay casos que han ocurrido rayos que van Nube-Nube-Suelo, tienden a tener forma de árbol, donde las raíces están en la tierra, el tallo entre las nubes y la tierra, y las raíces superiores en la Nube-Nube.

Tierra-Nube Nube-Nube

La diferencia de potencial que se produce durante un rayo es demasiado grande, comprendido en miles de millones de voltios, esta cantidad descomunal de potencial eléctrico es mortal para los seres vivos, en el tiempo que comenzamos a comprender los rayos aprendimos a protegernos de ellos. La prioridad es proteger la vida humana, pero también hay otra prioridad que es la propiedad, un impacto de un rayo puede causar numerosos problemas, puede destruir dispositivos eléctricos ya que estos trabajan en cierto rango de potencia y estos al recibir demasiada se fríen literalmente y terminan destruidos, también puede generar incendios que es perjudicial para las personas, y la propiedad. Hay que tener algunos conocimientos sobre los rayos porque si te toca una situación donde estas en un campo abierto y se acerca una tormenta debes de tirarte al suelo o encontrar protección, uno de los peores sitios para hacerlo es debajo de un árbol que este hace de pararrayos natural, el cual es lo mismo que caminar con un paraguas ya que estos por lo general tienen una punta de metal, y ¿no quieres ser un pararrayos móvil?, si la respuesta es no, pues suéltalo y aléjate de el lo más posible durante una tormenta eléctrica. De todas formas se han implementado medidas para hacer que los rayos no vayan a caer sobre un área donde no lo queremos, en la siguiente página podremos ver como se hace.

Para desviar el trayecto de un rayo hay un dispositivo muy especial conocido como el Pararrayos, que tiene como finalidad desviar el rayo de un punto que pueda ser perjudicial para nosotros y nuestras pertenencias. Están hechos de metales altamente conductivos que oponen la menor resistencia posible para así hacerlo el mejor camino por el que pueda circular el rayo. A la derecha pueden ver un ejemplo.

Este dispositivo consiste en una vara metálica ubicada en la parte más alta de la estructura conectada a otra vara metálica que esta enterrada en el suelo de forma que le hacemos un puente al rayo para que no vaya a tocar cosas que no queremos que sean tocadas por el.

Los pararrayos no es algo que se haya inventado hace 100 años, es algo que tiene mucho tiempo, lo que pasa es que el pararrayos fue patentado por Benjamin Franklin quien fue el descubridor de la electricidad, si prácticamente se quedo con algo inventado antes que naciera, y estudio como la electricidad se mueve a través de los cuerpos, especialmente el metal, de todas formas en tiempos antiguos se colocaban objetos puntiagudos metálicos, como en la antigua ciudad de Sri Lanka de forma que eran protegidos de los rayos, y hacían unos caminos de cobre o plata, con el fin de que la corriente circulara por ellos, unos arquitectos muy avanzados para su tiempo. En muchas partes del mundo se colocaron grandes objetos metálicos que dispersaran el poder del rayo sobre los edificios ya que destruían edificios con mucha facilidad, y eso que no eran como hoy en día, ya que poseen esqueletos de metal, lo que aumenta la probabilidad de recibir un impacto de una descarga.

Pararrayos Antiguos

Para instalar un pararrayos no es simplemente colocarlos de forma aleatoria, hay ciertos estudios que permiten saber cual es el mejor sitio donde pueda ser colocado con el fin de que proteja el mayor área posible ya que este tiene un área de protección algo así como un cono como se puede apreciar en la figura de abajo.

Pararrayos en la punta de un velero Fíjense en el área de protección

Antes de saber si debo o no debo colocar un pararrayos, antes se debe revisar un mapa de tormentas que se encuentran por lo general en paginas donde se muestre los pronósticos meteorológicos, porque hay áreas donde es casi nula la probabilidad, así que sería una perdida monetaria, aparte de esto y revisar cual seria la mejor posición hay que revisar cuales materiales son los más adecuados ya que si recibe el impacto de un rayo si no es lo suficientemente resistente, este acabaría desecho y derretido, para esto hay personas calificadas y especializadas en estos trabajos, lo recomendable es contratarlas, ya que a la vida no se le puede poner precio, y hay que invertir lo que se deba para protegerla.

Precio 20 BsF.

Fotografía de Jhon Maxwell

Revista «The Scientist»