Revista Digital de El Quinto Hombre

RAYOS Y TRUENOS

Por Pablo Ingrassia

Entre los aspectos más impresionantes que caracterizan una tormenta, se destacan los rayos y truenos. Cuando estos son abundantes suele hablarse de tormentas eléctricas.

Tales fenómenos han provocado temor en la antigüedad y hoy en día siguen despertando la curiosidad de muchos. Es por eso que en esta oportunidad nos sumergiremos en una de las grandes fuerzas de la naturaleza, responsable entre otras cosas de haber producido la chispa que encendió la vida en nuestro planeta.

Naturaleza de la corriente eléctrica:

Todo el Universo está constituído por átomos. Las estrellas, los planetas, nuestra Tierra, las nubes, el aire, el agua, nosotros mismos.

Cada átomo está formado por un núcleo muy compacto que encierra partículas llamadas protones y neutrones, y alrededor de él giran a increíble velocidad partículas más pequeñas llamadas electrones.

Todas estas partículas además de masa presentan cargas. En el núcleo la carga es positiva, y en la nube de electrones que lo envuelve la carga es negativa. Como el número de electrones es igual al número de protones, suele decirse que un átomo es eléctricamente neutro.

Pero todo átomo puede, en determinadas circunstancias, adquirir o ceder electrones.

Si esto ocurre, el átomo se transforma en un ión.

Al frotar por ejemplo una varilla de vidrio contra un paño de lana, los átomos de ésta ceden algunos electrones a los átomos del paño de lana, por lo cuál la varilla de vidrio queda cargada positivamente, y los átomos del paño de lana, con un exceso de electrones quedan cargados negativamente.

Entonces los electrones cedidos por los átomos de uno de los cuerpos son captados por los átomos del otro, concluyéndose que las cargas eléctricas no se crean o se destruyen sino que se redistribuyen.

Este proceso de ionización de átomos es provocado, pero muchas veces sucede naturalmente, especialmente durante una tormenta eléctrica.

Un átomo ionizado no suele permanecer en ese estado demasiado tiempo, sino que busca a través de la naturaleza y por todos los medios de recuperar el equilibrio.

Si por ejemplo, todos los átomos tuvieran perfectamente equilibradas sus cargas y si cada electrón estuviera en su lugar, no existiría la electricidad. Efectivamente, lo que se entiende por corriente eléctrica no es otra cosa que electrones alterados a lo largo de un alambre de cobre debido a una diferencia de potencial provocada intencionalmente en alguna central nuclear o hidroeléctrica.

Los pobres electrones tratan en vano de anular tal diferencia de potencial conocida vulgarmente como voltaje corriendo a lo largo de todo el cable conductor, pero nunca lo consiguen, y gracias a ello logramos que todo lo que enchufemos funcione.

Estas dos fotografías fueron tomadas a intervalos de 20 segundos y muestran lo que finalmente se convertirá en un rayo, empezando como un relámpago que sale de la nube

¡Peligro!: Nubes electrificadas:

Se han expuesto diversas teorías para explicar la acumulación de electricidad en las nubes, especialmente en las denominadas "cúmulus-nimbus", de gran desarrollo vertical que a veces superan los 14.000 metros de altura.

Una de las explicaciones más aceptadas se fundamenta en que este tipo de nubes se origina en la parte superior de corrientes de aire ascendentes, y el vapor de agua en la parte más alta se dispersa tomando la nube la característica forma de yunque.

Las gotas de agua que se desprenden del interior de la nube, al atravesar la corriente ascendente de aire se dividen cuando alcanzan determinadas dimensiones y se efectúa en ellas una separación de carácter eléctrico.

Las gotas grandes se cargan de electicidad positiva y siguen cayendo. Las gotas pequeñas forman una especie de niebla, sus partículas se cargan de electricidad negativa y son arrastradas por la corriente ascendente de aire.

Esas partículas continúan uniéndose y disgregándose sin cesar, lo que aumenta el potencial eléctrico de la nube que las contiene.

La acción de la corriente de aire acumula la carga de electricidad positiva y negativa que así se forman en distintos lugares de una misma nube o en nubes diferentes.

Cuando el potencial eléctrico acumulado es superior a la resistencia que opone el aire (entre 10.000 y 30.000 voltios) la descarga sobreviene y se produce el rayo.

Fotografía tomada a escasos 250 metros del lugar en donde cayó este magnífico rayo

Rayos y truenos:

Un rayo es entonces una descarga o flujo de electrones que se produce cuando la diferencia de potencial entre dos puntos llega a ser muy grande.

Esos dos puntos llamados electrodos o conductores pueden estar ubicados en una misma nube, en diferentes nubes o bien entre una nube y la tierra.

La distancia que debe existir entre los conductores para que se produzca el rayo se denomina "distancia explosiva".

El fenómeno de esta descarga espontánea se explica así:

Los electrones del punto de menor potencial pasan al de mayor potencial, pues el campo eléctrico les posibilitó adquirir la energía suficiente para atravesar la zona de gas que los separa, es decir, la atmósfera.

En su trayecto esos electrones, al chocar con los átomos de las moléculas de gas que hallan en su camino, liberan otros electrones, lo que produce la formación de más iones.

El conjunto de todos esos iones constituye el conductor a través del cual se produce la descarga.

Los choques producidos por los electrones ocasionan cambios de dirección en la trayectoria de los iones formados. Debido a ello el rayo adquiere esa característica forma arborescente que lo lleva a ramificarse.

Es decir que un rayo es simplemente una corriente de electrones que se establece entre dos puntos con el objeto de restablecer el equilibrio roto en el proceso de ionización de los átomos.

En los últimos años, los físicos han estudiado los rayos y han podido comprobar que hay dos clases de rayos: caliente y frío.

El rayo caliente es una descarga de larga duración (dura ¼  de segundo), pudiendo ocasionar incendios, quemaduras y fundir ciertos metales.

El rayo frío en cambio dura unos pocos microsegundos y es acompañado generalmente de un retumbante trueno.

Uno de los resultados más interesantes fue comprobar que el 95% de los rayos son descargas eléctricas que parten de la Tierra hacia la nube, y sólo el 5% restante son descargas de la nube hacia la Tierra. Todo depende de la ubicación del punto en donde haya menor potencial (pues allí se origina la chispa).

Pero sería muy injusto no dedicar aunque sea las últimas líneas al fenómeno que desde siempre ha escoltado la majestuosidad del rayo: el trueno.

El trueno es un ruido producido por la descarga eléctrica de un rayo.

Al calentar los gases de la atmósfera provoca su expansión creando ondas sonoras.

Este fenómeno acústico se produce porque el canal de descarga de los rayos es un conducto gaseoso de aproximadamente 10 cm de diámetro. Cuando una bocanada de corriente eléctrica recorre ese canal se produce un calentamiento casi instantáneo del aire contenido hasta alcanzar una temperatura de 25.000º C. Como consecuencia del calentamiento, el aire se expande con una velocidad superior a la del sonido (340 m/seg), provocando una onda similar a la de una explosión.

Un rayo cae sobre uno de los picos que emerge en medio de ruinas aztecas.

El pararrayos:

Si se conecta a tierra un cuerpo electrizado por medio de un conductor, el cuerpo se descarga.

La Tierra es un cuerpo conductor capaz de adquirir o ceder electrones. Si un cuerpo cargado negativamente toma contacto con la Tierra, éste le entrega su exceso de electrones hasta alcanzar el equilibrio entre sus cargas positivas y negativas.

El pararrayos está constituído por una barra metálica terminada en varias puntas que favorecen el escape de cargas eléctricas de la Tierra hacia el aire, las que neutralizan las cargas de signo contrario de las nubes.

Si las cargas de éstas no alcanzan valores muy altos, la neutralización se realiza en forma lenta y el rayo no se produce.

Cuando esas cargas alcanzan valores muy elevados hacen conductora la zona interpuesta entre el pararrayos y la nube, y pasan poor ella produciéndose entonces el rayo.

Para cotrarrestar los efectos de la violenta descarga, los pararrayos deben tener una conexión a tierra lo suficientemente profunda como para poder soportar sin deterioro el efecto de la descarga.

Es aconsejable durante una tormenta eléctrica alejarse de todo espejo de aguas (fuentes, piletas, lagos , etc.) porque atraen los rayos. Un buen refugio es el interior de un automóvil, o si se está en el medio del campo, arrojarse al suelo (nunca debajo de un árbol).

Una de las supersticiones más difundidas sobre el rayo es que éste no cae dos veces sobre el mismo lugar; esta creencia es absolutamente falsa.

Finalmente, cuando se avecine la próxima tormenta eléctrica, lo mejor será buscar un cómodo palco de observación como ser una ventana al resguardo de la lluvia, y contemplar este hermoso espectáculo sin el cual no existiríamos, ya que las sucesivas descargas que se han venido produciendo desde los orígenes del mundo han aportado las sustancias nitrogenadas necesarias para que surgiera la vida en la Tierra.