¿Puede caer un rayo dos veces en el mismo sitio de manera natural?

Sergio García, 18 abril 2019

Aunque muchos de nosotros podamos pensar que la probabilidad de que los rayos caigan varias veces en el mismo sitio es mínima, suele pasar. El ejemplo más claro podemos encontrarlo en los pararrayos.

Un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos, ha conseguido averiguar el mecanismo por el cual los rayos no solo pueden, sino que suelen, repetir su camino a través del aire sin intervención humana (sin ionización artificial del aire).

En el estudio se ha revelado que las cargas negativas dentro de una nube no se descargan en un solo rayo, sino que parte de ellas se almacenan en un canal, que los investigadores han llamado agujas. A través de estas agujas, las cargas negativas pueden circular con mayor facilidad y causar descargas repetidas al suelo.

Diferencia entre rayo, relámpago y trueno según la RAE:

  • Rayo: chispa eléctrica de gran intensidad producida por descarga entre dos nubes o entre una nube y la tierra.
  • Trueno: estruendo, asociado al rayo, producido en las nubes por una descarga eléctrica.
  • Relámpago: resplandor vivísimo e instantáneo producido en las nubes por una descarga eléctrica.

Resumiendo, el rayo es el fénomeno de la descarga. El trueno es el sonido producido por el rayo. Y el relámpago es la luz producida por el rayo.

La física de los rayos

Los rayos se producen cuando se generan grandes cantidades de electricidad estática en los cumulonimbos (un tipo de nuberef). Partes de la nube se cargan positivamente y otras negativamente.

Cuando la diferencia de potencial respecto al suelo es lo suficientemente grande, se produce una descarga violenta, que conocemos como rayo. La descarga requiere de un plasma, un pequeño área de aire ionizado lo suficientemente caliente como para poder conducir la electricidad.

Este pequeño área crece en un canal de plasma bifurcado que puede alcanzar longitudes de varios kilómetros. Las puntas positivas del canal de plasma recogen las cargas negativas de la nube, que pasan a través del canal hasta la punta negativa, donde se produce la descarga.

Cuando las cargas disminuyen, el canal de descarga se rompe. Se termina el rayo. Pero quedan unas estructuras llamadas agujas.

A través de estas agujas, las cargas negativas dentro de una nube pueden realizar descargas repetidas hacia el suelo

Estos “rastros” almacenan carga negativa a lo largo del camino principal del rayo. Por lo que los siguientes rayos encuentran un camino con menos resistencia. Gracias a este mecanismo los rayos caerán en la misma zona repetidamente.

Radiotelescopio LOFAR

El estudio, dirigido por el Dr. Brian Hare, ha utilizado un radiotelescopio LOFAR (Low Frequency Array), con el que se han podido crear unas imágenes de los relámpagos en 3D con un nivel de detalle sin precedentes.

LOFAR: es una red distribuida de sensores multipropósito utilizado principalmente como radiotelescopio para la astronomía.

Imagen del campo central del radiotelescopio LOFAR cerca de Exloo, Países Bajos

En concreto, el radiotelescopio utilizado está formado por miles de antenas repartidas por el norte de Europa que están conectadas con un ordenador central a través de una conexión de fibra óptica, lo que significa que pueden funcionar como una sola cámara de radio capaz de enfocar tanto el Universo distante como los fenómenos de la atmósfera terrestre (los rayos producen señales en la banda de radio VHF).

El autor principal, el Dr. Brian Hare, de la Universidad de Groningen, dijo que los datos recopilados por LOFAR permitieron al equipo detectar la actividad de los relámpagos en las nubes y el entorno circundante a una escala en la que, por primera vez, los científicos pueden distinguir los procesos primarios.

El uso de ondas de radio nos permite mirar dentro de la nube de truenos, donde la mayoría de los relámpagos residen - Dr. Brian Hare

A partir de estas observaciones se ha podido descubrir cómo se recargan las nubes durante las tormentas eléctricas.

Sin el LOFAR habría sido imposible comprobar este fenómeno ya que las agujas pueden tener una longitud de 100 metros y un diámetro de menos de cinco metros, demasiado pequeñas y de corta vida para otros sistemas de detección.

El uso de ondas de radio nos permite mirar dentro de la nube de truenos, donde reside la mayoría de los relámpagos

Para el estudio los científicos han utilizado las estaciones holandesas de LOFAR que cubren un área de unos 3.200 kilómetros cuadrados.

Otros datos curiosos sobre los rayos

  • Los rayos también pueden caer en varios sitios a la vez. Ya en el 2003, la NASA reveló un estudio en el que de 386 relámpagos de nube a tierra, 136 (el 35%) alcanzaron el suelo en más de dos puntos a la vez.
  • El pararrayos fue inventado en 1753 por Benjamín Franklin. Funciona creando una zona de aire ionizado que atrae los rayos de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones.
  • El Empire State Building recibe el impacto de cerca de 25 rayos al año.
  • Según la Organización Meteorológica Mundial (OMM), a diario se producen unas 44.000 tormentas y se generan más de 8 millones de rayos en todo el mundo.
  • Cada rayo tiene unos 5 kilómetros de longitud de media y solo 1 centímetro de anchura.
  • La descarga de un rayo tiene entre 1.000 y 10.000 millones de julios de energía y alcanza una corriente de hasta 200.000 amperios y 100 millones de voltios.
  • El aire circundante puede alcanzar temperaturas de 28.000 °C (la superficie del Sol ronda los 6.000 °C). Este aire se expande a gran velocidad y al mezclarse con el aire frío del entorno se contrae bruscamente produciendo el trueno (sonido).
  • Aproximadamente un 90% de los relámpagos se desencadenan dentro de las nubes y no resultan visibles para el observador casual.
  • Cuando un rayo impacta sobre un ser humano, las posibilidades de sobrevivir son de alrededor un 30%. Además, el 74% de los supervivientes quedan con secuelas físicas y mentales que los acompañan toda la vida.
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