¿Cuáles son los diferentes tipos de rayos?

Aunque tendemos a pensar en los rayos como un rayo que se estrella contra la tierra desde el cielo, los rayos pueden golpear el suelo o golpear dentro de las nubes o el aire. De acuerdo con el Laboratorio Nacional de Tormentas Severas de EE. UU., Hay de cinco a 10 veces más relámpagos dentro de las nubes que impactos de nube a tierra. Aquí hay un vistazo a los diferentes tipos de rayos que pueden ocurrir durante una tormenta eléctrica.

Rayo de nube a tierra

A medida que la carga negativa crece dentro de la base de una tormenta eléctrica, la carga positiva comienza a acumularse dentro de la superficie de la Tierra, sombreando la tormenta donde quiera que vaya. Esto es responsable de casi todos los rayos de nube a tierra, que se muestran en la imagen de arriba. Con un rayo de nube a tierra, un líder escalonado se tambalea hacia abajo desde la base de nubes negativas, interceptado en su camino por una columna de aire ionizado llamado "streamer positivo" que se dispara para encontrarlo desde el suelo cargado positivamente. Cuando los dos se conectan, una violenta corriente eléctrica ruge entre la nube y el suelo, formando el rayo. Múltiples serpentinas positivas a veces compiten por el mismo líder escalonado.

Casi cualquier objeto u organismo conectado a tierra bajo una tormenta eléctrica puede atraer a un líder escalonado, pero los rayos son perezosos, por lo que cuanto más cerca mejor. Los árboles, los edificios altos, las torres y las antenas son objetivos favoritos y, a diferencia de la sabiduría popular, los rayos pueden golpear dos veces.

Intracloud y relámpago de nube a nube

Los relámpagos dentro de la nube nunca abandonan la nube donde se formó. (Foto: NOAA)

Aproximadamente las tres cuartas partes de todos los rayos en la Tierra nunca abandonan la nube donde se formó, contentos de encontrar otra región de partículas con carga opuesta dentro de la tormenta. Estas huelgas se conocen como "rayos intracloud", pero a veces también se llaman "rayos de hoja", cuando, desde nuestro punto de vista, encienden una hoja brillante en la superficie de la nube. Los "rayos de araña" (ver foto a continuación) se producen cuando los rayos ramificados se arrastran por la parte inferior de la nube.

Los rayos de araña son los destellos largos y de desplazamiento horizontal que se ven a menudo en la parte inferior de las nubes. (Foto: NOAA)

Los rayos también a veces abandonan la nube pero permanecen en el cielo, un fenómeno que puede tomar muchas formas. Puede saltar a otra nube, o simplemente golpear el aire alrededor de la tormenta si se ha acumulado suficiente carga cerca.

Si bien los rayos basados ​​en la nube normalmente no molestan a los humanos en la superficie, pueden causar estragos en nuestros aviones, cohetes y otras máquinas voladoras. Las rutas de vuelo a menudo conducen aviones de pasajeros directamente a través de grandes tormentas eléctricas, y aunque los rayos normalmente pasan por el exterior del avión, es difícil proteger completamente cualquier sistema eléctrico en tales condiciones. En 2009, los funcionarios de la compañía dijeron que el vuelo 447 de Air France probablemente fue alcanzado por un rayo antes de desaparecer sobre el Atlántico, voló hacia una tormenta tropical justo antes de perder energía en ambos sistemas eléctricos, aunque una variedad de otros factores probablemente agravaron eso. Los ingenieros de la NASA en Cabo Cañaveral también se ven afectados regularmente por los rayos de las despiadadas tormentas de verano de Florida, que pueden retrasar los lanzamientos y dañar equipos costosos.

Rayo caído del cielo

El Grupo de Investigación Lightning de la Universidad de Florida capturó este rayo de la nada con una cámara de alta velocidad. (Foto: Observatorio de rayos de la Universidad de Florida)

La mayoría de los rayos son negativos, descendiendo de la base de la nube al suelo cargado positivamente. Pero en tormentas eléctricas grandes, un rayo positivo sobrealimentado puede lanzarse desde las regiones superiores de la nube, alejándose de la tormenta antes de estrellarse en una sección distante de tierra cargada negativamente. A veces, viajando hasta 25 millas, estos ataques pueden acercarse sigilosamente a personas que ni siquiera saben que hay una tormenta eléctrica cerca, de ahí el nombre de "rayo de la nada". Además de ser sigilosos y raros, los rayos del azul también son mucho más poderosos que los rayos normales y, por lo tanto, causan más daños corporales y materiales.

En mayo de 2019, una mujer en Florida capturó involuntariamente este rayo positivo. Se sacudió las ventanas - y ella:

Iluminación del salón

Se han informado orbes flotantes de electricidad durante tormentas eléctricas en todo el mundo, e incluso se han recreado en un laboratorio, pero han resultado difíciles de verificar en la naturaleza. Si existe un rayo de bola natural, es fugaz, errático y raro. Aún así, hay pistas tentadoras, como el video a continuación, de que es real.

Los científicos también tienen una teoría intrigante sobre la naturaleza de los rayos de bolas. Para un estudio publicado en marzo de 2018, los investigadores crearon un estado de materia sobreenfriado llamado condensado de Bose-Einstein, luego unieron sus campos magnéticos en un nudo complejo. Esto produjo un objeto cuántico llamado "Skyrmion Shankar", que se teorizó hace más de 40 años, pero que nunca se había creado con éxito en un laboratorio.

Un skyrmion es una "configuración anudada de momentos magnéticos atómicos", según un comunicado de la Universidad de Amherst, esencialmente un conjunto de campos magnéticos entrelazados. (Como informa LiveScience, es como un grupo de llaveros conectados.) Este tipo de campo magnético anudado es clave para la teoría topológica del rayo de bola, señalan los investigadores, que describe un plasma de gas caliente magnéticamente confinado por el campo anudado . Los rayos de bolas teóricamente pueden durar mucho más que un rayo típico debido a la dificultad de "desatar" el nudo magnético que mantiene el plasma en su lugar.

Eventos luminosos transitorios

Los rayos no son los únicos trucos eléctricos que las tormentas eléctricas tienen bajo la manga. Hay otro mundo de luces extrañas y fantasmales que la mayoría de los humanos nunca ven, bailando alrededor de la atmósfera superior por encima de las tormentas. No son realmente rayos en el sentido tradicional: "eventos luminosos transitorios" o "fenómenos ópticos atmosféricos" son los términos preferidos, pero todavía no sabemos mucho sobre ellos.

Imagen en color de un sprite, tomada desde un avión. (Foto: NASA / Universidad de Alaska Fairbanks / Wikimedia Commons)

Los sprites son enormes destellos de luz que aparecen directamente encima de las tormentas eléctricas activas, que generalmente corresponden con poderosos rayos de nube a tierra cargados positivamente debajo. También conocidos como "sprites rojos", ya que la mayoría de ellos brillan en rojo, estas bengalas tenues pueden disparar hasta 60 millas desde la cima de la nube, aunque están débilmente cargadas y rara vez duran más de unos pocos segundos. Las formas de los sprites se han comparado con las columnas, las zanahorias y las medusas, pero su tenue carga y brillo suave significa que rara vez se ven a simple vista; de hecho, no hubo evidencia fotográfica de ellas hasta 1989. Desde entonces, sin embargo, miles de sprites han sido fotografiados y filmados desde el suelo, desde aviones y desde el espacio.

Los chorros azules duran solo una fracción de segundo. (Foto: NOAA)

Los chorros azules son lo que parecen: rayos de energía azul que salen de la cima de una tormenta eléctrica hacia el cielo circundante. Pero a pesar del nombre directo, son uno de los eventos luminosos transitorios más misteriosos, ya que no están directamente asociados con los rayos de nube a tierra y no están alineados con el campo magnético local. A medida que las brillantes rayas azules y blancas emergen de una nube, se extienden hacia arriba en conos estrechos, abriéndose gradualmente y disipándose a alturas de aproximadamente 30 millas. Los jets azules duran solo una fracción de segundo, pero han sido presenciados por pilotos e incluso captados en video.

Esta imagen de un elfo fue capturada por el Laboratorio de Dinámica Espacial de la Universidad Estatal de Utah. (Foto: Universidad Estatal de Utah)

Los elfos, como los sprites, se encuentran en un área de relámpagos activos de nube a tierra, y también se encuentran en la ionosfera. Estos discos brillantes y de rápida expansión pueden extenderse por 300 millas, pero duran menos de una milésima de segundo, lo que dificultaría su detección incluso si no hubiera una tormenta eléctrica en su camino. La NASA descubrió elfos en 1992 cuando una cámara de video con poca luz en el transbordador espacial grabó uno en acción, y los científicos creen que son causados ​​por un pulso electromagnético disparado desde una tormenta eléctrica hacia la ionosfera.

Los eventos de rayos incluyen sprites, elfos y jets azules. (Foto: NOAA)

Seguridad contra rayos

En los últimos 30 años, más estadounidenses han sido asesinados por rayos por año que por huracanes o tornados, pero debido a que las muertes se extienden a lo largo del tiempo y la distancia, es "el peligro climático más subestimado", según la NOAA. Por alguna razón, mueren muchos más hombres por los rayos que las mujeres: desde 2006, más del 78 por ciento de las muertes por rayos en los Estados Unidos fueron hombres. Los rayos también son más frecuentes y severos en ciertas partes del país, especialmente en Florida, Texas y otros estados cercanos al Golfo de México.

Los rayos de la nube al suelo pueden atacar a las personas de varias maneras. No es una buena idea estar a la intemperie durante una tormenta eléctrica, o 30 minutos antes o después de una, y tampoco estar parado cerca de algo alto como un árbol o un poste. Pero idealmente deberías estar dentro, de todos modos.

El mejor lugar para estar es un edificio con plomería y cableado eléctrico, ya que conducirán la electricidad mejor que un cuerpo humano. Las estructuras con aberturas expuestas no son seguras, incluidos cobertizos, cocheras, refugios de picnic, refugios de béisbol y estadios al aire libre. Si está atrapado afuera, intente subirse a un vehículo metálico cerrado con las ventanas enrolladas, evitando cosas con cabinas abiertas como convertibles, carros de golf, tractores o equipos de construcción.

Las piscinas son notoriamente peligrosas durante las tormentas eléctricas porque el agua conduce la electricidad muy fácilmente. Junto con el metal, otro conductor superior, el agua también puede ayudar a que los rayos invadan nuestros hogares y negocios, dejándolos entrar a través de los sistemas de plomería y electricidad. El cerrojo puede golpear el edificio directamente o viajar a través de las líneas eléctricas, electrocutando potencialmente a cualquiera que se esté bañando, usando una computadora o hablando por teléfono en ese momento (las líneas terrestres son el riesgo principal; los teléfonos celulares son generalmente seguros de usar en un tormenta). Incluso si no se esperan tornados, la parte más segura de un edificio es el interior, lejos de ventanas, agua y electrodomésticos.

Para obtener más información sobre la ciencia y la seguridad de los rayos, consulte estos enlaces:

  • NOAA: Conceptos básicos sobre rayos
  • NOAA: Conceptos básicos de tormentas

Nota del editor: esta historia se ha actualizado con nueva información desde que se publicó originalmente en junio de 2009.

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