¿Por qué los rayos son irregulares? | Ciencias de la vida
Un rayo cayó sobre la costa italiana de Trieste y el mar Adriático. (Crédito de la imagen: Jure Batagelj/500px a través de Getty Images)
Los relámpagos pueden iluminar el cielo en destellos brillantes y tomar todo tipo de formas, pero si tuvieras que dibujarlos, seguramente dibujarías un zigzag. Pero, ¿qué le da a los rayos su forma dendrítica? ¿Por qué los rayos zigzaguean por el cielo en lugar de descargarse en línea recta entre la nube de tormenta y el suelo?
Gran parte del mecanismo de los rayos sigue siendo un misterio, aunque los investigadores están comenzando a descubrir qué hay detrás de la curvatura de los rayos. «Sabemos todo sobre la mayoría de las cosas en la Tierra: los científicos pueden predecir [lunar and solar] Un eclipse solar ocurre en una fracción de segundo», John Lowke (se abre en una nueva pestaña), físico de la Universidad del Sur de Australia y autor principal de un estudio que investiga el «patrón de escalera» de los rayos, dijo a WordsSideKick.com. «Pero todavía hay grandes misterios sobre los rayos antiguos ordinarios».
En este estudio, publicado en la edición de diciembre de 2023 del Journal of Physics D: Applied Physics (se abre en una nueva pestaña)Lowke y sus colegas creen que el patrón en zigzag característico de los relámpagos es causado por una forma de oxígeno altamente conductora que se acumula en distancias irregulares, a veces grandes, a medida que los relámpagos viajan hacia el suelo.
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En julio de 2017, Zusmarshausen, un municipio del distrito de Augsburgo de Baviera, Alemania, fue alcanzado por un rayo masivo. (Crédito de la imagen: Fotografía de Boris Jordan a través de Getty Images)
Las fotos del relámpago extremadamente rápido muestran que el relámpago fue precedido por un «líder» de aire ionizado (cargado) que se ramificó desde la base de la nube de tormenta, dijo. En la mayoría de los casos, estos líderes son demasiado débiles para ser vistos a simple vista.
Fueron estos líderes, no el último relámpago, los que crearon la escalera, dijo Lowke.
El aire normalmente actúa como un aislante, pero los líderes crearon regiones de altas concentraciones de una forma especial de oxígeno altamente conductivo llamado «oxígeno delta singleton», es decir, moléculas de oxígeno con un estado de energía más bajo de lo normal.
Cada uno de los «zigzags» (o «zigzags») del líder, «pasos» de aproximadamente 165 pies (50 metros) de largo, son causados por la descarga de cargas eléctricas en el área, dijo Lowke.
Él explica que el fuerte campo magnético generado por el paso final genera casi instantáneamente moléculas de oxígeno singlete delta adicionales a partir de las moléculas de oxígeno regulares en la atmósfera, y la concentración de este oxígeno altamente conductivo puede difundirse en todas las direcciones desde donde termina el paso.
El líder se descarga continuamente durante aproximadamente una millonésima de segundo, cada paso es seguido por un breve período «oscuro» donde las fotos no muestran ninguna descarga, antes de golpear el suelo o un objeto alto adherido a él. Este efecto, dice, provoca un «retroceso» visible (y muy fuerte) del rayo en aproximadamente una milésima de segundo, regresando a lo largo de un camino en zig-zag de oxígeno delta singulete altamente conductor. Los otros líderes en este punto perdieron el control y desaparecieron.
Una mejor comprensión de cómo funcionan los rayos podría ayudar a los edificios y las personas a sobrevivir a las tormentas eléctricas, dijo Lowke. Por ejemplo, puede informar la ubicación de pararrayos en objetos altos como edificios, mástiles de radio y superestructuras de barcos.
La pregunta persistente sobre los rayos es qué los causa. Aunque los científicos ahora asumen que los rayos son electricidad estática generada por el movimiento de partículas de hielo en las nubes de tormenta, eso no es seguro, dijo Lowke.
«Es un tema realmente interesante», dijo. «Estos misterios no han sido reconocidos y no son conocidos por el público».
