Contrariamente a la creencia popular, los rayos sí pueden caer dos veces en el mismo lugar, pero la razón por la cual un canal de rayos se “reutiliza” sigue siendo un misterio. Para abordar esta cuestión, un equipo internacional de investigadores estudió el desarrollo de los relámpagos con un detalle sin precedentes.

La investigación reveló que las cargas negativas dentro de una nube tormentosa no se descargan todas en un solo destello, sino que partes de la carga se almacenan en estructuras que los investigadores llaman agujas. Esto puede causar una descarga repetida al suelo.

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Descarga violenta

Los rayos se producen cuando las corrientes ascendentes fuertes generan un tipo de electricidad estática en grandes nubes cumulonimbus. Partes de la nube se cargan positivamente y otras negativamente. Cuando esta separación de carga es lo suficientemente grande, se produce una descarga violenta: un rayo.

Los datos de la investigación fueron recopilados por una red de radiotelescopios descentralizados conocida como LOFAR.

Sólo recientemente, un estudio encontró que se pueden acumular en las nubes de cumulonimbus voltajes de hasta 1.3 billones de voltios.

Dicha descarga comienza con un plasma, una pequeña zona de aire ionizado lo suficientemente caliente como para ser eléctricamente conductor. Esta pequeña área se convierte en un canal de plasma bifurcado que puede alcanzar varios kilómetros. Los extremos positivos del canal de plasma recogen las cargas negativas de la nube, que pasan a través del canal al extremo negativo, donde se descarga.

Si el voltaje es demasiado alto, se producirá un rayo. Pero hay casos en los que esta descarga no se realiza correctamente, y se produce el rayo a través del mismo canal varias veces. Sin embargo, hasta ahora no está claro por qué y cómo ocurren estos múltiples flashes.

Estudiando los relámpagos

Mediante el uso de una red de radiotelescopios llamada matriz de baja frecuencia (LOFAR, por sus siglas en inglés), el cual consta de miles de antenas distribuidas en toda Europa acoplados a través de redes de fibra óptica, los investigadores pudieron recopilar datos que proporcionaron una resolución de los impactos en nanosegundos en un área de varios miles de kilómetros cuadrados.

La investigación revelo que las cargas dentro de una nube no se descargan todas en un solo destello, lo que puede causar una descarga repetida.

Esos datos permitieron mapear la propagación de los rayos en una resolución que hace que los procesos físicos individuales sean visibles por primera vez. Las observaciones revelaron que a lo largo del canal de destello positivo de un kilómetro, se pueden formar varios canales laterales más pequeños.

Estas estructuras, que los investigadores llamaron “agujas” miden hasta cien metros de largo y menos de cinco metros de espesor, irradian emisiones de radio particularmente fuertes, lo que significa que las cargas fluyen a través de estas estructuras.

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Los científicos asumen que la carga de un canal de plasma positivo no se descarga completamente con un rayo, y parte de la carga regresa a la nube de tormenta a través de las agujas.

La carga almacenada podría entonces iniciar nuevas descargas. Esto explicaría por qué los rayos no se descargan completamente, como se pensó durante mucho tiempo, y por lo tanto pueden golpear varias veces en cuestiones de segundos, incluso en el mismo canal de descarga.

Referencia: Needle-like structures discovered on positively charged lightning branches. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1086-6

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