Tormentas eléctricas

Las tormentas eléctricas han sido objeto de investigación desde que Benjamín Franklin, hace dos siglos, intuyó que el rayo era una descarga eléctrica. Sin embargo, pese a los avances teóricos y de instrumentación experimental, aún quedan aspectos para los que no existe una explicación definitiva. Las líneas que siguen están dentro de lo que hoy se considera la explicación más plausible.

Las tormentas eléctricas se producen cuando existen nubes de crecimiento vertical. Estas nubes se forman, fundamentalmente, por la ascensión del aire calentado en la superficie, fundamentalmente líquida, de la Tierra. La nube seguirá creciendo en altura mientras se alimente con aire cálido. Si este aire es húmedo, al llegar a zonas altas, en las que la temperatura es baja, el vapor de agua se condensa formando gotas. A más altura, las gotas de agua se transforman en hielo. Simultáneamente, por la zona alta de la nube entra aire frío en su interior, que al pesar más que el caliente baja hacia la Tierra. Por tanto, tenemos una doble circulación, la de aire caliente hacia arriba y la de aire frío hacia abajo. Además, las gotas de agua y los trozos de hielo debido a las dos corrientes de aire, tienen un movimiento turbulento dentro de la nube, hasta que, cuando alcanzan suficiente peso, caen en la tierra en forma de lluvia o granizo. Esta compleja nube se llama cumulonimbo y tiene bastantes kilómetros de altura. Durante este proceso de formación de la nube, en su interior, se producen y separan cargas eléctricas estáticas. Las positivas se sitúan en su parte superior y las negativas en la inferior. En paralelo la superficie de la Tierra, por un proceso complejo, se carga positivamente.

Ya tenemos las condiciones, casi necesarias, para que se produzca una tormenta eléctrica. La Tierra cargada positivamente, la parte inferior de las cumulonimbos cargada negativamente y la superior positivamente. Para que las cargas positivas y negativas interaccionen se necesita que el aire que hay entre ellas, que es aislante, pase a ser conductor. A este cambio ayuda la nube. Sus cargas eléctricas generan a su alrededor un campo eléctrico que, cuando es suficientemente intenso, es capaz de arrancar electrones de los átomos y de las moléculas del aire. Se dice que el aire se ioniza y se hace conductor. En ese momento millones de trillones de electrones de la nube viajan en milisegundos hacia la Tierra en movimientos de zig-zag. Los caminos de los electrones son iluminados por un resplandor violáceo (relámpagos) que es típico de las moléculas de aire ionizadas. Simultáneamente a la luz, se produce un fuertísimo calentamiento del aire (temperaturas superiores a la de la superficie del sol) que provoca su expansión a altísima velocidad. Esta expansión es la que da lugar al trueno. El tiempo que pasa desde que vemos el relámpago hasta que oímos el trueno permite calcular a qué distancia está la tormenta. Hemos explicado los rayos nube-tierra, pero también se pueden producir rayos nube-nube, dentro de la nube, nube-aire y tierra-nube. Para otro día queda pendiente, también, el funcionamiento de los pararrayos.

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