Lo habíamos dejado en que la acumulación de carga positivas en la zona superior de la nube y en la superficie terrestre, justo por debajo de la misma. Entre ambas zonas positivas, la base de la nube queda cargada negativamente. Con esto, el terreno está sembrado para que se produzcan descargas.
Sin embargo, la descarga no ocurre espontáneamente debido a que el aire es un buen aislante de la electricidad, y el campo eléctrico en el interior de la nube no es suficiente, ni de largo, para llegar a la ruptura dieléctrica del aire.
Como ya os adelanté, la nube recibe ayuda procedente del espacio exterior para poder desencadenar la descarga: los rayos cósmicos.
Los rayos cósmicos, pese a su nombre, no son rayos en sí; más bien son partículas individuales de muy alta energía. Su origen no está muy claro, aunque lo más probable es que se formen de varias formas diferentes. Algunos provienen de nuestro propio sol, sobre todo cuando hay tormentas solares. Otros son partículas expulsadas durante la explosión de una supernova, o bien aceleradas en el disco de acreeción de un agujero negro.
En su mayor parte son protones (o antiprotones), ya que es el barión más estable. Pero también hay algunos rayos gamma (luz muy ultravioleta, por decirlo así), y electrones (el leptón más estable). Lo importante para lo que nos ocupa es que son partículas individuales que poseen una cantidad ingente de energía.
Para que os hagáis una idea, el récord lo marcó un sólo protón que transportaba una energía de 50 Julios. Esa es la misma energía que debemos suministrar a una masa de un kilogramo para elevarla a cinco metros de altura, aproximadamente. Pero toda esa energía estaba concentrada en una sóla partícula cuya masa es 0,00000000000000000000000000167262171kg.
Cuando partículas tan energéticas entran en nuestra atmósfera, tarde o temprano acaban colisionando con una molécula. Al hacerlo, se libera toda su energía. ¿Recordáis que la energía se puede convertir en masa? (O, mejor dicho, que la masa es un tipo de energía). Pues lo que ocurre es que la energía del rayo cósmico incidente se libera generando centenares de nuevas partículas.
Por lo tanto, la energía del rayo cósmico original se reparte entre muchas nuevas partículas. Pero como había muchísima energía para repartir, a cada partícula nueva le sigue tocando una cantidad ingente de energía. Esto es lo que se conoce como cascada de partículas. Este es el mismo fenómeno que intentamos reproducir con las colisiones que realizamos en los aceleradores de partículas, aunque por desgracia no podemos llegar a las impresionantes energías de los rayos cósmicos.
En particular, entre esta miríada de nuevas partículas habrá muchos electrones. Como son muy ligeros, cuando tienen tanta energía se mueven prácticamente a la velocidad de la luz, y reciben el nombre de electrones relativistas.
Este tipo de cascadas generadas por rayos cósmicos ocurren constantemente en todo el mundo. Pero si se da la casualidad que un rayo cósmico impacta con la atmósfera cerca de una tormenta, es posible que un electrón relativista entre dentro de la nube ya electrificada. Pues bien, es este electrón tan energético el responsable de que se desencadene la descarga que llamamos rayo. En el siguiente capítulo veremos como creemos que lo hace.
En Genciencia | Cómo se producen los rayos(1): Introducción
(2): Electrificación de la nube
(3): Rayos cósmicos, sembrado de electrones
(4): Ruptura relativista del aire
(5): Formación del canal conductor
(6): Descargas y conclusión
Vía | How cosmic rays trigger lightning strikes, New Scientist, agosto 2005
Fotos | Dinoj
Comentarios
esta excelente el articulo, sigue asi, usas un lenguaje cientifico, pero sencillo. Me ha gustado mucho la publicacion.
Muy buenos los artículos.
Intenta usar notación científica al momento de escribir números muy grandes o pequeños para tomar mejor dimensión de las cosas, pero dejando de lado eso muy claras las explicaciones.
Si iba poner esa misma pega, es mi cruzada particular en este blog xD. De todas formas concuerdo con que utiliza un lenguaje preciso pero a la vez comprensible.
Normalmente estaría de acuerdo con vosotros, pero en este caso me pareció mucho más "visual" una ristra enorme de ceros.
A mi también, funciona mejor, si fuera notación científica sería menos "visual"
No podre fardar nada cuando me pregunten como se forman los rayos a partir de ahora, si consigo acordarme de todo claro.
Muchas gracias Sergio por esta serie de artículos tan explicativos y bien escritos.
Mira quien es el autor de los articulos antes de dar las gracias :D
Seguro tiene la conspiranoia de creer que el señor Parra y el señor Jaume son uno mismo, una binidad ¡Ja ja ja!
Note que postula al antiprotón como posible explicación de los rayos ¡Fascinante! ¿Es decir que: la antimateria es muy dificil de encontrar, pero lo que la compone, las antiparticulas, si seran faciles?
... De nada, Antonio.
interesante
Lo que quería decir con lo del antiprotón es que el efecto (una cascada enorme de partículas) sería el mismo si fuera un antiprotón que un protón.
No se puede crear una partícula sin crear la antipartícula asociada (es una ley de conservación). De hecho, la distinción entre partícula y antipartícula es puramente la hacemos nosotros, los humanos, porque de las primeras hay más que de las segundas (y explicar por qué este desequilibrio es un problema aún no resuelto). Pero en las ecuaciones Físicas ambos tipos de partículas están en pie de igualdad.
Seguramente en los rayos cósmicos hay más protones que antiprotones. Dependiendo del origen del rayo en concreto, si ocurre por eyección de materia estelar (erupciones solares, por ejemplo) seguramente serán protones (creemos que todas las estrellas son de materia, no antimateria).
Si se producen en fenómenos de muy alta energía, se producirán partes de protón anti-protón; y ambas partículas podrían acabar llegándonos (aunque los antiprotones tienen más probabilidades de ser aniquilados al cruzar nubes de gas).
Por eso, probablemente habrá más protones que antiprotones, pero ambos son posibles y tienen más o menos el mismo efecto.
¡Oh, gracias por molestarse en responderme señor Jaume +1!
EPIC FAIL
Sí que da que pensar el que los rayos necesiten partículas ultra energéticas del espacio para ser generados, demostrando una vez más la complejidad de Gaia, que incluso ha de interactuar con el espacio (además de lo obvio de la radiación solar). Menos mal que aunque pasen los escudos exteriores, al chocar con la atmósfera esas partículas no acabarán llegando a tierra. ¿Es mucho suponer que si no hay nubes de tormenta, se generarán así los rayos secos? ¿Y si chocan con un avión no afectarán al pasaje? (es bien conocido que los tripulantes están expuestos a radiaciones, supongo que ahí entrarán).
La radiacion cosmica es deflectada por el campo magnetico de la Tierra o por las diferentes capas de la atmosfera. Por otra parte, particulas sin carga como los neutrinos casi no interactuan con la materia y apenas nos afectan. Son las pocas que llegan a las zonas de la atmosfera donde se producen estos fenomenos las que son causantes de los rayos.
Es cierto que cuando hay tormentas solares, o supernovas relativamente "cercanas" a nosotros se puede apreciar un incremento de radiacion cosmica, y recibimos parte de ella pero en cantidades que, obviamente, no son extremadamente perjudiciales.
Por lo que sé, los rayos secos se originan también en nubes, sólo que salen proyectados lateralmente a varios kilómetros, por eso parece que no salen de una nube, pero sí.
Los rayos cósmicos impactan constantemente sobre nuestras cabezas, y es posible detectarlos usando instrumentos adecuados. Pero obviamente no son demasiado perjudiciales para la vida; si así fuera, el planeta Tierra seria yermo ya que los rayos cósmicos han existido siempre.
Los rayos cósmicos sí tienen otros efectos importantes. Por ejemplo, provocan reacciones de fusión nuclear que no se producirían en la atmósfera de forma natural sin ellos. El ejemplo más notable es el carbonio-14, que es un nucleo inestable que desaparece constantemente al cabo de un tiempo. Los rayos cósmicos lo producen constantemente, de forma que la concentración de C-14 en la atmósfera es aproximadamente constante. Esto se utiliza para realizar dataciones extremadamente precisas.
Solo recordar que, como bien dices en la segunda parte de este articulo, esta es un hipotesis de como se generan los rayos. Esta teoria no esta demostrada ni comprobada cientificamente.
Esto viene a demostrar lo complejo que son los rayos.
Por cierto, el colega Yuri también se ha currado un artículo sobre los rayos, muy completo y trufado de imágenes, gráficos y vídeos, como acostumbra. Es bueno leeros a ambos para tenerla visión completa, siendo que sus artículos "pesan" más que los tuyos, es otro concepto, ni mejor ni peor.
http://www.lapizarradeyuri.com/2010/11/18/el-rayo-%C2%BFsube-o-baja/
Gracias, pero ya habían comentado el artículo en una de las entregas anteriores :D
interesante
Y hay que recordar que una buena parte del ozono se forma a partir de las descargas eléctricas de las tormentas, que ionizan el aire. Un ozono que a su vez nos protege de las radiaciones ultravioleta de alta frecuencia.
Admito que soy extremadamente ignorante ...sin embargo no pude evitar hacerme unas preguntas (quizá estúpidas frente a un público tan selecto como éste y tómese en cuenta que soy un humano neófito en estos menesteres y ni qué decir de mi limitada comprensión al respecto) que son:
¿Se supone que la "chispa" que desencadene cual sea la reacción que se debiere tiene que ser exclusivamente del espacio exterior?...mmm ¿cabe la posibilidad de que también sin esa ayuda exterior se generen en cualquier parte dentro de la atmósfera sin el contacto con dichas partículas?...¿habríamos de suponer que hay diferentes tipos de rayos, no por su tipo de "movimiento" si no si se producen en la hidrosfera, litosfera...o incluso los que se producen en otros planetas con características totalmente diferentes a las de nuestro? bueno este último segmento está muy disparatado, pero sólo me hacía esa pregunta...
Dentro de la atmósfera no se producen, naturalmente, fenómenos suficientemente energéticos como para crear electrones altamente relativistas.
Es esclarecedor saber que el rayo necesita de esa ayuda extra del exteriór, siempre me pareció imposible que el campo electrico generado en una nube pudiera alcanzar el punto de ruptura del aire, que como comenté antes es muy elevado.
Enhorabuena Jaume.
Tanausú.
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