En el anterior capítulo habíamos empezado a describir el proceso por el que el aire se convierte en conductor poco antes de que se produzca un rayo. Consiste, básicamente, en una avalancha de electrones muy energéticos; ya que los electrones lentos no viajan lo suficientemente lejos en el aire como para ser acelerados por el campo eléctrico que se crea naturalmente durante una tormenta.
Analicemos con más detalle cómo se produce esta avalancha. Cuando un electrón de muy alta energía colisiona contra un átomo de la atmósfera, el principal efecto será arrancar muchos de sus electrones. La mayoría de estos electrones arrancados serán lentos, no se alejarán demasiado del lugar. Además, también quedará el átomo que, desprovisto de alguno de sus electrones, se ha convertido en un ion positivo.
Pero en cada choque se producirán uno o dos electrones que concentrarán la mayor parte de la energía del electrón incidente. Por lo tanto, se moverán a una velocidad cercana a la de la luz, y podrán avanzar lo suficiente en el si del campo eléctrico como para recuperar la suficiente energía y producir una nueva colisión entre 50 y 100m más allá. Estos electrones forman lo que se conoce como el líder, son los que van abriendo el camino por el que poco después pasarán las potentes descargas que llamamos rayo.
Ahora bien, los electrones que salen disparados tras una colisión lo hacen en direcciones aleatorias. Por conservación de la energía y el momento, lo más probable es que se muevan más o menos en la misma dirección que tenía el electrón original, pero pueden salir con cierta inclinación. Este es el motivo por el cual la trayectoria de los lideres no es completamente recta, sino que a veces forma curvas caprichosas sin motivo aparente.
Incluso es posible que en una colisión se produzcan dos electrones en direcciones diferentes, lo cual provoca que la trayectoria de la avalancha se bifurque en numerosas ramas. A la larga, normalmente sólo sobrevive una, aunque en ocasiones pueden que dos o más lleguen a contactar con el suelo.
Hay que tener en cuenta que esta avalancha, en si, transporta una corriente relativamente pequeña y produce un resplandor muy pequeño, en comparación con las grandes descargas que se producen después. Sin embargo, las cámaras de gran velocidad son capaces de captar el avance de lo líderes, tal y como podemos ver en el hermoso vídeo anterior.
Cuando la avalancha se aproxima a la superficie de la Tierra, la atracción eléctrica entre sus electrones (negativos) y las cargas positivas que se han concentrado en el suelo es capaz de de arrancar estas últimas, que empiezan a volar al encuentro del líder. Es decir, se forma un segundo líder positivo y ascendente. Cuando ambos líderes se encuentran, el circuito se cierra.
Recordemos que el paso del líder deja tras de si un sin fin de electrones lentos e iones positivos. Es decir, tenemos cargas que se pueden mover libremente a lo largo de toda la trayectoria que ha ido siguiendo la avalancha. Al poderse mover, pueden transportar corriente eléctrica, y por lo tanto el aire se vuelve conductor.
Este camino conductor, de apenas un centímetro de diámetro, da vía libre las cargas negativas acumuladas en la base de la nube, y las positivas que quedan en la superficie terrestre. Es ahora cuando se producen las potentísimas descargas que llamamos rayos.
Como están más cerca del punto en que se cierra el circuito, las primeras cargas que empiezan a moverse a través del canal conductor son los electrones lentos y los iones positivos que hay en la parte baja de la trayectoria. Los electrones descenderán hacia el suelo (atraidos por las cargas positivas acumuladas allí), mientras que los iones volarán hacia arriba (debido a la atracción de las cargas negativas en la base de la nube).
Poco después, entran en movimiento las electrones e iones que se encuentran un poco más arriba. Por ese motivo, da la impresión que esta descarga va subiendo. Aunque, en realidad, hay partículas que se mueven en ambas direcciones. Este primer intercambio violento de cargas, aparentemente ascendente, recibe el nombre de descarga de retorno.
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
Foto | rhurtubia
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