¿Por qué los relámpagos se mueven en zig-zag y cómo se relacionan con las nubes de las tormentas?

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Un físico da en el clavo y resuelve el misterio de los rayos desde hace 50 años.
Un físico da en el clavo y resuelve el misterio de los rayos desde hace 50 años.

La explicación de cómo los rayos se desplazan hacia el suelo en sucesivas etapas luminosas separadas por intervalos "oscuros" de muchos microsegundos es una cuestión abierta en la física del rayo. La estructura de la columna negra que conecta el escalón del rayo y la nube, que puede tener kilómetros de longitud, es conductora de la electricidad, pero tiene un campo eléctrico sustentador muy débil, que también se desconoce.

No ha habido una explicación definitiva hasta ahora, cuando un físico del plasma de la Universidad del Sur de Australia ha publicado un artículo histórico que resuelve ambos misterios.

El Dr. John Lowke, antiguo científico del CSIRO y ahora profesor adjunto de investigación de la UniSA, afirma: "Hay algunos libros de texto sobre los rayos, pero ninguno ha explicado cómo se forman los zig-zags (llamados escalones), por qué la columna conductora de electricidad que conecta los escalones con la nube permanece oscura y cómo los rayos pueden viajar a lo largo de kilómetros".

"¿La respuesta? Moléculas de oxígeno metaestable singlete-delta".

En esencia, los relámpagos se producen cuando las moléculas de oxígeno singlete delta altamente energéticas se producen cuando los electrones golpean las moléculas de oxígeno. Los electrones "separados" crean un paso altamente conductor después de chocar con las moléculas; este paso es inicialmente brillante y redistribuye el campo eléctrico, dando lugar a otros pasos.

Cuando los electrones se adhieren a las moléculas de oxígeno neutro y son liberados inmediatamente por las moléculas singlete delta, la columna conductora que conecta el escalón con la nube permanece oscura.

El Dr. Lowke dice: "Tenemos que entender cómo se inician los rayos para saber cómo proteger mejor los edificios, los aviones, los rascacielos, las iglesias valiosas y las personas".

"Un pararrayos inventado por Benjamín Franklin en 1752 es un grueso alambre de cercado que se sujeta a la parte superior de un edificio y se conecta al suelo. Está diseñado para atraer los rayos y conectar a tierra la carga eléctrica, salvando el edificio de ser dañado."

"Estas varillas Franklin son necesarias para todos los edificios e iglesias hoy en día, pero el factor incierto es cuántas se necesitan en cada estructura".

"También hay cientos de estructuras que actualmente no están protegidas, como los cobertizos de los parques, a menudo hechos de hierro galvanizado y sostenidos por postes de madera".

"Esto podría cambiar con las nuevas normas australianas de protección contra el rayo, que recomiendan conectar a tierra estos tejados".

Fuentes, créditos y referencias:

John J Lowke and Endre Szili. Toward a theory of “stepped-leaders” of lightning. Journal of Physics D: Applied Physics. DOI: 10.1088/1361-6463/aca103

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