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¿Qué es el rayo, trueno y relámpago?
Durante una tormenta, suelen aparecer en el cielo rayos, truenos y relámpagos. Y, aunque parezca que son sinónimos o que son lo mismo, no lo son. Así que te explicaremos las diferencias para que uses correctamente estos términos.
El rayo es el origen del trueno y del relámpago. El rayo es el fenómeno natural de descarga eléctrica que ocurre en la atmósfera. El relámpago es la luz que desprende el rayo y el trueno es el sonido emitido por los rayos, provocado por la expansión y contracción del aire.
¿Cómo se forma el rayo?
El rayo es uno de los fenómenos naturales más asombrosos. Los rayos son enormes y poderosas descargas eléctricas que se generan en las nubes de gran altura como las cumulonimbus. Un rayo es un conjunto de descargas eléctricas. Cada segundo se producen unos 100 rayos, lo que hace más de 8,500,000 al día. Para ser un fenómeno que ocurre con tanta frecuencia, no se sabe con certeza cómo se originan.
La teoría principal dice que su origen está relacionado con la acumulación de una carga eléctrica. El rayo es electricidad e involucra partículas diminutas. Estas partículas tiene carga positiva y otras tienen carga negativa, las dos cargas opuestas se atraen como imanes.
La nube contiene partículas de hielo que al ser arrastrados por las corrientes de aire, chocan entre sí, provocando una distribución de cargas eléctricas. Durante estas colisiones, los electrones se transfieren al granizo dándole una carga negativa, mientras que las partículas de hielo más pequeñas que han perdido electrones ganan una carga positiva.
El viento transporta las partículas más ligeras con cargas positivas hacia la parte superior de la nube y a las partículas más pesadas que contienen cargas negativas hacia la parte inferior de la nube, formando así los polos opuestos de una batería e induciendo un campo eléctrico.
Es así que la mayor parte de los rayos ocurren dentro de la nube. Cuando se acercan dos nubes, se forman rayos de nube a nube. Pero algunos golpean la tierra con destellos intensos.
A medida que la carga negativa se acumula en la base de la nube, los electrones cercanos al suelo son repelidos, dejando al suelo y los objestos sobre él con una carga positiva.
La atracción entre estas cargas eléctricas hace que se comiencen a formar los rayos. Solo cuando la diferencia de cargas es lo suficientemente grande se puede realizar una conexión que permite la descarga masiva repentina de la corriente eléctrica. Y así surge el rayo.
El rayo más largo registrado fue en Brasil en el año 2018 y cubrió una distancia de 710 km, sin embargo, no fue el que más tiempo permaneció luciendo. El que más duración tuvo se registró en Argentina en 2019, más de 16 segundos.
Por lo general, ocurren tres o cuatro descargas en promedio en el mismo rayo. En el caso de que la nube aún contuviera cargas negativas, aparece una nueva descarga, que se mueve más rápido que la descarga inicial, ya que sigue el camino ionizado ya abierto, llegando al suelo en unos pocos milisegundos. Sin embargo, la cantidad de electrones depositados en las descargas de retorno posteriores es generalmente menor que en la primera. Mientras que la corriente de descarga inicial es típicamente de unos 30 kiloamperios (kA), las descargas posteriores tienen una corriente de entre 10 y 15 kA.
Descarga positiva de nube a tierra: Los rayos no siempre provienen de áreas cargadas negativamente de una nube. En algunos casos, las descargas eléctricas se producen en la cima de las grandes nubes cumulonimbus, cuya parte superior se extiende horizontalmente. Este tipo de rayos son relativamente raros. Cuando se establece el contacto, solo se produce una única descarga de retorno, cuyo pico de corriente supera los 200 kA, valor muy superior al de los rayos negativos. Este proceso suele durar unos milisegundos. Este tipo de descarga ofrece un potencial de destrucción mucho mayor que las descargas negativas, en particular para los edificios industriales, debido a la gran carga que transporta.
¿Qué es el relámpago?
La transferencia de cargas tiene asociada una luz muy intensa que se conoce como relámpago. El rayo provoca un calentamiento muy brusco del canal de aire por el que pasa, pudiendo alcanzar temperaturas de hasta 30,000 ºC casi instantáneamente. Eso es cinco veces más caliente que la superficie del sol. Debido al gran calor que generan los electrones, estos van a brillar debido al calor que se produce. Este calor es lo que vemos como un destello blanco azulado brillante. A diferencia de los rayos, los relámpagos nunca tocan tierra.
¿Qué es el trueno?
El rayo es una chispa muy grande que genera mucho calor. Lo que produce este calor es una expansión o explosión del aire alrededor del rayo.
El rayo calienta cientos o miles de grados el aire súbitamente, y este calentamiento súbito hace que las partículas de aire caliente generen una onda de choque con las partículas de aire frío que lo rodea, haciéndolas volar muy lejos rápidamente y con mucha energía, así el aire caliente se expande de forma muy violenta, pero luego disminuye su temperatura y vuelve a contraerse. Nuestro oído escucha este choque tan violento de las partículas de aire como una fuerte explosión. Y eso es lo que conocemos como trueno.
¿Cómo calcular la distancia en la que ha caído un rayo?
Primero solemos ver el relámpago y más tarde escuchamos el trueno ¿Por qué? Por la diferencia de velocidad en la que viajan. La velocidad a la que viaja el sonido en el aire es de unos 340 metros por segundo, o un kilómetro en 3 segundos. Y la velocidad de la luz es de unos 300,000 km/s. Es decir, mientras que la luz recorre un kilómetro casi instantáneamente, el sonido tarda aproximadamente 3 segundos en recorrer 1 kilómetro. Por eso, cuando veas un relámpago, cuenta los segundos que transcurren hasta que oigas el trueno. Divide este número por tres, lo que te dará la distancia aproximada en kilómetros a la que te encuentras del rayo.
¿Pueden los rayos caer en el mismo lugar más de una vez?
La respuesta es sí. Los rayos pueden caer en el mismo lugar más de una vez. De hecho, los rayos frecuentemente caen en el mismo lugar repetidamente, en especial en objetos altos, puntiagudos y aislados. Al Empire State Building le caen más de 100 rayos al año. Pero esto no les genera problema porque el edificio fue construído para resistirlo.
Lesiones por rayos
Contrariamente a la creencia popular, los rayos no siempre son una sentencia de muerte. En realidad la mayoría de personas impactadas sobreviven. Aún así las patologías que pueden sufrir las víctimas de un rayo pueden ser muy graves.
- Alrededor del 10% de las personas que son alcanzadas por un rayo mueren porque el corazón deja de latir y la respiración se detiene.
- Un rayo también puede dañar el sistema nervioso, incluyendo el cerebro, provocando convulsiones, pérdida del conocimiento u otras anomalías.
- Al transitar la energía por los vasos sanguíneos, estos se dilatan y aumenta el diámetro de los capilares, que favorece la llegada de más sangre a la zona y, por lo tanto, se visualiza en formas rojizas y arborescentes conocida como figuras de Lichtenberg.
- Es frecuente la perforación de los tímpanos.
- Pueden sobrevenir muchas lesiones oculares, como cataratas.
- A menudo, ambas piernas quedan temporalmente paralizadas, azuladas y entumecidas.
Medidas de seguridad
Debido a la gran intensidad de los voltajes y de las corrientes eléctricas que propaga, el rayo es siempre peligroso. En muchas ocasiones los incidentes fatales pueden evitarse si tomamos precauciones y sabemos qué hacer cuando se desata una tormenta eléctrica. Te recomendamos seguir estos consejos:
- Sal de la piscina, lago, mar o cualquier otro cuerpo de agua. El agua conduce la electricidad, es decir, la electricidad puede viajar a través del agua.
- Permanezca dentro de su casa o un edificio bien construído. Pero evita estar en la ducha durante la ocurrencia de rayos, porque el rayo puede impactar tu casa, llegar a las tuberías que son buenos conductores de la electricidad y puedes electrocutarte mientras te estás duchando. Manténgase alejado de los equipos o los cables eléctricos.
- Si estás conduciendo y eres sorprendido por una tempestad, permanezca dentro de su vehículo y mantén las puertas y ventanas cerradas, quédese en el medio y no se recueste contra las puertas.
- Si estás al aire libre, no te pares cerca de postes, árboles o lugares elevados. Es más probable que los rayos caigan sobre algo elevado.
- Planifica con anticipación. Si deseas realizar un campamento al aire libre, debes revisar antes el pronóstico del tiempo.
- Todos quieren estar filmando la ocurrencia de rayos, pero no es recomendable hacerlo porque los celulares pueden atraer a los rayos.