Rayo, todos los interesantes aspectos de este fenómeno

El Rayo es uno de los fenómenos naturales más espectaculares que podemos observar entre las nubes, este espectáculo involucra una potente descarga eléctrica, la cual algunas veces puede impactar sobre la Tierra. El rayo ilumina los cielos durante las tormentas eléctricas con con toda la majestuosidad y la fuerza de la naturaleza.

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El Rayo

El rayo es básicamente una descarga eléctrica que se genera de manera natural, puede producir entre nubes o en parte de una nube, con la posibilidad de que llegue hasta la superficie de la Tierra.

La descarga eléctrica que se genera cuando se produce un rayo, también es un fenómeno natural, esta recibe el nombre de energía estática, lo cual se refiere a cuando sucede una acumulación de cargas eléctricas en un material que puede ser conductor o aislante.

En medio de una tormenta eléctrica, la energía estática se libera luego de acumularse de manera continua y excesiva en un área que tiene escasa conductividad, término que se utiliza para indicar la capacidad de un objeto para conducir la energía. Cuando esto ocurre, la energía acumulada impulsa que la descarga se produzca sólo cuando exista la energía suficientemente  fuerte.

Además, cuando se produce un rayo, se genera lo que se conoce como pulso electromagnético lo cual es fundamentalmente una emisión intensa de energía de tipo electromagnético. Esta emisión de energía es intensa y rápida, la cual tiene una corta duración.

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El Trueno y el Relámpago

Desde tiempos muy antiguos los fenómenos naturales tales como el trueno, los relámpagos y los rayos han sido objeto de curiosidad y de estudio por parte de científicos, también despiertan fascinación al público en general, quienes disfrutan de una buena fotografía que documente este tipo de fenómenos.

Generalmente cuando se producen las tormentas eléctricas las tormentas eléctricas se dan las condiciones climatológicas perfectas para que se puedan observar estos fenómenos en el cielo.

El Rayo y la Tormenta eléctrica

La tormenta eléctrica se produce cuando masas de aire caliente usualmente cargadas de agua comienzan a elevarse impulsadas por el aire ascendente, quienes las llevan hacia la troposfera, donde comienzan su proceso de enfriamiento, posteriormente se condensan y se unen formando nubes del tipo Cumulonimbus, las cuales pueden tener hasta unos 20 kilómetros de alto.

Cuando se completa el proceso de condensación, se forman las gotas de lluvia, las cuales debido al peso y a la acción de la gravedad se precipitan a la Tierra en forma de lluvia. Encuentra curiosidades sobre temas de la naturaleza en nuestro artículo ¿De dónde viene el agua?

Mientras esto sucede al caer las gotas chocan unas contra otras ganando tamaño, algo similar  ocurre con las nubes, en ellas se genera una corriente de aire de tipo descendente que baja a la Tierra para expandirse en forma de viento fuerte.

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Los truenos

Los truenos son los sonidos que se escuchan una vez que se produce el rayo, deben darse condiciones de elevada temperatura cuando se generan, lo cual causa que se efectúe una expansión a través del aire que está más frío.

Todo este proceso da como resultado que esta energía circule a una velocidad mayor que la del sonido, produciendo una onda de choque que sigue un mecanismo similar al de una explosión.

El sonido que se produce es fuerte, y se escuchará dependiendo de la distancia a la cual esté la persona hasta donde se genere el rayo, el trueno puede llegar a ser todo un estruendo.

Los Relámpagos

El relámpago es un efecto luminoso que se emite desde el rayo. Al igual que este último, es un fenómeno natural que es básicamente energía eléctrica, la cual puede llegar a los 200.000 amperios (es la unidad con la que se mide la intensidad de la corriente eléctrica).

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El rayo consiste en una descarga eléctrica que se produce en un corto periodo de tiempo, es fuerte, es poderoso y puede llegar a ser muy destructivo. Descubre más sobre temas de meteorología en nuestro artículo Niebla

A diferencia del rayo, los relámpagos son la luz que se observa cuando se produce un rayo durante una tormenta eléctrica. Los relámpagos se forman con las mismas condiciones físicas que los rayos, pero no se precipitan y tocan tierra.

Básicamente el relámpago es el resplandor que se produce de manera instantánea entre las nubes debido a la intensa actividad de energía eléctrica entre ellas.

Formación del Rayo

El rayo es una descarga eléctrica natural de electricidad estática, la cual genera un impulso electromagnético (pulso de energía de alta densidad), generalmente todo esto ocurre durante una tormenta eléctrica.

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La descarga eléctrica del rayo viene siempre acompañada del relámpago, lo cual se refiere a la emisión de la luz que es causada cuando pasa la corriente eléctrica, debido a que llena el aire de iones (los cuales son átomos o grupos de átomos que tienen carga eléctrica).

Los rayos usualmente vienen acompañados con el sonido del trueno, el cual proviene de la onda de choque; cuando la corriente pasa a través de la atmósfera produce un efecto que calienta y expande el aire lo cual produce el ensordecedor trueno.

Hipótesis de la inducción electrostática 

El término inducción electrostática se refiere a la acción de redistribuir la carga de electricidad en un objeto o superficie, respondiendo al estímulo de cargas cercanas.

De acuerdo con esta teoría la separación de las cargas de electricidad requiere que se produzca una corriente de aire lo suficientemente fuerte que haga ascender las gotas de agua hacia arriba, llevándolas a una temperatura extrema que va entre los 10 y los 20 grados bajo cero.

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Las colisiones entre los cristales de hielo que se forman ante el enfriamiento de las gotas de humedad, se separan, ya que los cristales más ligeros se van a la parte de arriba de la nube, (tienen cargas negativas) mientras los más pesados se van al fondo de la nube, (tienen carga negativa).

La separación de cargas correspondiente y la acumulación de la energía eléctrica, va propiciando a que la carga sea excesiva y se deba iniciar una descarga eléctrica.

Hipótesis del mecanismo de polarización

En la hipótesis del mecanismo de polarización tenemos dos teorías que conforman la idea general de cómo sucede la separación de las cargas eléctricas en una nube antes de la producción de un rayo, estas dos teorías son las siguientes:

La primera es la caída de las gotas de humedad que se transforman en eléctricamente polarizada en el momento justo antes de precipitarse a Tierra, lo cual según ciertas  teorías se debe al campo electromagnético natural de nuestro planeta.

Otra de los componentes de esta hipótesis es que las partículas de agua y hielo que forman las nubes se dividen al chocar dentro de las nubes lo cual produce la separación de las cargas, lo cual se explica con la teoría de Inducción Electrostática explicada anteriormente.

Ruta principal e impacto de retorno

La inducción a la superficie de la Tierra de la energía eléctrica generada en una nube de tormenta, se produce cuando una carga de electricidad opuesta a la carga de la base de la nube se enfrentan.

La carga inducida de la nube sigue el movimiento de esta manteniéndose por debajo de la misma; si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, una descarga del exceso de corriente electrostática se genera de inmediato, generando el rayo.

Mientras ocurre el aumento del campo eléctrico, la corriente positiva se convierte en la ruta más grande y efectiva para llegar a la ruta principal del paso a descender desde la nube.

Cuando se establece el canal de aire con los iones que va desde las nubes al suelo, es prácticamente un camino de menor resistencia, lo cual permite la facilidad en la propagación de corriente desde en la ruta Tierra – Nube.

El proceso antes descrito se le llama Impacto de Retorno, es relevante y se puede observar fácilmente en las noches de tormenta eléctrica, debido a que es la parte más luminosa que se sucede cuando se genera un rayo.

Ruta principal

La ruta de aire cargada de iones, inicia su proceso de formación con una combinación de elementos, entre ellos está el agua la cual tiene carga negativa y una región o zona de temperaturas gélidas dentro de las nubes de tormenta.

Estos canales de paso ionizados son llamados Rutas principales de paso, de las cuales la mayoría supera un largo de unos 45 metros aproximadamente. Cuando una de estas rutas toca el suelo, es porque la potencia del campo eléctrico se ve potenciada por la presencia de cargas eléctricas opuestas.

El campo eléctrico se vuelve más fuerte cuando existen objetos en contacto con el suelo que tienen una elevación considerable, además de que sus partes más altas deben estar cercanas a la base de la nube de la tormenta, como es el caso de los árboles o edificios más altos.

Impacto del Rayo en el Cuerpo Humano

Los impactos de los rayos a las personas que se encuentran a la intemperie son poco frecuentes pero no imposibles. Aunque a estos casos son prácticamente extremos y al azar, pues no se les puede clasificar bajo ningún criterio, hay personas que han sido alcanzadas por un rayo y han sobrevivido para contarlo.

Las personas que son alcanzadas por un rayo reciben una descomunal descarga de unos 300 kilovoltios la cual la muchas veces resulta ser mortal.

Una de las características que tienen en común las personas a las que les sucede este increíble hecho, es que luego del impacto desarrollan patrones en la piel que lucen como ramificaciones los cuales pueden acompañarlos por algún tiempo.

Estas ramificaciones que aparecen sobre la piel no son más que los vasos capilares de la piel, que están ubicados debajo de la dermis, los cuales sufrieron una ruptura cuando el cuerpo tiene contacto con la descarga eléctrica.

Tipo de Daños 

Las heridas que resultan luego de que le sucede esto a una persona son muy graves, por ejemplo la zona de la piel por donde entra y sale el rayo queda abierta, produciendo un sangrado considerable.

En algunos casos y dependiendo de la condición física de la persona, el corazón puede llegar a detener el corazón, algo de lo cual muy pocas personas pueden recuperarse. Según estudios científicos realizados, sólo un 20% de las víctimas de un rayo logran recuperarse totalmente.

El daño cerebral de una persona impactada por un rayo puede ser mortal, pues las células cerebrales sufren un daño considerable al ser expuesta a una descarga eléctrica de esta magnitud. Algunos casos los resultados del rayo sobre el cuerpo humano han sido tan devastadores que llevan a la persona al estado vegetativo.

Por último, debemos decir que una de las consecuencias más comunes del impacto del rayo en un ser humano son las hemorragias internas. Debido a la fuerza de la descarga los órganos internos, imprescindibles para la vida pueden comenzar a sangrar profusamente y convertirse en un problema de salud mayor.

Tipos de Rayos más conocidos 

Los rayos a pesar de que a simple vista parecen muy similares, existen diferencias significativas entre ellos, algunos presentan características particulares que los hacen únicos y maravillosos. La comunidad científica y los expertos en meteorología han clasificado los rayos de acuerdo a ciertos criterios en diferentes tipos.

Uno de los rayos que se deja ver de manera más frecuente en la naturaleza es el llamado rayo streak, el cual se caracteriza por que es el trazo de retorno de la energía, es decir la parte visible del rayo.

La mayoría de este tipo de rayo, se producen dentro de una nube, lo cual es la razón por la cual no se ven los trazos individuales de retorno en plena tormenta eléctrica.

Rayo de Nube a Tierra

Es uno de los rayos más vistos y más comunes que existen; este tipo de rayo representa una amenaza potencial y mortal para las personas y los objetos que se encuentren sobre la Tierra y se encuentren en medio de su paso, pues este hace un camino que va desde la nube a la Tierra.

El rayo de Nube a Tierra es básicamente una descarga enorme de energía que se genera entre una nube de tormenta como lo es la Cumulonimbus  y la superficie del planeta. Este rayo se inicia desde un trazo inicial que se genera en la nube y se desplaza de manera desafiante y certera hacia la tierra.

Rayo Perla

El rayo perla es muy similar al rayo de nube a tierra, solo que tiene características diferentes que se deben tomar en cuenta, por ejemplo, al observar el rayo perla este parece que se rompiera en una cadena de secciones muy cortas, brillantes, las cuales se pueden ver por más tiempo en el cielo, o sea duran más que una descarga habitual.

Este tipo de rayo no es tan común, los científicos se han propuesto varias teorías para explicarlo, una de ellas es que dura más tiempo iluminando el cielo debido a la percepción del observador, quien ve segmentos del mismo al final del canal del relámpago, estas partes son especialmente más brillantes que el resto.

Otra de las teorías más aceptadas es que este efecto se produce en el rayo cordón debido a que el ancho del canal varía, lo cual da como resultado que el relámpago se enfríe y se desvanezca.

Las secciones que son significativamente más anchas del canal se enfrían más lentamente, es por esta razón que permanecen visibles por más tiempo.

Rayos staccato y bifurcado

El rayo staccato es un tipo de rayo que es muy similar al de Nube a Tierra, aunque tienen el rasgo característico de que se trata de un trazo de corta duración, el cual puede observarse en el cielo como un solo destello de luz muy brillante, frecuentemente con ramificaciones numerosas e intrincadas.

El rayo bifurcado es un tipo de rayo que al establecer su ruta de nube a tierra tienden a mostrar las ramificaciones de ese canal de energía.

Rayo de Tierra a Nube

Son los rayos en los cuales se produce una descarga eléctrica entre la tierra y las nubes que generan las tormentas, las cúmulo nimbus. Este tipo de rayo se forma inicialmente por un trazo inicial que tiene características ascendentes, lo cual lo convierte en uno de los tipos de rayo más raros que existen.

El proceso de formación de este rayo comienza cuando los iones que se encuentran cargados negativamente, suben desde el suelo donde se enfrentan a los iones cargados de energía positiva dentro de la nube.

Rayo de Nube a Nube

El rayo de nube a nube es el que se produce en el cielo entre las zonas donde abundan las nubes y persiste la actividad eléctrica, y no están en contacto con el suelo. Descubre más sobre el apasionantes temas meteorológicos en nuestro artículo Nubes

Existen variaciones en la manera como podemos ver a este rayo, por ejemplo, cuando ocurre entre dos nubes que se encuentran a una distancia considerable se denomina rayo inter-nube. Cuando se genera dentro de una sola nube se le llama rayo intra-nube, el cual es el que se puede observar de manera más frecuente.

Rayo Globular o Centella

El rayo globular o también conocido como centella, se trata de una esfera luminosa o rayo con forma redondeada, que fundamentalmente es un fenómeno atmosférico muy peligroso por la cantidad de energía que tiene. Se han visto algunos que van desde el tamaño de una pequeña pelota hasta tener varios metros de diámetro.

Las centellas pueden tomar cualquier coloración, aunque es muy raro verlos en tonos violetas o verdes. Su materialización obedece a condiciones especiales, entre otros rasgos característicos este tipo de fenómeno puede verse a veces como un destello continuo y otras como sesiones intermitentes de luz.

Las centellas pueden viajar de manera paralela a lo largo de un conductor de energía, cerca de un aislante o en una corriente de aire. Una centella puede visualizarse con una duración variable que puede ir desde unos segundos a varios minutos, algunas pueden dar la sensación al espectador de que explotan en el aire.

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