Entre partículas

Los rayos

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Antonio Guirao

Cómo se producen los rayos

Los rayos son chispas gigantes que aparecen entre las nubes y la tierra. También pueden producirse dentro de las propias nubes o entre dos nubes distintas. Recorren distancias de varios kilómetros a velocidades de más de 200 kilómetros por segundo, por lo que llegan al suelo en centésimas de segundo. Los rayos son muy peligrosos, pues descargan enormes cantidades de energía (transportan miles de veces la corriente de la red eléctrica de casa).

Los rayos se producen en varios pasos. Primero se electrifica la nube, es decir, se separan sus cargas eléctricas: las positivas van a la parte superior de la nube, mientras que las negativas (los electrones) se sitúan abajo. Esta electrificación es un proceso muy complejo producido por los choques entre moléculas, la existencia de cristalitos de hielo, la fricción con el aire, etc.

A medida que los electrones se acumulan en la parte inferior de la nube crean una fuerza eléctrica que atrae a las cargas positivas de la tierra. Así, se induce también una electrificación de la tierra, quedando sus cargas positivas en la parte más superficial del suelo.

Entonces, las cargas eléctricas de la nube y las del suelo tienden a juntarse. Para ello necesitan viajar por el aire, lo cual no es posible en condiciones normales porque el aire no es conductor de la electricidad. Sin embargo, cuando la acumulación de cargas es muy grande, el aire se «ioniza», es decir, también sus moléculas se separan en partes positivas y negativas. El aire ionizado se llama «plasma», y en ese estado sí conduce la electricidad.  

Cuando el aire se ha ionizado, algunos electrones de las nubes empiezan a moverse hacia la tierra abriendo una especie de canal o camino en el aire, por las zonas más fáciles de atravesar en cada momento (por eso, cada rayo es diferente). A través de ese canal siguen viajando el resto de los electrones, ahora mucho más rápidos, y se eleva muchísimo la temperatura del aire, el canal se ilumina y vemos el rayo.

El resplandor luminoso del rayo se llama relámpago. El trueno es el sonido emitido cuando la electricidad atraviesa el aire.

¿Sabías que...?

Los rayos son uno de los fenómenos más espectaculares de la naturaleza. No es de extrañar que en la mitología se hayan relacionado con el poder de los dioses. En la prehistoria los rayos fueron, posiblemente, el primer método para encender fuego. Durante mucho tiempo se pensó equivocadamente que los propios rayos eran fuego, causado por el choque de las nubes en las tormentas. Hoy sabemos que son enormes descargas eléctricas. Fue Benjamin Franklin quien demostró, volando una cometa un día de tormenta, que las nubes almacenan electricidad. Además, Franklin inventó el pararrayos gracias a que las varillas metálicas atraen a los rayos.

Saber más

En el siglo XVIII, Galvani observó que la corriente eléctrica producía contracciones musculares en una rana muerta, lo que dio pie a relacionar el poder de la electricidad con la vida. En la novela de Frankenstein el monstruo resucita gracias a un rayo. Eso es ficción, pero los científicos sí creen que los rayos intervinieron para formar las primeras moléculas que dieron origen a la vida.

Imagen 8 feb Dibujo2

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El experimento: ver y oír rayos

Rayos en el plasma

La lámpara de plasma contiene gases que se ionizan con la electricidad. A oscuras se observan mejor las descargas de distintos colores. Podemos comprobar el efecto pararrayos tocando el vidrio de la lámpara: veremos que los rayos se aproximan a nuestro dedo. 

Lejanía de la tormenta

Como la luz viaja rapidísima, a 300.000 kilómetros por segundo, podemos suponer que vemos el rayo de forma inmediata. Pero el sonido viaja a 340 metros por segundo, así que existe un retraso entre la luz y el sonido, y podemos calcular la distancia a la que está la tormenta de la siguiente manera. En cuanto veamos un relámpago, cronometraremos los segundos que tarda en oírse el trueno. Multiplicaremos el número de segundos por 0,34 y el resultado son los kilómetros que hay hasta el rayo. Aproximadamente, cada 3 segundos es 1 kilómetro de distancia.