Rayo

Rayo, descarga eléctrica que se produce entre nubes de lluvia o entre una de estas nubes y la tierra (véase Electricidad). La descarga es visible con trayectorias sinuosas y de ramificaciones irregulares, a veces de muchos kilómetros de distancia, fenómeno conocido con el nombre de relámpago. Se produce también una onda sonora llamada trueno.

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LA CARGA ELÉCTRICA

No se conoce por completo el modo en el que se cargan las nubes de electricidad, pero la mayoría tienen carga negativa en la base y positiva en la cima. Las distintas hipótesis que explican cómo se produce esta polarización pueden dividirse en dos categorías: las que requieren hielo y las que no. Muchos meteorólogos creen que el hielo es un factor necesario porque los rayos no suelen observarse hasta la formación de hielo en las capas superiores de las nubes. Ciertos experimentos han mostrado que cuando las disoluciones de agua se congelan, el hielo gana carga negativa mientras que el agua queda cargada positivamente. Si después del inicio de la solidificación el aire en ascensión arranca pequeñas gotas de agua de las partículas congeladas, estas gotitas se concentrarán en la parte superior de la nube, y el hielo, en agregados más grandes, descenderá hasta la base. Por otra parte, ciertos experimentos han mostrado que las gotas de agua grandes, con caída rápida, se negativizan, mientras que las gotas pequeñas que caen con mayor lentitud se vuelven electropositivas. Por tanto, la polarización de una nube es probable que se produzca por las distintas velocidades de caída de las gotas grandes y pequeñas. Como quiera que se forme, la carga negativa en la base de la nube induce otra positiva en la tierra situada debajo que actúa como la segunda placa de un condensador gigante. Cuando el potencial eléctrico entre dos nubes o entre una nube y la tierra alcanza una magnitud suficiente (unos 10.000 V por cm), el aire se ioniza a lo largo de una trayectoria estrecha, y se produce el destello de un relámpago. Muchos meteorólogos creen que esta es la forma en la que la carga negativa es transportada hacia el suelo y que así se mantiene la carga negativa total de la superficie de la Tierra.

Una nueva teoría sugiere que la polarización eléctrica de las nubes puede ser la causa de la precipitación y no una consecuencia de ella; asimismo postula que el potencial eléctrico existente entre la ionosfera —capa superior de la atmósfera— y la tierra induce la polarización. Según esta teoría, el flujo ascendente de aire caliente a través de una nube lleva consigo partículas con carga positiva que se acumulan en la cima de la nube y que atraen cargas negativas de la ionosfera. Estas son conducidas hacia la base de la nube por corrientes descendentes poderosas en la periferia de la nube; así se evita que las cargas opuestas se neutralicen unas con otras. Quizás el 90% de todos los rayos que van desde las nubes hasta el suelo son negativos; el resto son destellos positivos. Con menor frecuencia se pueden producir rayos desde la tierra hacia las nubes, en particular desde cumbres de montañas o desde objetos altos como las antenas de radio.

Estudios con cámaras de alta velocidad han mostrado que la mayoría de los destellos de rayos son sucesos múltiples compuestos de hasta 42 'rayos' principales, cada uno de los cuales está precedido por un rayo guía. Todos siguen una trayectoria ionizada inicial que puede ramificarse junto al flujo de corriente. El intervalo medio entre rayos sucesivos es de 0,02 s, y 0,25 s el intervalo medio entre destellos. Puesto que la duración de un rayo no supera los 0,0002 s, los lapsos entre rayos ocupan la mayor parte de la duración de un 'destello'. Los llamados rayos en láminas son sólo la reflexión de uno ordinario en las nubes. Los rayos en bola son un fenómeno raro en que la descarga toma la forma de una bola luminosa y lenta que a veces estalla y otras simplemente decae.

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MEDIDAS PROTECTORAS

Para proteger los edificios de los rayos, se instalan barras metálicas (llamadas pararrayos) desde el suelo hasta una altura superior al punto más alto del tejado. Los pararrayos establecen una vía con baja resistencia para el paso de la descarga y evitan así que la carga atraviese la estructura del edificio. Las líneas de electricidad y las antenas de radio se protegen con dispositivos o captadores de rayos que consisten en una pequeña separación llena de aire entre la línea y un cable unido al suelo. Esta separación ofrece una gran resistencia a tensiones ordinarias, pero un rayo con un potencial de decenas de millones de voltios, provoca la ionización del gas, creando una vía de baja resistencia hacia la tierra para la descarga.

Se deben mencionar tres ideas comunes y erróneas sobre los rayos. La primera dice que los rayos no alcanzan dos veces un mismo lugar. Pruebas fotográficas muestran que un rascacielos u otra estructura elevada puede ser golpeada muchas veces durante una sola tormenta. La segunda es que el lugar más seguro durante una tormenta de rayos está bajo un árbol alto. Los árboles, debido a su altura, son propensos a ser alcanzados por rayos y, por tanto, son verdaderamente peligrosos durante las tormentas eléctricas violentas. Lo más seguro para una persona que está fuera de su casa es permanecer en el interior de un coche con estructura metálica o acostarse en el suelo de un lugar descampado. El tercer concepto erróneo es que los rayos estén siempre asociados con truenos. Los observadores que escuchen los truenos para contar los rayos pueden perderse hasta un 40% de estos últimos.

Los rayos matan o dañan a más personas que los tornados o los huracanes. Provocan un 40% de los incendios de granjas y muchos bosques se queman por su acción. Sin embargo, no todo lo relativo a los rayos es negativo. El suelo se enriquece con el nitrógeno liberado desde la atmósfera por los rayos y transportado por las gotas de lluvia. Algunos científicos creen que los rayos pueden haber sido un elemento esencial en el origen de la vida en nuestro planeta, con la creación de los compuestos químicos complejos que dieron lugar a la materia viva a partir de elementos simples.