El rayo es un fenómeno natural formado por descargas electrostáticas a través de la atmósfera entre dos regiones cargadas eléctricamente , ya sea ambas en la atmósfera o una en la atmósfera y otra en el suelo , neutralizándolas temporalmente en una liberación casi instantánea de un promedio de entre 200 megajulios . y 7 gigajulios de energía , según el tipo. [1] [2] [3] Esta descarga puede producir una amplia gama de radiación electromagnética , desde calor creado por el rápido movimiento de electrones hasta brillantes destellos de luz visible en forma de radiación de cuerpo negro . Los relámpagos provocan truenos , un sonido de la onda de choque que se desarrolla cuando los gases en las proximidades de la descarga experimentan un aumento repentino de presión. Los relámpagos ocurren comúnmente durante tormentas eléctricas, así como otros tipos de sistemas climáticos energéticos , pero los relámpagos volcánicos también pueden ocurrir durante erupciones volcánicas . Los rayos son un fenómeno eléctrico atmosférico y contribuyen al circuito eléctrico atmosférico global .
Los tres tipos principales de relámpagos se distinguen según el lugar donde ocurren: dentro de una sola nube de tormenta (intranube), entre dos nubes (nube a nube) o entre una nube y el suelo (nube a tierra). en cuyo caso se le conoce como caída de rayo . [4] [5] Se reconocen muchas otras variantes de observación, incluido el " relámpago de calor ", que puede verse desde una gran distancia pero no oírse; rayos secos , que pueden provocar incendios forestales ; y centellas , que rara vez se observan científicamente.
Los humanos han deificado los rayos durante milenios. Las expresiones idiomáticas derivadas del rayo, como la expresión inglesa "bolt from the blue", son comunes en todos los idiomas. En todo momento la gente ha quedado fascinada por la vista y la diferencia de los relámpagos. El miedo a los rayos se llama astrafobia .
La primera fotografía conocida de un rayo es de 1847, realizada por Thomas Martin Easterly . [6] La primera fotografía que se conserva es de 1882, realizada por William Nicholson Jennings , [7] un fotógrafo que pasó la mitad de su vida capturando imágenes de relámpagos y demostrando su diversidad.
Cada vez hay más pruebas de que la actividad de los rayos aumenta debido a las emisiones de partículas (una forma de contaminación del aire). [8] [9] [10] Sin embargo, los rayos también pueden mejorar la calidad del aire y limpiar los gases de efecto invernadero como el metano de la atmósfera, al tiempo que crean óxido de nitrógeno y ozono al mismo tiempo. [11] Los rayos también son la principal causa de incendios forestales, [12] y los incendios forestales también pueden contribuir al cambio climático. [13] Se necesitan más estudios para aclarar su relación.
Los científicos aún están estudiando los detalles del proceso de carga, pero existe un acuerdo general sobre algunos de los conceptos básicos de la electrificación de tormentas. La electrificación puede deberse al efecto triboeléctrico que conduce a la transferencia de electrones o iones entre cuerpos en colisión. Las gotas de agua sin carga que chocan pueden cargarse debido a la transferencia de carga entre ellas (como iones acuosos) en un campo eléctrico como el que existiría en una nube de tormenta. [14] El área principal de carga en una tormenta eléctrica ocurre en la parte central de la tormenta, donde el aire se mueve hacia arriba rápidamente (corriente ascendente) y las temperaturas oscilan entre -15 y -25 °C (5 a -13 °F); ver Figura 1. En esa área, la combinación de temperatura y rápido movimiento ascendente del aire produce una mezcla de gotas de nubes súper enfriadas (pequeñas gotas de agua por debajo del punto de congelación), pequeños cristales de hielo y graupel (granizo suave). La corriente ascendente transporta hacia arriba las gotitas de las nubes súper enfriadas y los cristales de hielo muy pequeños.
Al mismo tiempo, el graupel, que es considerablemente más grande y denso, tiende a caer o quedar suspendido en el aire ascendente. [15]
Las diferencias en el movimiento de la precipitación provocan que se produzcan colisiones. Cuando los cristales de hielo ascendentes chocan con el graupel, los cristales de hielo se cargan positivamente y el graupel se carga negativamente; ver Figura 2. La corriente ascendente lleva los cristales de hielo cargados positivamente hacia la parte superior de la nube de tormenta. El graupel, más grande y denso, queda suspendido en medio de la nube de tormenta o cae hacia la parte inferior de la tormenta. [15]
El resultado es que la parte superior de la nube de tormenta se carga positivamente, mientras que la parte media a inferior de la nube de tormenta se carga negativamente. [15]
Los movimientos ascendentes dentro de la tormenta y los vientos en niveles más altos de la atmósfera tienden a hacer que los pequeños cristales de hielo (y la carga positiva) en la parte superior de la nube de tormenta se extiendan horizontalmente a cierta distancia de la base de la nube de tormenta. Esta parte de la nube de tormenta se llama yunque. Si bien este es el principal proceso de carga de la nube de tormenta, algunas de estas cargas pueden redistribuirse mediante los movimientos de aire dentro de la tormenta (corrientes ascendentes y descendentes). Además, hay una pequeña pero importante acumulación de carga positiva cerca del fondo de la nube de tormenta debido a las precipitaciones y las temperaturas más cálidas. [15]
La separación inducida de carga en agua líquida pura se conoce desde la década de 1840, al igual que la electrificación del agua líquida pura mediante el efecto triboeléctrico. [dieciséis]
William Thomson (Lord Kelvin) demostró que la separación de cargas en el agua ocurre en los campos eléctricos habituales en la superficie de la Tierra y desarrolló un dispositivo de medición de campos eléctricos continuos utilizando ese conocimiento. [17]
Kelvin demostró la separación física de la carga en diferentes regiones utilizando agua líquida con el cuentagotas de agua Kelvin . Se consideró que las especies portadoras de carga más probables eran el ion hidrógeno acuoso y el ion hidróxido acuoso. [18]
También se ha considerado la carga eléctrica del hielo de agua sólido. Nuevamente se consideró que las especies cargadas eran el ion hidrógeno y el ion hidróxido. [19] [20]
Un electrón no es estable en agua líquida con respecto a un ion hidróxido más hidrógeno disuelto durante las escalas de tiempo involucradas en las tormentas eléctricas. [21]
El portador de carga del rayo son principalmente los electrones en un plasma. [22] El proceso de pasar de carga como iones (ion hidrógeno positivo e ion hidróxido negativo) asociados con agua líquida o agua sólida a cargarse como electrones asociados con rayos debe involucrar alguna forma de electroquímica, es decir, la oxidación y/o o la reducción de especies químicas. [23] Como el hidróxido funciona como una base y el dióxido de carbono es un gas ácido, es posible que las nubes de agua cargadas en las que la carga negativa está en forma de ion hidróxido acuoso interactúen con el dióxido de carbono atmosférico para formar iones de carbonato acuosos y iones hidrogenocarbonato acuosos.
El típico relámpago de nube a tierra culmina en la formación de un canal de plasma conductor de electricidad a través del aire de más de 5 km (3,1 millas) de altura, desde el interior de la nube hasta la superficie del suelo. La descarga real es la etapa final de un proceso muy complejo. [24] En su punto máximo, una tormenta típica produce tres o más impactos contra la Tierra por minuto. [25]
Los rayos ocurren principalmente cuando el aire caliente se mezcla con masas de aire más frías, [26] lo que produce las perturbaciones atmosféricas necesarias para polarizar la atmósfera. [27]
Los relámpagos también pueden ocurrir durante tormentas de polvo , incendios forestales , tornados , erupciones volcánicas e incluso en el frío del invierno, donde los relámpagos se conocen como tormentas de nieve . [28] [29] Los huracanes suelen generar algunos relámpagos, principalmente en las bandas de lluvia hasta 160 km (99 millas) del centro. [30] [31] [32]
Los rayos no se distribuyen uniformemente alrededor de la Tierra . En la Tierra, la frecuencia de los rayos es de aproximadamente 44 (± 5) veces por segundo, o casi 1.400 millones de destellos por año [34] y la duración media es de 0,52 segundos [35] compuesta por una serie de destellos (golpes) mucho más cortos de alrededor de 60 a 70 microsegundos . [36]
Muchos factores afectan la frecuencia, distribución, fuerza y propiedades físicas de un relámpago típico en una región particular del mundo. Estos factores incluyen la elevación del suelo, la latitud , las corrientes de viento predominantes , la humedad relativa y la proximidad a masas de agua frías y cálidas. Hasta cierto punto, las proporciones de relámpagos dentro de las nubes, de nube a nube y de nube a tierra también pueden variar según la estación en latitudes medias .
Debido a que los seres humanos son terrestres y la mayoría de sus posesiones están en la Tierra, donde los rayos pueden dañarlos o destruirlos, los rayos nube-tierra (CG) son los más estudiados y mejor comprendidos de los tres tipos, aunque en las nubes (IC ) y de nube a nube (CC) son tipos de rayos más comunes. La relativa imprevisibilidad de los rayos limita una explicación completa de cómo o por qué ocurre, incluso después de cientos de años de investigación científica. Alrededor del 70% de los rayos ocurren sobre tierra en los trópicos [37] , donde la convección atmosférica es mayor.
Esto se produce tanto por la mezcla de masas de aire más cálidas y más frías , como por diferencias en las concentraciones de humedad, y generalmente ocurre en los límites entre ellas . El flujo de corrientes oceánicas cálidas a través de masas de tierra más secas, como la Corriente del Golfo , explica parcialmente la elevada frecuencia de relámpagos en el sureste de Estados Unidos . Debido a que las grandes masas de agua carecen de la variación topográfica que daría lugar a una mezcla atmosférica, los rayos son notablemente menos frecuentes en los océanos del mundo que en la tierra. Los polos norte y sur tienen una cobertura limitada de tormentas eléctricas y, por lo tanto, resultan en áreas con menos relámpagos. [ se necesita aclaración ]
En general, los relámpagos generados por computadora representan solo el 25% del total de relámpagos en todo el mundo. Dado que la base de una tormenta suele tener carga negativa, aquí es donde se originan la mayoría de los rayos CG. Esta región suele estar en la elevación donde se produce la congelación dentro de la nube. La congelación, combinada con colisiones entre hielo y agua, parece ser una parte crítica del proceso de separación y desarrollo de carga inicial. Durante las colisiones impulsadas por el viento, los cristales de hielo tienden a desarrollar una carga positiva, mientras que una mezcla más pesada y fangosa de hielo y agua (llamada graupel ) desarrolla una carga negativa. Las corrientes ascendentes dentro de una nube de tormenta separan los cristales de hielo más ligeros del graupel más pesado, lo que hace que la región superior de la nube acumule una carga espacial positiva mientras que el nivel inferior acumula una carga espacial negativa.
Debido a que la carga concentrada dentro de la nube debe exceder las propiedades aislantes del aire, y esto aumenta proporcionalmente a la distancia entre la nube y el suelo, la proporción de impactos de CG (frente a descargas de CC o IC) se vuelve mayor cuando la nube está más cerca de la nube. suelo. En los trópicos, donde el nivel de congelación es generalmente más alto en la atmósfera, sólo el 10% de los relámpagos son CG. En la latitud de Noruega (alrededor de 60° de latitud norte), donde la elevación bajo cero es menor, el 50% de los rayos son CG. [38] [39]
Los rayos suelen ser producidos por nubes cumulonimbos , que tienen bases que suelen estar entre 1 y 2 km (0,62 a 1,24 millas) sobre el suelo y cimas de hasta 15 km (9,3 millas) de altura.
El lugar de la Tierra donde ocurren con mayor frecuencia los rayos es sobre el lago de Maracaibo , donde el fenómeno del Catatumbo produce 250 rayos por día. [40] Esta actividad se produce en promedio 297 días al año. [41] La segunda mayor densidad de rayos se encuentra cerca del pueblo de Kifuka en las montañas del este de la República Democrática del Congo , [42] donde la elevación es de alrededor de 975 m (3200 pies). En promedio, esta región recibe 158 rayos por kilómetro cuadrado por año (410/milla cuadrada/año). [43] Otros puntos críticos de rayos incluyen Singapur [44] y Lightning Alley en Florida Central . [45] [46]
Según la Organización Meteorológica Mundial , el 29 de abril de 2020 se observó un rayo de 768 km (477,2 millas) de largo en el sur de EE. UU., sesenta km (37 millas) más largo que el récord de distancia anterior (sur de Brasil, 31 de octubre de 2018). . [47] Un solo destello en Uruguay y el norte de Argentina el 18 de junio de 2020 duró 17,1 segundos, 0,37 segundos más que el récord anterior (4 de marzo de 2019, también en el norte de Argentina). [47]
Para que se produzca una descarga electrostática son necesarias dos condiciones previas: en primer lugar, debe existir una diferencia de potencial suficientemente alta entre dos regiones del espacio y, en segundo lugar, un medio de alta resistencia debe impedir la ecualización libre y sin obstáculos de las cargas opuestas. La atmósfera proporciona el aislamiento eléctrico, o barrera, que impide la libre ecualización entre regiones cargadas de polaridad opuesta.
Es bien sabido que durante una tormenta hay separación y agregación de cargas en ciertas regiones de la nube; sin embargo, los procesos exactos por los cuales esto ocurre no se comprenden completamente. [48]
A medida que una nube de tormenta se mueve sobre la superficie de la Tierra, se induce una carga eléctrica igual , pero de polaridad opuesta, en la superficie de la Tierra debajo de la nube. La carga superficial positiva inducida, cuando se mide contra un punto fijo, será pequeña a medida que se acerca la nube, aumentando a medida que llega el centro de la tormenta y disminuyendo a medida que pasa la nube. El valor referencial de la carga superficial inducida podría representarse aproximadamente como una curva de campana.
Las regiones con carga opuesta crean un campo eléctrico en el aire entre ellas. Este campo eléctrico varía en relación con la fuerza de la carga superficial en la base de la nube de tormenta: cuanto mayor es la carga acumulada, mayor es el campo eléctrico.
La forma de relámpago mejor estudiada y comprendida es la de nube a tierra (CG). Aunque son más comunes, los destellos dentro de una nube (IC) y de nube a nube (CC) son muy difíciles de estudiar dado que no hay puntos "físicos" que monitorear dentro de las nubes. Además, dada la muy baja probabilidad de que un rayo caiga en el mismo punto de manera repetida y consistente, la investigación científica es difícil incluso en áreas de alta frecuencia de CG.
En un proceso que no se comprende bien, se inicia un canal bidireccional de aire ionizado , llamado " líder ", entre regiones con cargas opuestas en una nube de tormenta. Los líderes son canales eléctricamente conductores de gas ionizado que se propagan a través de regiones con una carga opuesta a la de la punta del líder o que de otro modo son atraídos hacia ellas. El extremo negativo del líder bidireccional llena una región de carga positiva, también llamada pozo, dentro de la nube, mientras que el extremo positivo llena un pozo de carga negativa. Los líderes a menudo se dividen, formando ramas en forma de árbol. [49] Además, los líderes negativos y algunos positivos viajan de forma discontinua, en un proceso llamado "paso a paso". El movimiento entrecortado resultante de los líderes se puede observar fácilmente en vídeos en cámara lenta de relámpagos.
Es posible que un extremo del líder llene completamente el pozo con carga opuesta mientras el otro extremo todavía está activo. Cuando esto sucede, el extremo líder que llenó el pozo puede propagarse fuera de la nube de tormenta y provocar un destello de nube a aire o de nube a tierra. En un destello típico de nube a tierra, un líder bidireccional se inicia entre las regiones principales de carga negativa y positiva inferior en una nube de tormenta. La región de carga positiva más débil se llena rápidamente con el líder negativo que luego se propaga hacia la tierra cargada inductivamente.
Los líderes cargados positiva y negativamente avanzan en direcciones opuestas, positivas hacia arriba dentro de la nube y negativas hacia la tierra. Ambos canales iónicos avanzan, en sus respectivas direcciones, en varios chorros sucesivos. Cada líder "agrupa" iones en las puntas principales, disparando uno o más líderes nuevos, reuniéndose momentáneamente nuevamente para concentrar iones cargados y luego disparando a otro líder. El líder negativo continúa propagándose y dividiéndose a medida que avanza hacia abajo, y a menudo acelera a medida que se acerca a la superficie de la Tierra.
Aproximadamente el 90% de la longitud de los canales iónicos entre "piscinas" tienen aproximadamente 45 m (148 pies) de longitud. [50] El establecimiento del canal iónico requiere una cantidad de tiempo comparativamente larga (cientos de milisegundos ) en comparación con la descarga resultante, que ocurre en unas pocas docenas de microsegundos. La corriente eléctrica necesaria para establecer el canal, medida en decenas o cientos de amperios , queda eclipsada por las corrientes posteriores durante la descarga real.
La iniciación del líder del rayo no se comprende bien. La intensidad del campo eléctrico dentro de la nube de tormenta no suele ser lo suficientemente grande como para iniciar este proceso por sí sola. [51] Se han propuesto muchas hipótesis. Una hipótesis postula que los rayos cósmicos crean lluvias de electrones relativistas y luego se aceleran a velocidades más altas mediante un proceso llamado ruptura desbocada . A medida que estos electrones relativistas chocan e ionizan moléculas de aire neutras, inician la formación de líderes. Otra hipótesis implica que se formen campos eléctricos potenciados localmente cerca de gotas de agua alargadas o cristales de hielo. [52] La teoría de la percolación , especialmente para el caso de percolación sesgada, [53] [ se necesita aclaración ] describe fenómenos de conectividad aleatoria, que producen una evolución de estructuras conectadas similar a la de los rayos. Recientemente, los datos de observación tomados por LOFAR durante las tormentas han favorecido un modelo de avalancha de serpentinas [54] . [55] [56]
Cuando un líder escalonado se acerca al suelo, la presencia de cargas opuestas en el suelo aumenta la fuerza del campo eléctrico . El campo eléctrico es más fuerte en los objetos conectados a tierra cuyas cimas están más cercanas a la base de la nube de tormenta, como árboles y edificios altos. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, a partir de estos puntos se puede desarrollar un canal iónico cargado positivamente, llamado serpentina positiva o ascendente . Esto fue teorizado por primera vez por Heinz Kasemir. [57] [58] [59]
A medida que se acercan los líderes cargados negativamente, aumentando la intensidad del campo eléctrico localizado, los objetos conectados a tierra que ya experimentan una descarga de corona excederán un umbral y formarán corrientes ascendentes.
Una vez que un líder descendente se conecta con un líder ascendente disponible, un proceso conocido como apego, se forma un camino de baja resistencia y puede ocurrir la descarga. Se han tomado fotografías en las que se ven claramente serpentinas sueltas. Los líderes descendentes sueltos también son visibles en los relámpagos ramificados, ninguno de los cuales está conectado a la tierra, aunque pueda parecer que lo están. Los videos de alta velocidad pueden mostrar el proceso de archivo adjunto en progreso. [60]
Una vez que un canal conductor cierra el espacio de aire entre el exceso de carga negativa en la nube y el exceso de carga superficial positiva debajo, hay una gran caída en la resistencia a través del canal del rayo. Como resultado, los electrones se aceleran rápidamente en una zona que comienza en el punto de unión y se expande por toda la red líder hasta un tercio de la velocidad de la luz. [61] Este es el "golpe de retorno" y es la parte más luminosa y notable de la descarga del rayo.
Una gran carga eléctrica fluye a lo largo del canal de plasma, desde la nube hasta el suelo, neutralizando la carga positiva del suelo a medida que los electrones se alejan del punto de impacto hacia el área circundante. Este enorme aumento de corriente crea grandes diferencias de voltaje radiales a lo largo de la superficie del suelo. Llamados potenciales de paso, [ cita necesaria ] son responsables de más lesiones y muertes en grupos de personas o de otros animales que el golpe mismo. [62] La electricidad toma todos los caminos a su alcance. [63] Tales potenciales de paso a menudo causarán que la corriente fluya a través de una pierna y salga por la otra, electrocutando a un humano o animal desafortunado que se encuentre cerca del punto donde cae el rayo.
La corriente eléctrica de la carrera de retorno tiene un promedio de 30 kiloamperios para un típico destello CG negativo, a menudo denominado relámpago "CG negativo". En algunos casos, un relámpago de tierra a nube (GC) puede originarse en una región cargada positivamente en el suelo debajo de una tormenta. Estas descargas normalmente se originan en la parte superior de estructuras muy altas, como las antenas de comunicaciones. Se ha descubierto que la velocidad a la que viaja la corriente de retorno es de alrededor de 100.000 km/s (un tercio de la velocidad de la luz). [64]
El flujo masivo de corriente eléctrica que ocurre durante la carrera de retorno combinado con la velocidad a la que ocurre (medida en microsegundos) sobrecalienta rápidamente el canal líder completo, formando un canal de plasma altamente conductor de electricidad. La temperatura central del plasma durante la carrera de retorno puede exceder los 50.000 °F (27.800 °C), [65] lo que hace que irradie con un color blanco azulado brillante. Una vez que la corriente eléctrica deja de fluir, el canal se enfría y se disipa en decenas o cientos de milisegundos, desapareciendo a menudo como parches fragmentados de gas incandescente. El calentamiento casi instantáneo durante el golpe de retorno hace que el aire se expanda explosivamente, produciendo una poderosa onda de choque que se escucha como un trueno.
Los vídeos de alta velocidad (examinados cuadro por cuadro) muestran que la mayoría de los relámpagos generados por computadora negativos se componen de 3 o 4 rayos individuales, aunque puede haber hasta 30. [66]
Cada nuevo impacto está separado por una cantidad de tiempo relativamente grande, típicamente de 40 a 50 milisegundos, ya que otras regiones cargadas en la nube se descargan en golpes posteriores. Los repetidos golpes a menudo causan un notable efecto de " luz estroboscópica ". [67]
Para comprender por qué múltiples rayos de retorno utilizan el mismo canal del rayo, es necesario comprender el comportamiento de los líderes positivos, en el que se convierte efectivamente un típico destello de tierra después de la conexión del líder negativo con el suelo. Los líderes positivos decaen más rápidamente que los líderes negativos. Por razones que no se comprenden bien, los líderes bidireccionales tienden a iniciar en las puntas de los líderes positivos decaídos, en las que el extremo negativo intenta reionizar la red de líderes. Estos líderes, también llamados líderes de retroceso , suelen decaer poco después de su formación. Cuando logran hacer contacto con una porción conductora de la red líder principal, se produce un proceso similar a un golpe de retorno y una guía de dardo recorre toda o una parte de la longitud de la guía original. Los líderes de los dardos que hacen conexiones con el suelo son los que causan la mayoría de los golpes de retorno posteriores. [68]
Cada golpe sucesivo está precedido por golpes intermedios del líder del dardo que tienen un tiempo de ascenso más rápido pero una amplitud menor que el golpe de retorno inicial. Cada golpe posterior normalmente reutiliza el canal de descarga tomado por el anterior, pero el canal puede desplazarse de su posición anterior a medida que el viento desplaza el canal caliente. [69]
Dado que los procesos de retroceso y líder de dardo no ocurren en líderes negativos, los golpes de retorno posteriores rara vez utilizan el mismo canal en destellos de tierra positivos que se explican más adelante en el artículo. [68]
La corriente eléctrica dentro de una descarga típica de un rayo CG negativo aumenta muy rápidamente hasta su valor máximo en 1 a 10 microsegundos, luego decae más lentamente en 50 a 200 microsegundos. La naturaleza transitoria de la corriente dentro de un relámpago da como resultado varios fenómenos que deben abordarse en la protección eficaz de las estructuras terrestres. Las corrientes que cambian rápidamente tienden a viajar sobre la superficie de un conductor, en lo que se llama efecto piel , a diferencia de las corrientes continuas, que "fluyen" por todo el conductor como el agua a través de una manguera. Por lo tanto, los conductores utilizados en la protección de instalaciones tienden a ser multifilares, con pequeños alambres entrelazados. Esto aumenta el área de superficie total del haz en proporción inversa al radio del cordón individual, para un área de sección transversal total fija .
Las corrientes que cambian rápidamente también crean pulsos electromagnéticos (EMP) que se irradian hacia afuera desde el canal iónico. Esta es una característica de todas las descargas eléctricas. Los pulsos irradiados se debilitan rápidamente a medida que aumenta su distancia desde el origen. Sin embargo, si pasan sobre elementos conductores como líneas eléctricas, líneas de comunicación o tuberías metálicas, pueden inducir una corriente que viaja hacia afuera hasta su terminación. La sobrecorriente está inversamente relacionada con la impedancia de sobretensión: cuanto mayor es la impedancia, menor es la corriente. [70] Este es el aumento que, en la mayoría de los casos, resulta en la destrucción de componentes electrónicos delicados , aparatos eléctricos o motores eléctricos . Los dispositivos conocidos como protectores contra sobretensiones (SPD) o supresores de sobretensiones transitorias (TVSS) conectados en paralelo con estas líneas pueden detectar la corriente irregular transitoria del relámpago y, mediante la alteración de sus propiedades físicas, encaminar la punta a una conexión a tierra conectada , con lo que protegiendo el equipo de daños.
Tres tipos principales de rayos están definidos por los puntos de "inicio" y "final" de un canal de destello.
Hay variaciones de cada tipo, como flashes CG "positivos" versus "negativos", que tienen diferentes características físicas comunes a cada uno que pueden medirse. Los diferentes nombres comunes utilizados para describir un evento relámpago en particular pueden atribuirse al mismo evento o a eventos diferentes.
El relámpago de nube a tierra (CG) es una descarga de relámpago entre una nube de tormenta y el suelo. Lo inicia un líder escalonado que desciende de la nube, que se encuentra con una serpentina que sube desde el suelo.
CG es el menos común, pero el mejor comprendido de todos los tipos de rayos. Es más fácil de estudiar científicamente porque termina en un objeto físico, es decir, la Tierra, y se presta a ser medido con instrumentos terrestres. De los tres tipos principales de rayos, representa la mayor amenaza para la vida y la propiedad, ya que termina en la Tierra o "ataca".
La descarga general, denominada destello, se compone de una serie de procesos, como ruptura preliminar, líderes escalonados, líderes de conexión, golpes de retorno, líderes de dardo y golpes de retorno posteriores. [71] La conductividad de la tierra eléctrica, ya sea tierra, agua dulce o agua salada, puede afectar la velocidad de descarga del rayo y, por lo tanto, las características visibles. [72]
Los rayos nube-tierra (CG) son positivos o negativos, según lo define la dirección de la corriente eléctrica convencional entre la nube y el suelo. La mayoría de los rayos CG son negativos, lo que significa que se transfiere una carga negativa al suelo y los electrones viajan hacia abajo a lo largo del canal del rayo (convencionalmente, la corriente fluye desde el suelo a la nube). Lo contrario sucede en un destello CG positivo, donde los electrones viajan hacia arriba a lo largo del canal del rayo y una carga positiva se transfiere al suelo (convencionalmente, la corriente fluye desde la nube al suelo). Los rayos positivos son menos comunes que los rayos negativos y, en promedio, representan menos del 5% de todos los rayos. [73]
Hay seis mecanismos diferentes teorizados que dan como resultado la formación de rayos positivos. [74]
Contrariamente a la creencia popular, los relámpagos positivos no necesariamente se originan en el yunque o en la región superior de carga positiva y caen en un área libre de lluvia fuera de la tormenta. Esta creencia se basa en la idea obsoleta de que los líderes del rayo son unipolares y se originan en su respectiva región de carga. [ cita necesaria ]
Los rayos positivos tienden a ser mucho más intensos que los negativos. Un rayo negativo promedio transporta una corriente eléctrica de 30.000 amperios (30 kA) y transfiere 15 C ( culombios ) de carga eléctrica y 1 gigajulio de energía . Los grandes rayos positivos pueden transportar hasta 120 kA y 350 C. [75] El destello positivo promedio a tierra tiene aproximadamente el doble de la corriente máxima de un destello negativo típico y puede producir corrientes máximas de hasta 400 kA y cargas de varios cientos de culombios. . [76] [77] Además, los destellos positivos a tierra con corrientes máximas altas suelen ser seguidos por corrientes continuas prolongadas, una correlación que no se observa en los destellos negativos a tierra. [78]
Debido a su mayor potencia, los rayos positivos son considerablemente más peligrosos que los negativos. Los rayos positivos producen corrientes máximas más altas y corrientes continuas más largas, lo que los hace capaces de calentar superficies a niveles mucho más altos, lo que aumenta la probabilidad de que se inicie un incendio. Las largas distancias que los rayos positivos pueden propagar a través del aire claro explican por qué se les conoce como "rayos caídos del cielo", sin avisar a los observadores.
A pesar de la idea errónea de que estos [ se necesita aclaración ] son rayos positivos debido a que aparentemente se originan en la región de carga positiva, las observaciones han demostrado que en realidad son rayos negativos. Comienzan cuando el IC parpadea dentro de la nube, el líder negativo luego sale de la nube desde la región de carga positiva antes de propagarse a través del aire claro y golpear el suelo a cierta distancia. [79] [80]
También se ha demostrado que los rayos positivos desencadenan la aparición de relámpagos ascendentes desde la parte superior de estructuras altas y son en gran medida responsables de la iniciación de duendes a varias decenas de kilómetros sobre el nivel del suelo. Los rayos positivos tienden a ocurrir con mayor frecuencia en las tormentas invernales , como ocurre con las tormentas de nieve , durante los tornados intensos [81] y en la etapa de disipación de una tormenta . [82] También se generan enormes cantidades de ondas de radio de frecuencia extremadamente baja (ELF) y de muy baja frecuencia (VLF) . [83]
Pueden producirse descargas de rayos entre áreas de nubes sin tocar el suelo. Cuando ocurre entre dos nubes separadas, se le conoce como relámpago de nube a nube (CC) o entre nubes ; cuando ocurre entre áreas de diferente potencial eléctrico dentro de una sola nube, se conoce como relámpago intranube (IC). Los rayos IC son el tipo que ocurre con más frecuencia. [82]
Los rayos IC ocurren con mayor frecuencia entre la parte superior del yunque y la parte inferior de una tormenta determinada. Estos relámpagos pueden observarse a veces a grandes distancias durante la noche como los llamados " rayos laminares ". En tales casos, el observador puede ver sólo un destello de luz sin escuchar ningún trueno.
Otro término utilizado para los relámpagos nube-nube o nube-nube-suelo es "Anvil Crawler", debido al hábito de la carga, que generalmente se origina debajo o dentro del yunque y trepa a través de las capas superiores de nubes de una tormenta, generando a menudo dramáticas ramas múltiples. trazos. Por lo general, se ven cuando una tormenta pasa sobre el observador o comienza a decaer. El comportamiento de avance más vívido ocurre en tormentas bien desarrolladas que presentan un corte extenso del yunque trasero.
Los objetos alcanzados por un rayo experimentan calor y fuerzas magnéticas de gran magnitud. El calor creado por las corrientes de rayos que atraviesan un árbol puede vaporizar su savia, provocando una explosión de vapor que revienta el tronco. A medida que los rayos viajan a través del suelo arenoso, el suelo que rodea el canal de plasma puede derretirse, formando estructuras tubulares llamadas fulguritas .
Los edificios o estructuras altas alcanzadas por un rayo pueden resultar dañados cuando el rayo busca caminos libres hacia el suelo. Al conducir de forma segura un rayo al suelo, un sistema de protección contra rayos, que generalmente incorpora al menos un pararrayos , puede reducir en gran medida la probabilidad de daños graves a la propiedad.
Los aviones son muy susceptibles a ser alcanzados debido a sus fuselajes metálicos, pero los rayos no suelen ser peligrosos para ellos. [84] Debido a las propiedades conductoras de la aleación de aluminio , el fuselaje actúa como una jaula de Faraday . Los aviones actuales están construidos para estar a salvo de la caída de un rayo y, por lo general, los pasajeros ni siquiera saben que ha ocurrido.
Aunque el 90 por ciento de las personas alcanzadas por un rayo sobreviven, [85] los animales (incluidos los humanos) alcanzados por un rayo pueden sufrir lesiones graves debido a daños en órganos internos y en el sistema nervioso.
Los rayos desempeñan un papel importante en el ciclo del nitrógeno al oxidar el nitrógeno diatómico del aire en nitratos que son depositados por la lluvia y pueden fertilizar el crecimiento de plantas y otros organismos. [86] [87]
Debido a que la descarga electrostática de los rayos terrestres sobrecalienta el aire a temperaturas de plasma a lo largo del canal de descarga en un corto período de tiempo, la teoría cinética dicta que las moléculas gaseosas experimentan un rápido aumento de presión y, por lo tanto, se expanden hacia afuera del rayo creando una onda de choque audible como un trueno. . Dado que las ondas sonoras no se propagan desde una única fuente puntual sino a lo largo de la trayectoria del rayo, las diferentes distancias del origen del sonido al observador pueden generar un efecto de balanceo o ruido sordo. La percepción de las características sonoras se complica aún más por factores como la geometría irregular y posiblemente ramificada del canal del rayo, el eco acústico del terreno y la característica de descarga múltiple del rayo.
La luz viaja a unos 300.000.000 m/s (980.000.000 pies/s) y el sonido viaja a través del aire a unos 343 m/s (1.130 pies/s). Un observador puede aproximar la distancia hasta el impacto cronometrando el intervalo entre el relámpago visible y el trueno audible que genera. Un relámpago que precede a su trueno en un segundo estaría aproximadamente a 343 m (1125 pies) de distancia; un retraso de tres segundos indicaría una distancia de aproximadamente 1 km o 0,62 mi (3 × 343 m). Un destello que precede al trueno cinco segundos indicaría una distancia de aproximadamente 1,7 km o 1,1 mi (5 × 343 m). En consecuencia, un rayo observado a muy corta distancia irá acompañado de un trueno repentino, casi sin lapso de tiempo perceptible, posiblemente acompañado del olor a ozono (O 3 ).
Los relámpagos a una distancia suficiente pueden verse pero no oírse; Hay datos de que una tormenta eléctrica se puede ver a más de 160 km (100 millas), mientras que el trueno viaja a unos 32 km (20 millas). Como anécdota, hay muchos ejemplos de personas que dicen que "la tormenta estaba directamente encima o alrededor y, sin embargo, no hubo truenos". Dado que las nubes de tormenta pueden tener hasta 20 km de altura, [88] los relámpagos que ocurren en lo alto de la nube pueden parecer cercanos, pero en realidad están demasiado lejos para producir truenos perceptibles.
Las descargas de rayos generan pulsos de radiofrecuencia que pueden recibirse a miles de kilómetros de su fuente en forma de señales radioatmosféricas y silbidos.
La producción de rayos X por un rayo fue predicha ya en 1925 por CTR Wilson , [89] pero no se encontró evidencia hasta 2001/2002, [90] [91] [92] cuando investigadores del Instituto de Nuevo México El Departamento de Minería y Tecnología detectó emisiones de rayos X provenientes de un rayo inducido a lo largo de un cable a tierra arrastrado detrás de un cohete disparado hacia una nube de tormenta. Ese mismo año, investigadores de la Universidad de Florida y Florida Tech utilizaron una serie de detectores de campos eléctricos y rayos X en un centro de investigación de rayos en el norte de Florida para confirmar que los rayos naturales producen rayos X en grandes cantidades durante la propagación de líderes escalonados. La causa de las emisiones de rayos X aún es materia de investigación, ya que la temperatura de los rayos es demasiado baja para tener en cuenta los rayos X observados. [93] [94]
Varias observaciones realizadas con telescopios espaciales han revelado emisiones de rayos gamma de energía aún mayor , los llamados destellos de rayos gamma terrestres (TGF). Estas observaciones plantean un desafío a las teorías actuales sobre los rayos, especialmente con el reciente descubrimiento de firmas claras de antimateria producida en los rayos. [95] Investigaciones recientes han demostrado que las especies secundarias, producidas por estos TGF, como electrones , positrones , neutrones o protones , pueden ganar energías de hasta varias decenas de MeV. [96] [97]
Las altísimas temperaturas generadas por los rayos provocan importantes aumentos locales de ozono y de óxidos de nitrógeno . Cada rayo en zonas templadas y subtropicales produce una media de 7 kg de NOx . [98] En la troposfera , el efecto de los rayos puede aumentar los NOx en un 90% y el ozono en un 30%. [99]
La actividad volcánica produce condiciones propicias para los rayos de múltiples maneras. La enorme cantidad de material pulverizado y gases expulsados explosivamente a la atmósfera crea una densa columna de partículas. La densidad de las cenizas y el movimiento constante dentro de la columna volcánica producen carga por interacciones de fricción (triboelectrificación), lo que resulta en destellos muy potentes y muy frecuentes cuando la nube intenta neutralizarse. Debido al gran contenido de material sólido (cenizas), a diferencia de las zonas generadoras de carga ricas en agua de una nube de tormenta normal, a menudo se la denomina tormenta sucia .
Si la columna de ceniza volcánica se eleva a temperaturas bajo cero, se forman partículas de hielo que chocan con las partículas de ceniza para provocar la electrificación. Los rayos se pueden detectar en cualquier explosión, pero la electrificación adicional de las partículas de hielo en las cenizas puede provocar un campo eléctrico más fuerte y una mayor tasa de rayos detectables. Los rayos también se utilizan como herramienta de seguimiento de volcanes para detectar erupciones peligrosas. [102]
Los incendios forestales intensos, como los observados en la temporada de incendios forestales de Australia de 2019-20 , pueden crear sus propios sistemas climáticos que pueden producir rayos y otros fenómenos climáticos. [103] El intenso calor de un incendio hace que el aire se eleve rápidamente dentro de la columna de humo, provocando la formación de nubes de pirocumulonimbos . Este aire turbulento y ascendente aspira aire más frío, lo que ayuda a enfriar la columna. La columna ascendente se enfría aún más por la presión atmosférica más baja a gran altitud, lo que permite que la humedad que contiene se condense en una nube. Las nubes pirocumulonimbos se forman en una atmósfera inestable. Estos sistemas climáticos pueden producir relámpagos secos, tornados de fuego , vientos intensos y granizo sucio. [103]
Se han observado relámpagos en las atmósferas de otros planetas , como Júpiter , Saturno y probablemente Urano y Neptuno . [104] Los rayos en Júpiter son mucho más energéticos que en la Tierra, a pesar de que parecen generarse mediante el mismo mecanismo. Recientemente, se detectó un nuevo tipo de rayo en Júpiter, que se cree que se origina a partir de "bolas de hongos" que incluyen amoníaco. [105]
Los rayos en Venus han sido un tema controvertido después de décadas de estudio. Durante las misiones soviética Venera y US Pioneer de las décadas de 1970 y 1980, se detectaron señales que sugerían que podría haber relámpagos en la atmósfera superior. [106] El breve sobrevuelo de Venus de la misión Cassini-Huygens en 1999 no detectó signos de relámpagos, pero los pulsos de radio registrados por la nave espacial Venus Express (que comenzó a orbitar Venus en abril de 2006) pueden originarse a partir de relámpagos en Venus. [107]
La ciencia del rayo se llama fulminología .
Los relámpagos provocan truenos , un sonido proveniente de la onda de choque que se desarrolla como gases en las proximidades de la descarga y se calientan repentinamente a temperaturas muy altas. A menudo se escucha unos segundos después del propio rayo. [110] El trueno se escucha como un estruendo que se disipa gradualmente porque el sonido de diferentes partes de un golpe largo llega en momentos ligeramente diferentes. [111]
Cuando el campo eléctrico local excede la rigidez dieléctrica del aire húmedo (aproximadamente 3 MV/m), la descarga eléctrica produce un impacto , seguido a menudo por descargas proporcionales que se ramifican en el mismo camino. Los mecanismos que provocan que las cargas se acumulen hasta formar un rayo todavía son materia de investigación científica. [112] [113] Un estudio de 2016 confirmó que existe una ruptura dieléctrica. [114] Los rayos pueden ser causados por la circulación de aire cálido lleno de humedad a través de campos eléctricos . [115] Las partículas de hielo o agua acumulan carga como en un generador de Van de Graaff . [116]
Investigadores de la Universidad de Florida descubrieron que las velocidades unidimensionales finales de 10 destellos observados estaban entre 1,0 × 105 y 1,4 × 106 m/s, con una media de 4,4 × 105 m/s. [117]
El primer detector inventado para advertir de la proximidad de una tormenta fue la campana de relámpagos . Benjamin Franklin instaló uno de esos dispositivos en su casa. [118] [119] El detector se basó en un dispositivo electrostático llamado "campanas eléctricas" inventadas por Andrew Gordon en 1742.
Las descargas de rayos generan una amplia gama de radiaciones electromagnéticas, incluidos pulsos de radiofrecuencia. Los tiempos en los que un impulso procedente de una determinada descarga de rayo llega a varios receptores pueden utilizarse para localizar el origen de la descarga con una precisión del orden de metros. El gobierno federal de los Estados Unidos ha construido una red nacional de detectores de rayos, lo que permite rastrear las descargas de rayos en tiempo real en todo el territorio continental de los EE. UU. [120] [121]
Además, Blitzortung (un sistema de detección global privado que consta de más de 500 estaciones de detección propiedad de aficionados/voluntarios y operadas por ellos) proporciona mapas de rayos casi en tiempo real en https://en.blitzortung.org.
La guía de ondas Tierra-ionosfera atrapa ondas electromagnéticas VLF y ELF . Los pulsos electromagnéticos transmitidos por la caída de un rayo se propagan dentro de esa guía de ondas. La guía de ondas es dispersiva, lo que significa que la velocidad de su grupo depende de la frecuencia. La diferencia del retardo de tiempo de grupo de un pulso de rayo en frecuencias adyacentes es proporcional a la distancia entre el transmisor y el receptor. Junto con los métodos de radiogoniometría, esto permite localizar rayos a distancias de hasta 10.000 kilómetros desde su origen. Además, las frecuencias propias de la guía de ondas ionosférica de la Tierra, las resonancias Schumann de aproximadamente 7,5 Hz, se utilizan para determinar la actividad global de las tormentas. [122]
Además de la detección de rayos desde tierra, se han construido varios instrumentos a bordo de satélites para observar la distribución de los rayos. Estos incluyen el detector óptico de transitorios (OTD), a bordo del satélite OrbView-1 lanzado el 3 de abril de 1995, y el posterior sensor de imágenes de rayos (LIS) a bordo del TRMM lanzado el 28 de noviembre de 1997. [123] [124] [125]
A partir de 2016, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica lanzó satélites meteorológicos Geoestacionarios Operativos Ambientales Serie R (GOES-R) equipados con instrumentos Geoestacionarios Lightning Mapper (GLM), que son detectores transitorios ópticos de infrarrojo cercano que pueden detectar los cambios momentáneos en una escena óptica, que indica la presencia de un rayo. [126] [127] Los datos de detección de rayos se pueden convertir en un mapa en tiempo real de la actividad de los rayos en todo el hemisferio occidental; Esta técnica cartográfica ha sido implementada por el Servicio Meteorológico Nacional de Estados Unidos . [128]
En 2022, EUMETSAT planea lanzar Lightning Imager (MTG-I LI) a bordo del Meteosat de tercera generación . Esto complementará el GLM de la NOAA. MTG-I LI cubrirá Europa y África e incluirá productos sobre eventos, grupos y flashes. [129]
El movimiento de cargas eléctricas produce un campo magnético (ver electromagnetismo ). Las intensas corrientes de la descarga de un rayo crean un campo magnético fugaz pero muy fuerte. Cuando la trayectoria de la corriente del rayo pasa a través de roca, suelo o metal, estos materiales pueden magnetizarse permanentemente. Este efecto se conoce como magnetismo remanente inducido por rayos o LIRM. Estas corrientes siguen el camino menos resistivo, a menudo horizontalmente cerca de la superficie [139] [140] pero a veces verticalmente, donde las fallas, los cuerpos minerales o el agua subterránea ofrecen un camino menos resistivo. [141] Una teoría sugiere que las piedras imán , imanes naturales que se encuentran en la antigüedad, se crearon de esta manera. [142]
Las anomalías magnéticas inducidas por rayos se pueden mapear en el suelo, [143] [144] y el análisis de materiales magnetizados puede confirmar que el rayo fue la fuente de la magnetización [145] y proporcionar una estimación de la corriente máxima de la descarga del rayo. [146]
Una investigación de la Universidad de Innsbruck ha calculado que los campos magnéticos generados por el plasma pueden inducir alucinaciones en sujetos situados a menos de 200 m (660 pies) de una tormenta eléctrica intensa, como ocurrió con la estimulación magnética transcraneal (EMT). [147]
Algunos rayos cósmicos de alta energía producidos por supernovas, así como partículas solares del viento solar, ingresan a la atmósfera y electrifican el aire, lo que puede crear caminos para los rayos. [148]
Debido a la baja resolución de los modelos climáticos globales, es difícil representar con precisión los rayos en estos modelos climáticos, en gran parte debido a su incapacidad para simular la convección y el imperativo del hielo de las nubes, que son fundamentales para la formación de rayos. La investigación del programa Clima Futuro para África demuestra que el uso de un modelo que permita la convección sobre África puede capturar con mayor precisión las tormentas convectivas y la distribución de las partículas de hielo. Esta investigación indica que el cambio climático puede aumentar la cantidad total de rayos solo ligeramente: el número total de días con rayos por año disminuye, mientras que más hielo en las nubes y una convección más fuerte provocan más rayos en los días en que ocurren. [149]
Un estudio de la Universidad de Washington analizó la actividad de los rayos en el Ártico entre 2010 y 2020. Se comparó la proporción de rayos en el verano en el Ártico con el total de rayos globales y se observó que aumentaba con el tiempo, lo que indica que la región está cada vez más influenciada por los rayos. . Se descubrió que la fracción de golpes por encima de los 65 grados norte aumentaba linealmente con la anomalía de temperatura global de la NOAA y crecía por un factor de 3 a medida que la anomalía aumentaba de 0,65 a 0,95 °C [150].
Paleolightning se refiere a los restos de la actividad de rayos antiguos estudiados en campos como la geología histórica , la geoarqueología y la fulminología . Paleolightning proporciona evidencia tangible para el estudio de la actividad de los rayos en el pasado de la Tierra y el papel que los rayos pueden haber desempeñado en la historia de la Tierra. Algunos estudios han especulado que la actividad de los rayos jugó un papel crucial en el desarrollo no sólo de la atmósfera primitiva de la Tierra sino también de la vida temprana. Se ha descubierto que los rayos, un proceso no biológico, producen material biológicamente útil mediante la oxidación y reducción de materia inorgánica. [151] La investigación sobre el impacto de los rayos en la atmósfera de la Tierra continúa hoy, especialmente con respecto a los mecanismos de retroalimentación de los compuestos de nitrato producidos por los rayos sobre la composición atmosférica y las temperaturas promedio globales. [152]
Detectar la actividad de los rayos en el registro geológico puede resultar difícil, dada la naturaleza instantánea de los rayos en general. Sin embargo, la fulgurita , un mineraloide irregular con forma de tubo vítreo, corteza o que se forma cuando un rayo fusiona suelo , arenas de cuarzo , arcilla , roca , biomasa o caliche , prevalece en regiones eléctricamente activas de todo el mundo y proporciona evidencia no solo de actividad de rayos pasados, pero también patrones de convección . [153] Dado que los canales de rayos transportan una corriente eléctrica al suelo, los rayos también pueden producir campos magnéticos . Si bien las anomalías magnéticas de los rayos pueden proporcionar evidencia de la actividad de los rayos en una región, estas anomalías suelen ser problemáticas para quienes examinan el registro magnético de los tipos de rocas porque disfrazan los campos magnéticos naturales presentes. [154]
En muchas culturas, el rayo ha sido visto como un signo o parte de una deidad o una deidad en sí misma. Estos incluyen al dios griego Zeus , el dios azteca Tláloc , el dios maya K , el Perun de la mitología eslava , los Pērkons / Perkūnas del Báltico , Thor en la mitología nórdica , Ukko en la mitología finlandesa , el dios hindú Indra , el dios yoruba Sango , Illapa. en la mitología inca y el dios sintoísta Raijin . [155] Los antiguos etruscos produjeron guías para la adivinación brontoscópica y fulgural del futuro basadas en los presagios supuestamente mostrados por truenos o relámpagos que ocurren en días particulares del año o en lugares particulares. [156] [157] Este uso de truenos y relámpagos en la adivinación también se conoce como ceraunoscopia , [158] una especie de aeromancia . En la religión tradicional de las tribus bantúes africanas , el rayo es un signo de la ira de los dioses. Las Escrituras del judaísmo , el islam y el cristianismo también atribuyen importancia sobrenatural a los rayos . En el cristianismo , la Segunda Venida de Jesús se compara con un rayo. [159]
Aunque a veces se usa en sentido figurado, la idea de que un rayo nunca cae dos veces en el mismo lugar es un mito común. De hecho, los rayos pueden caer, y a menudo lo hacen, en el mismo lugar más de una vez. Es más probable que los relámpagos en una tormenta caigan sobre objetos y puntos que sean más prominentes o conductores. Por ejemplo, un rayo cae sobre el Empire State Building en la ciudad de Nueva York una media de 23 veces al año. [160] [161] [162]
En francés e italiano, la expresión para "Amor a primera vista" es coup de foudre y colpo di fulmine , respectivamente, que traducidas literalmente significan "rayo". Algunos idiomas europeos tienen una palabra separada para el rayo que cae al suelo (a diferencia del rayo en general); a menudo es un cognado de la palabra inglesa "rays". El nombre del caballo de pura sangre más famoso de Australia , Phar Lap , deriva de la palabra compartida entre Zhuang y Thai para relámpago. [163]
El rayo en heráldica se llama rayo y se muestra como un zigzag con extremos no puntiagudos. Este símbolo suele representar potencia y velocidad.
Algunos partidos políticos utilizan relámpagos como símbolo de poder, como el Partido de Acción Popular en Singapur , la Unión Británica de Fascistas durante la década de 1930 y el Partido de los Derechos de los Estados Nacionales en Estados Unidos durante la década de 1950. [164] El Schutzstaffel , el ala paramilitar del Partido Nazi , utilizó la runa Sig en su logotipo, que simboliza el rayo. La palabra alemana Blitzkrieg , que significa "guerra relámpago", fue una importante estrategia ofensiva del ejército alemán durante la Segunda Guerra Mundial.
El rayo es una insignia común para las unidades de comunicaciones militares de todo el mundo. Un rayo es también el símbolo de la OTAN para un recurso de señal .
El rayo directo más mortífero se produjo cuando 21 personas murieron mientras se acurrucaban en una cabaña para protegerse (1975, Rodesia). [47]
El rayo indirecto más mortífero fue el de Dronka en 1994 . 469 personas murieron cuando un rayo cayó sobre un conjunto de tanques de petróleo en 1994, provocando que el petróleo quemado inundara una ciudad (1994, Dronka, Egipto). [47]
En los Estados Unidos, un promedio de 23 personas murieron a causa de rayos por año entre 2012 y 2021. [165]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .Los requisitos para la producción de rayos dentro de una atmósfera son los siguientes: (1) una abundancia suficiente de material apropiado para la electrificación, (2) la operación de un proceso de electrificación a microescala para producir clases de partículas con diferentes signos de carga y (3) un mecanismo para separar y acumular partículas según su carga.
Detrás de nosotros había aterradoras nubes oscuras, desgarradas por relámpagos, retorcidas y arrojadas, abriéndose para revelar enormes figuras de llamas.
Este artículo incorpora material de dominio público de Understanding Lightning: Thunderstorm Electrification. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica .
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