stringtranslate.com

Iluminación

Los rayos de nube a tierra caen sobre el mar Mediterráneo frente a Port-la-Nouvelle, en el sur de Francia .

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 , dependiendo del tipo. [1] [2] [3] Esta descarga puede producir una amplia gama de radiación electromagnética , desde calor creado por el rápido movimiento de electrones , hasta destellos brillantes de luz visible en forma de radiación de cuerpo negro . El rayo causa 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 rayos ocurren comúnmente durante tormentas eléctricas , así como otros tipos de sistemas meteorológicos energéticos, pero los rayos volcánicos también pueden ocurrir durante erupciones volcánicas . El rayo es un fenómeno eléctrico atmosférico y contribuye al circuito eléctrico atmosférico global .

Los tres tipos principales de rayos se distinguen por dónde ocurren: ya sea dentro de una sola nube de tormenta (intra-nube), entre dos nubes (nube a nube) o entre una nube y el suelo (nube a suelo), en cuyo caso se denomina impacto de rayo . [4] [5] Se reconocen muchas otras variantes observacionales, incluyendo el " rayo de calor ", que puede verse desde una gran distancia pero no oírse; el rayo seco , que puede causar incendios forestales ; y el rayo en bola , que rara vez se observa científicamente.

Los seres humanos han deificado los rayos durante milenios. Las expresiones idiomáticas derivadas de los rayos, como la expresión inglesa "bolt from the blue", son comunes en todos los idiomas. En todos los tiempos, la gente se ha sentido fascinada por la visión y la diferencia de los rayos. El miedo a los rayos se llama astrafobia .

La primera fotografía conocida de un rayo es de 1847, de Thomas Martin Easterly . [6] La primera fotografía que se conserva es de 1882, de William Nicholson Jennings , [7]  un fotógrafo que pasó la mitad de su vida capturando imágenes de rayos 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 . [11] Los rayos también son la principal causa de los incendios forestales, [12] y los incendios forestales también pueden contribuir al cambio climático. [13] Se necesitan más estudios para aclarar su relación.

Electrificación

(Figura 1) La principal zona 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 varían de -15 a -25 °C (5 a -13 °F).
(Figura 2) Cuando los cristales de hielo ascendentes chocan con el granizo, los cristales de hielo se cargan positivamente y el granizo se carga negativamente.
La parte superior de la nube de tormenta se carga positivamente, mientras que la parte media e inferior de la nube de tormenta se carga negativamente.

Los científicos aún están estudiando los detalles del proceso de carga, pero hay un acuerdo general sobre algunos de los conceptos básicos de la electrificación de las tormentas eléctricas. La electrificación puede ser por el efecto triboeléctrico que conduce a la transferencia de electrones o iones entre cuerpos en colisión. Las gotas de agua sin carga que colisionan pueden cargarse debido a la transferencia de carga entre ellas (como iones acuosos) en un campo eléctrico como existiría en una nube de tormenta. [14] La principal zona de carga en una tormenta eléctrica se produce en la parte central de la tormenta, donde el aire se mueve hacia arriba rápidamente (corriente ascendente) y las temperaturas varían de −15 a −25 °C (5 a −13 °F); consulte la Figura 1. En esa zona, la combinación de temperatura y el rápido movimiento ascendente del aire produce una mezcla de gotitas de nubes superenfriadas (pequeñas gotitas de agua por debajo del punto de congelación), pequeños cristales de hielo y granizo blando. La corriente ascendente transporta las gotitas de nubes superenfriadas y los cristales de hielo muy pequeños hacia arriba.

Al mismo tiempo, el granizo, que es considerablemente más grande y denso, tiende a caer o a quedar suspendido en el aire ascendente. [15]

Las diferencias en el movimiento de la precipitación provocan colisiones. Cuando los cristales de hielo que se elevan chocan con el granizo, los cristales de hielo se cargan positivamente y el granizo se carga negativamente (véase la Figura 2). La corriente ascendente lleva los cristales de hielo cargados positivamente hacia arriba, hacia la parte superior de la nube de tormenta. El granizo, más grande y denso, queda suspendido en el 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 e inferior de la nube de tormenta se carga negativamente. [15]

Los movimientos ascendentes dentro de la tormenta y los vientos en niveles superiores 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 del aire dentro de la tormenta (corrientes ascendentes y descendentes). Además, hay una pequeña pero importante acumulación de carga positiva cerca de la parte inferior de la nube de tormenta debido a la precipitación 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 por el efecto triboeléctrico. [16]

William Thomson (Lord Kelvin) demostró que la separación de carga en el agua ocurre en los campos eléctricos habituales en la superficie de la Tierra y desarrolló un dispositivo de medición de campo eléctrico continuo utilizando ese conocimiento. [17]

Kelvin demostró la separación física de la carga en diferentes regiones utilizando agua líquida con el gotero 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 sólida. Se consideró nuevamente que las especies cargadas eran el ion hidrógeno y el ion hidróxido. [19] [20]

Un electrón no es estable en agua líquida en relación con un ion hidróxido más hidrógeno disuelto durante las escalas de tiempo involucradas en las tormentas eléctricas. [21]

El portador de carga en un rayo son principalmente electrones en un plasma. [22] El proceso de pasar de la carga como iones (iones de hidrógeno positivos e iones de hidróxido negativos) asociados con agua líquida o agua sólida a la carga como electrones asociados con un rayo debe involucrar alguna forma de electroquímica, es decir, la oxidación y/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 acuoso e iones de hidrogenocarbonato acuoso.

Consideraciones generales

Vídeo de cuatro segundos de la caída de un rayo en el Parque Nacional Canyonlands en Utah , EE.UU.

El típico relámpago nube-tierra culmina con la formación de un canal de plasma conductor de electricidad a través del aire de más de 5 km (3,1 mi) de altura, desde dentro 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 eléctrica típica produce tres o más descargas sobre la Tierra por minuto. [25]

Los rayos se producen principalmente cuando el aire cálido se mezcla con masas de aire más frío, [26] lo que produce perturbaciones atmosféricas necesarias para polarizar la atmósfera. [27]

Los rayos también pueden ocurrir durante tormentas de polvo , incendios forestales , tornados , erupciones volcánicas e incluso en el frío del invierno, donde el rayo se conoce como nevada eléctrica . [28] [29] Los huracanes suelen generar algunos rayos, principalmente en las bandas de lluvia a una distancia de hasta 160 km (99 mi) del centro. [30] [31] [32]

Distribución, frecuencia y extensión

Datos obtenidos desde abril de 1995 a febrero de 2003 del Detector Óptico Transitorio de la NASA que muestran sensores espaciales que revelan la distribución desigual de los rayos en todo el mundo.
Un megadestello de 768 km (477 mi) desde Texas hasta Luisiana , en los Estados Unidos. [33]

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 (destellos) 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 terreno, la latitud , las corrientes de viento predominantes , la humedad relativa y la proximidad a cuerpos de agua cálidos y fríos. Hasta cierto punto, las proporciones de relámpagos intranubes, 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 dañarlas o destruirlas, los rayos de nube a tierra (CG) son los más estudiados y mejor comprendidos de los tres tipos, aunque los rayos en las nubes (IC) y de nube a nube (CC) son los tipos de rayos más comunes. La relativa imprevisibilidad de los rayos limita una explicación completa de cómo o por qué ocurren, incluso después de cientos de años de investigación científica. Aproximadamente el 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 las diferencias en las concentraciones de humedad, y generalmente ocurre en los límites entre ellas . El flujo de corrientes oceánicas cálidas que pasan por masas de tierra más secas, como la Corriente del Golfo , explica en parte la elevada frecuencia de rayos en el sureste de los Estados Unidos . Debido a que las grandes masas de agua carecen de la variación topográfica que daría lugar a la mezcla atmosférica, los rayos son notablemente menos frecuentes sobre los océanos del mundo que sobre la tierra. Los polos Norte y Sur están limitados en su cobertura de tormentas eléctricas y, por lo tanto, dan lugar a áreas con menos rayos. [ aclaración necesaria ]

En general, los relámpagos de gravedad extrema representan solo el 25% de todos los relámpagos del mundo. Dado que la base de una tormenta eléctrica suele estar cargada negativamente, aquí es donde se originan la mayoría de los relámpagos de gravedad extrema. Esta región suele estar en la elevación donde se produce la congelación dentro de la nube. La congelación, combinada con las colisiones entre el hielo y el agua, parece ser una parte fundamental del proceso inicial de desarrollo y separación de la carga. 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 granizo ) desarrolla una carga negativa. Las corrientes ascendentes dentro de una nube de tormenta separan los cristales de hielo más ligeros del granizo 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.

Como la carga concentrada dentro de la nube debe superar las propiedades aislantes del aire, y esto aumenta proporcionalmente a la distancia entre la nube y el suelo, la proporción de descargas de CG (en comparación con las descargas de CC o IC) se vuelve mayor cuando la nube está más cerca del suelo. En los trópicos, donde el nivel de congelación es generalmente más alto en la atmósfera, solo el 10% de los relámpagos son de CG. En la latitud de Noruega (alrededor de 60° de latitud norte), donde la elevación de congelación es menor, el 50% de los relámpagos son de CG. [38] [39]

Los rayos suelen ser producidos por nubes cumulonimbus , que tienen bases que suelen estar a 1 o 2 km (0,62 a 1,24 mi) sobre el suelo y cimas de hasta 15 km (9,3 mi) de altura.

El lugar de la Tierra donde se producen más rayos es sobre el lago de Maracaibo , donde el fenómeno del relámpago del Catatumbo produce 250 rayos al día. [40] Esta actividad ocurre en promedio, 297 días al año. [41] La segunda mayor densidad de rayos está 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/mi²/año). [43] Otros puntos calientes 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 mi) de longitud en el sur de los EE. UU., sesenta km (37 mi) más largo que el récord de distancia anterior (sur de Brasil, 31 de octubre de 2018). [47] Un solo rayo 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]

Condiciones necesarias

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 libre y sin trabas ecualización de las cargas opuestas. La atmósfera proporciona el aislamiento eléctrico, o barrera, que impide la libre ecualización entre regiones cargadas de polaridad opuesta.

Se sabe bien que durante una tormenta eléctrica hay separación y agregación de carga en ciertas regiones de la nube; sin embargo, los procesos exactos por los cuales esto ocurre no se comprenden completamente. [48]

Generación de campo eléctrico

A medida que una nube de tormenta se desplaza 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 con respecto a un punto fijo, será pequeña a medida que la nube de tormenta se acerque, aumentará a medida que llegue el centro de la tormenta y disminuirá a medida que pase la nube de tormenta. El valor de referencia de la carga superficial inducida podría representarse aproximadamente como una curva de campana.

Las regiones con cargas opuestas crean un campo eléctrico en el aire que se encuentra entre ellas. Este campo eléctrico varía en relación con la intensidad de la carga superficial en la base de la nube de tormenta: cuanto mayor sea la carga acumulada, mayor será el campo eléctrico.

Destellos y golpes

La forma de relámpago mejor estudiada y comprendida es la de nube a tierra (CG). Aunque son más comunes, los relámpagos intranube (IC) y nube a nube (CC) son muy difíciles de estudiar, dado que no hay puntos "físicos" para monitorear dentro de las nubes. Además, dada la muy baja probabilidad de que un relámpago caiga en el mismo punto repetida y consistentemente, la investigación científica es difícil incluso en áreas de alta frecuencia de CG.

Líderes relámpago

Una línea descendente viaja hacia la tierra, ramificándose a medida que avanza.
Caída de un rayo provocada por la conexión de dos conductores, el positivo se muestra en azul y el negativo en rojo

En un proceso que no se entiende bien, se inicia un canal bidireccional de aire ionizado , llamado " líder ", entre regiones con carga opuesta en una nube de tormenta. Los líderes son canales eléctricamente conductores de gas ionizado que se propagan a través de, o son atraídos de otra manera a, regiones con una carga opuesta a la de la punta del líder. 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 un patrón similar a un árbol. [49] Además, los líderes negativos y algunos positivos viajan de manera discontinua, en un proceso llamado "paso". El movimiento espasmódico resultante de los líderes se puede observar fácilmente en videos en cámara lenta de relámpagos.

Es posible que un extremo del líder llene por completo el pozo de carga opuesta mientras que el otro extremo sigue activo. Cuando esto sucede, el extremo del líder que llenó el pozo puede propagarse fuera de la nube de tormenta y dar como resultado un destello de nube a aire o un destello de nube a tierra. En un destello de nube a tierra típico, un líder bidireccional se inicia entre las regiones de carga negativa principal y positiva más baja en una nube de tormenta. La región de carga positiva más débil se llena rápidamente con el líder negativo que luego se propaga hacia el suelo cargado inductivamente.

Los líderes con carga positiva y negativa avanzan en direcciones opuestas, la positiva hacia arriba dentro de la nube y la negativa hacia la Tierra. Ambos canales iónicos avanzan, en sus respectivas direcciones, en una serie de chorros sucesivos. Cada líder "acumula" iones en las puntas principales, expulsando uno o más líderes nuevos, que se vuelven a acumular momentáneamente para concentrar iones cargados y expulsan luego otro líder. El líder negativo continúa propagándose y dividiéndose a medida que se dirige hacia abajo, a menudo acelerando a medida que se acerca a la superficie de la Tierra.

Aproximadamente el 90% de las longitudes de los canales iónicos entre "piscinas" tienen una longitud de aproximadamente 45 m (148 pies). [50] El establecimiento del canal iónico requiere una cantidad de tiempo comparativamente larga (cientos de milisegundos ) en comparación con la descarga resultante, que se produce en unas pocas docenas de microsegundos. La corriente eléctrica necesaria para establecer el canal, medida en decenas o cientos de amperios , se ve eclipsada por las corrientes posteriores durante la descarga real.

La iniciación del líder del rayo no se entiende 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 las lluvias de electrones relativistas son creadas por rayos cósmicos y luego se aceleran a velocidades más altas a través de un proceso llamado ruptura descontrolada . A medida que estos electrones relativistas chocan e ionizan moléculas de aire neutrales, inician la formación del líder. Otra hipótesis implica la formación de campos eléctricos mejorados 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] [ aclaración necesaria ] describe fenómenos de conectividad aleatoria, que producen una evolución de estructuras conectadas similar a la de los rayos. Un modelo de avalancha de serpentinas [54] ha sido favorecido recientemente por los datos de observación tomados por LOFAR durante las tormentas. [55] [56]

serpentinas ascendentes

Serpentina ascendente que emana desde la parte superior de la cubierta de una piscina

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 cerca de la base de la nube de tormenta, como árboles y edificios altos. Si el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, un canal iónico cargado positivamente, llamado corriente positiva o ascendente , puede desarrollarse a partir de estos puntos. 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 superarán un umbral y formarán corrientes ascendentes.

Adjunto

Una vez que un conductor descendente se conecta a un conductor ascendente disponible, un proceso conocido como unión, se forma una ruta de baja resistencia y puede producirse una descarga. Se han tomado fotografías en las que se ven claramente las corrientes de aire no unidas. Los conductores descendentes no unidos también son visibles en los rayos ramificados, ninguno de los cuales está conectado a tierra, aunque parezca que lo están. Los videos de alta velocidad pueden mostrar el proceso de unión en curso. [60]

Descargar

Carrera de retorno

Fotografía de alta velocidad que muestra diferentes partes de un rayo durante el proceso de descarga como se ve en Toulouse , Francia.

Una vez que un canal conductor une el espacio de aire entre el exceso de carga negativa en la nube y el exceso de carga positiva en la superficie que se encuentra debajo, se produce una gran caída de la resistencia a lo largo 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 de conductores a una velocidad de hasta un tercio de la velocidad de la luz. [61] Esta es la "reacción de retorno" y es la parte más luminosa y perceptible 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 de tierra a medida que los electrones fluyen desde el punto de impacto hacia el área circundante. Esta enorme oleada de corriente crea grandes diferencias de voltaje radiales a lo largo de la superficie del suelo. Llamados potenciales de paso, [ cita requerida ] son ​​responsables de más lesiones y muertes en grupos de personas o de otros animales que el propio impacto. [62] La electricidad toma todos los caminos disponibles. [63] Estos potenciales de paso a menudo harán que la corriente fluya a través de una pierna y salga por la otra, electrocutando a un desafortunado humano o animal que se encuentre cerca del punto donde cae el rayo.

La corriente eléctrica del rayo de retorno es en promedio de 30 kiloamperios para un rayo de CG negativo típico, a menudo denominado rayo de "CG negativo". En algunos casos, un rayo de tierra a nube (GC) puede originarse en una región con carga positiva en el suelo debajo de una tormenta. Estas descargas normalmente se originan en las partes superiores de estructuras muy altas, como antenas de comunicaciones. Se ha descubierto que la velocidad a la que viaja la corriente del rayo 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 se produce durante el recorrido de retorno combinado con la velocidad a la que se produce (medida en microsegundos) sobrecalienta rápidamente el canal principal completado, formando un canal de plasma altamente conductor de electricidad. La temperatura central del plasma durante el recorrido de retorno puede superar los 27.800 °C (50.000 °F), [65] lo que hace que irradie un color azul blanquecino 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 en forma de parches fragmentados de gas incandescente. El calentamiento casi instantáneo durante el recorrido de retorno hace que el aire se expanda explosivamente, produciendo una poderosa onda de choque que se oye como un trueno.

Re-huelga

Los videos de alta velocidad (examinados cuadro por cuadro) muestran que la mayoría de los relámpagos generados por computadora en negativo están compuestos por 3 o 4 rayos individuales, aunque puede haber hasta 30. [66]

Cada nuevo impacto está separado por un lapso de tiempo relativamente largo, normalmente de 40 a 50 milisegundos, ya que otras regiones cargadas en la nube se descargan en los impactos subsiguientes. Los nuevos impactos suelen causar un notable efecto de " luz estroboscópica ". [67]

Para entender por qué varios rayos de retorno utilizan el mismo canal de rayos, es necesario comprender el comportamiento de los líderes positivos, en los que un rayo de tierra típico se convierte efectivamente después de la conexión del líder negativo con el suelo. Los líderes positivos se desintegran más rápidamente que los negativos. Por razones que no se comprenden bien, los líderes bidireccionales tienden a iniciarse en las puntas de los líderes positivos desintegrados en las que el extremo negativo intenta reionizar la red de líderes. Estos líderes, también llamados líderes de retroceso , generalmente se desintegran poco después de su formación. Cuando logran hacer contacto con una parte conductora de la red principal de líderes, se produce un proceso similar al de un rayo de retorno y un líder de dardo viaja a través de toda o una parte de la longitud del líder original. Los líderes de dardo que hacen conexiones con el suelo son los que causan la mayoría de los rayos de retorno posteriores. [68]

Cada pasada sucesiva está precedida por pasadas intermedias de dardo líder que tienen un tiempo de ascenso más rápido pero una amplitud menor que la pasada de retorno inicial. Cada pasada posterior suele reutilizar el canal de descarga ocupado por la 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 de 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]

Corrientes transitorias durante el destello

La corriente eléctrica dentro de una descarga típica de un rayo de CG negativo aumenta muy rápidamente hasta su valor máximo en 1 a 10 microsegundos, luego decae más lentamente durante 50 a 200 microsegundos. La naturaleza transitoria de la corriente dentro de un rayo da lugar a varios fenómenos que deben abordarse para lograr una protección eficaz de las estructuras terrestres. Las corrientes que cambian rápidamente tienden a viajar sobre la superficie de un conductor, en lo que se denomina efecto pelicular , a diferencia de las corrientes continuas, que "fluyen a través" de todo el conductor como el agua a través de una manguera. Por lo tanto, los conductores utilizados en la protección de las instalaciones tienden a ser multifilares, con pequeños cables tejidos entre sí. Esto aumenta el área de superficie total del haz en proporción inversa al radio de cada hebra, para un área de sección transversal total fija .

Las corrientes que cambian rápidamente también crean pulsos electromagnéticos (PME) que 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 corriente de sobretensión está inversamente relacionada con la impedancia de sobretensión: cuanto mayor sea la impedancia, menor será la corriente. [70] Esta es la sobretensión que, la mayoría de las veces, resulta en la destrucción de dispositivos electrónicos delicados , electrodomésticos o motores eléctricos . Los dispositivos conocidos como protectores de sobretensión (SPD) o supresores de sobretensión transitoria (TVSS) conectados en paralelo con estas líneas pueden detectar la corriente irregular transitoria del rayo y, a través de la alteración de sus propiedades físicas, dirigir la punta a una toma de tierra adjunta , protegiendo así el equipo de daños.

Tipos

Hay tres tipos principales de rayos que se definen según los puntos de "inicio" y "final" de un canal de relámpago.

Existen variaciones de cada tipo, como los relámpagos CG "positivos" y "negativos", que tienen diferentes características físicas comunes a cada uno y que pueden medirse. Los diferentes nombres comunes que se usan para describir un relámpago en particular pueden atribuirse al mismo o a diferentes eventos.

De nube a tierra (CG)

De nube a tierra vista en cámara lenta

Los rayos de nube a tierra (CG) son descargas eléctricas entre una nube de tormenta y el suelo. Se inician con un rayo guía escalonado que desciende desde la nube y que es seguido por una corriente continua que asciende desde el suelo.

El rayo de gravedad 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, el suelo, y se presta a ser medido por instrumentos en el suelo. De los tres tipos principales de rayos, representa la mayor amenaza para la vida y la propiedad, ya que termina en el suelo o "cae".

La descarga general, denominada relámpago, se compone de una serie de procesos, como una ruptura preliminar, líderes escalonados, líderes de conexión, descargas de retorno, líderes de dardo y descargas de retorno posteriores. [71] La conductividad de la tierra eléctrica, ya sea suelo, agua dulce o agua salada , puede afectar la velocidad de descarga del rayo y, por lo tanto, las características visibles. [72]

Rayos positivos y negativos

Los rayos de nube a tierra (CG) pueden ser positivos o negativos, según 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 hasta la nube). Lo contrario ocurre en un rayo CG positivo, donde los electrones viajan hacia arriba a lo largo del canal del rayo y se transfiere una carga positiva al suelo (convencionalmente, la corriente fluye desde la nube hasta el suelo). Los rayos positivos son menos comunes que los negativos y, en promedio, representan menos del 5 % de todos los rayos. [73]

Un rayo azul que parece iniciarse en un cielo despejado pero turbulento sobre la nube de yunque y que lanza un rayo de plasma a través de la nube directamente al suelo. Se los conoce comúnmente como relámpagos positivos, a pesar de que suelen tener polaridad negativa.

Se han teorizado seis mecanismos diferentes que dan lugar a 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 de carga positiva superior y caen sobre una zona libre de lluvia fuera de la tormenta eléctrica. Esta creencia se basa en la idea obsoleta de que los rayos guía son unipolares y se originan en su respectiva región de carga. [ cita requerida ]

Los rayos positivos tienden a ser mucho más intensos que sus contrapartes negativas. 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 rayos positivos grandes pueden transportar hasta 120 kA y 350 C. [75] El rayo a tierra positivo promedio tiene aproximadamente el doble de la corriente pico de un rayo negativo típico, y puede producir corrientes pico de hasta 400 kA y cargas de varios cientos de culombios. [76] [77] Además, los rayos a tierra positivos con altas corrientes pico suelen ir seguidos de corrientes continuas prolongadas, una correlación que no se observa en los rayos a tierra negativos. [78]

Como resultado de su mayor potencia, los rayos positivos son considerablemente más peligrosos que los negativos. Los rayos positivos producen corrientes de pico más altas y corrientes continuas más prolongadas, 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 grandes distancias que pueden propagarse a través del aire limpio explican por qué se los conoce como "rayos caídos del cielo", ya que no dan ninguna advertencia a los observadores.

A pesar de la idea errónea popular de que estos [ aclaración necesaria ] son ​​descargas de rayos positivos debido a que aparentemente se originan en la región de carga positiva, las observaciones han demostrado que, de hecho, son descargas negativas. Comienzan como descargas de IC dentro de la nube, luego el líder negativo sale de la nube desde la región de carga positiva antes de propagarse a través del aire limpio y golpear el suelo a cierta distancia. [79] [80]

También se ha demostrado que los rayos positivos desencadenan la aparición de destellos de rayos ascendentes desde las partes superiores de estructuras altas y son en gran medida responsables de la iniciación de sprites a varias decenas de kilómetros sobre el nivel del suelo. Los rayos positivos tienden a ocurrir con mayor frecuencia en tormentas de invierno , como con nevadas eléctricas , durante tornados intensos [81] y en la etapa de disipación de una tormenta eléctrica . [82] También se generan enormes cantidades de ondas de radio de frecuencia extremadamente baja (ELF) y de frecuencia muy baja (VLF) . [83]

De nube a nube (CC) y dentro de la nube (IC)

Las descargas de rayos pueden producirse entre áreas de nubes sin tocar el suelo. Cuando se producen entre dos nubes separadas, se conocen como rayos de nube a nube (CC) o rayos internubes ; cuando se producen entre áreas de diferente potencial eléctrico dentro de una misma nube, se conocen como rayos intranube (IC). Los rayos IC son el tipo que se produce con más frecuencia. [82]

Los rayos IC ocurren más comúnmente entre la parte superior del yunque y la parte inferior de una tormenta eléctrica determinada. Estos rayos a veces se pueden observar a grandes distancias durante la noche como los llamados " rayos en lámina ". En tales casos, el observador puede ver solo un destello de luz sin escuchar ningún trueno.

Otro término utilizado para los relámpagos nube-nube o nube-nube-suelo es "rayo de yunque", debido al hábito de la carga, que normalmente se origina debajo o dentro del yunque y trepa por las capas superiores de nubes de una tormenta eléctrica, generando a menudo descargas dramáticas de múltiples ramificaciones. Estos suelen verse cuando una tormenta eléctrica pasa sobre el observador o comienza a decaer. El comportamiento de arrastre más vívido ocurre en tormentas eléctricas bien desarrolladas que presentan un gran cizallamiento del yunque trasero.

Efectos

Caída de un rayo

Efectos sobre los objetos

La presión de vapor explosiva entre el tronco y la corteza causada por el impacto de un rayo hizo volar la corteza del abedul.
Una marca de impacto en el tronco de un nogal negro en Oklahoma

Los objetos alcanzados por un rayo experimentan calor y fuerzas magnéticas de gran magnitud. El calor creado por las corrientes de los rayos que viajan a través de un árbol puede vaporizar su savia, lo que provoca una explosión de vapor que hace estallar el tronco. A medida que el rayo viaja a través del suelo arenoso, el suelo que rodea el canal de plasma puede derretirse, formando estructuras tubulares llamadas fulguritas .

Efectos sobre edificios y vehículos

Los edificios o estructuras altas alcanzados por un rayo pueden sufrir daños, ya que el rayo busca caminos sin obstáculos hacia el suelo. Al conducir de forma segura el impacto de un rayo hacia el suelo, un sistema de protección contra rayos, que normalmente incorpora al menos un pararrayos , puede reducir en gran medida la probabilidad de daños materiales graves.

Los aviones son muy susceptibles a ser alcanzados por sus fuselajes metálicos, pero los rayos generalmente no son 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 un rayo y los pasajeros generalmente ni siquiera saben que ha sucedido.

Efectos sobre los animales

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 los órganos internos y en el sistema nervioso.

Otros efectos

Los rayos cumplen una función importante en el ciclo del nitrógeno al oxidar el nitrógeno diatómico del aire en nitratos que se depositan con la lluvia y pueden fertilizar el crecimiento de plantas y otros organismos. [86] [87]

Trueno

Debido a que la descarga electrostática de un rayo terrestre sobrecalienta el aire hasta alcanzar 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 con respecto al observador pueden generar un efecto de retumbo o de balanceo. La percepción de las características sónicas se complica aún más por factores como la geometría irregular y posiblemente ramificada del canal del rayo, por el eco acústico del terreno y por la característica de impacto del rayo, que suele ser de múltiples descargas.

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 aproximarse a la distancia del impacto cronometrando el intervalo entre el rayo visible y el trueno audible que genera. Un rayo que precede a su trueno en un segundo estaría aproximadamente a 343 m (1.125 pies) de distancia; un retraso de tres segundos indicaría una distancia de aproximadamente 1 km o 0,62 millas (3 × 343 m). Un rayo que precede al trueno en cinco segundos indicaría una distancia de aproximadamente 1,7 km o 1,1 millas (5 × 343 m). En consecuencia, un rayo observado a una distancia muy cercana estará acompañado de un trueno repentino, con un lapso de tiempo casi inperceptible, posiblemente acompañado por el olor a ozono (O 3 ).

Los rayos a una distancia suficiente pueden verse y no oírse; hay datos que indican que una tormenta eléctrica puede verse a más de 160 km (100 mi) mientras que los truenos viajan a unos 32 km (20 mi). Como anécdota, hay muchos ejemplos de personas que dicen "la tormenta estaba directamente sobre nuestras cabezas o alrededor y, sin embargo, no hubo truenos". Dado que las nubes de tormenta pueden tener hasta 20 km de altura, [88] los rayos que ocurren en lo alto de la nube pueden parecer cercanos pero, en realidad, están demasiado lejos para producir truenos perceptibles.

Radio

Se observan rayos cercanos en la banda de transmisión AM

Las descargas de rayos generan pulsos de radiofrecuencia que pueden recibirse a miles de kilómetros de su fuente en forma de señales radioatmosférreas y silbidos.

Radiación de alta energía

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 Minería y Tecnología de Nuevo México detectaron emisiones de rayos X de un rayo inducido a lo largo de un cable de tierra arrastrado por un cohete disparado hacia una nube de tormenta. En el mismo año, investigadores de la Universidad de Florida y Florida Tech utilizaron una serie de detectores de rayos X y de campo eléctrico en una instalación 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 todavía es un tema de investigación, ya que la temperatura del rayo es demasiado baja para explicar los rayos X observados. [93] [94]

Varias observaciones realizadas con telescopios espaciales han revelado emisiones de rayos gamma de energía aún más alta , 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 las claras firmas de antimateria producidas en los rayos. [95] Investigaciones recientes han demostrado que las especies secundarias producidas por estos TGF, como los electrones , positrones , neutrones o protones , pueden alcanzar energías de hasta varias decenas de MeV. [96] [97]

Ozono y óxidos de nitrógeno

Las altísimas temperaturas generadas por los rayos provocan importantes aumentos locales de ozono y óxidos de nitrógeno . Cada rayo en las zonas templadas y subtropicales produce 7 kg de NO x de media. [98] En la troposfera el efecto de los rayos puede aumentar el NO x en un 90% y el ozono en un 30%. [99]

Volcánico

El material volcánico arrojado a gran altura hacia la atmósfera puede provocar rayos.

La actividad volcánica produce condiciones propicias para la aparición de 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 cenizas y el movimiento constante dentro de la columna volcánica produce carga por interacciones de fricción (triboelectrificación), lo que da como resultado destellos muy potentes y muy frecuentes a medida que la nube intenta neutralizarse. Debido al extenso 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 llama tormenta sucia .

Si la columna de ceniza volcánica se eleva hasta temperaturas de congelación, se forman partículas de hielo que chocan con partículas de ceniza y provocan electrificación. Los rayos se pueden detectar en cualquier explosión, pero la electrificación adicional provocada por las partículas de hielo en las cenizas puede generar un campo eléctrico más fuerte y una mayor tasa de rayos detectables. Los rayos también se utilizan como herramienta de monitoreo de volcanes para detectar erupciones peligrosas. [102]

Relámpago de fuego

Los incendios forestales intensos, como los que se vieron en la temporada de incendios forestales de Australia de 2019-20 , pueden crear sus propios sistemas meteorológicos que pueden producir relámpagos y otros fenómenos meteorológicos. [103] El calor intenso de un incendio hace que el aire se eleve rápidamente dentro de la columna de humo, lo que provoca la formación de nubes pirocumulonimbus . El aire más frío es atraído por este aire turbulento y ascendente, lo que ayuda a enfriar la columna. La columna ascendente se enfría aún más por la menor presión atmosférica a gran altitud, lo que permite que la humedad que contiene se condense en nubes. Las nubes pirocumulonimbus se forman en una atmósfera inestable. Estos sistemas meteorológicos pueden producir relámpagos secos, tornados de fuego , vientos intensos y granizo sucio. [103]

Extraterrestre

Se han observado relámpagos en las atmósferas de otros planetas , como Júpiter , Saturno [104] y probablemente Urano y Neptuno [104] . Los relámpagos en Júpiter son mucho más energéticos que en la Tierra , a pesar de que parecen generarse a través del mismo mecanismo. Recientemente, se detectó un nuevo tipo de relámpago en Júpiter, que se cree que se origina a partir de "bolas de hongo" que incluyen amoníaco [105] . En Saturno, los relámpagos, inicialmente denominados "descarga electrostática de Saturno", fueron descubiertos por la misión Voyager 1 [104] .

Los relámpagos en Venus han sido un tema controvertido después de décadas de estudio. Durante las misiones soviéticas Venera y estadounidense Pioneer de los años 1970 y 1980, se detectaron señales que sugerían la presencia de relámpagos en la atmósfera superior. [106] El breve sobrevuelo de Venus de la misión Cassini-Huygens en 1999 no detectó señales de relámpagos, pero los pulsos de radio registrados por la nave espacial Venus Express (que comenzó a orbitar Venus en abril de 2006) pueden tener su origen en relámpagos en Venus. [107]

Fenómenos relacionados con el ser humano

Estudio científico

La ciencia que estudia los rayos se llama fulminología .

Propiedades

Los rayos provocan truenos , un sonido que se origina a partir de la onda expansiva y que se desarrolla en forma de gases en las proximidades de la descarga que se calientan repentinamente hasta alcanzar temperaturas muy altas. A menudo se escucha unos segundos después del rayo. [110] Los truenos se escuchan como un estruendo continuo que se disipa gradualmente porque el sonido de diferentes partes de un largo rayo 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 rayo , a menudo seguido de descargas proporcionales que se ramifican desde el mismo camino. Los mecanismos que hacen que las cargas se acumulen hasta convertirse en un rayo todavía son un tema de investigación científica. [112] [113] Un estudio de 2016 confirmó que está involucrada 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 luego 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 un promedio de 4,4 × 105 m/s. [117]

Detección y seguimiento

Contador de rayos en un museo

El primer detector inventado para advertir de la proximidad de una tormenta eléctrica fue la campana eléctrica . Benjamin Franklin instaló uno de estos dispositivos en su casa. [118] [119] El detector se basaba en un dispositivo electrostático llamado "campanilla eléctrica" ​​inventado por Andrew Gordon en 1742.

Las descargas de rayos generan una amplia gama de radiaciones electromagnéticas, incluidos pulsos de radiofrecuencia. Los momentos en que un pulso de una descarga de rayos determinada llega a varios receptores se pueden utilizar para localizar la fuente 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 de este tipo, lo que permite rastrear las descargas de rayos en tiempo real en todo el territorio continental de los Estados Unidos [120] [121]

Además, Blitzortung (un sistema de detección global privado que consta de más de 500 estaciones de detección propiedad de aficionados y voluntarios y operadas por ellos) proporciona mapas de rayos casi en tiempo real en [1].

La guía de ondas Tierra-ionosfera atrapa las ondas electromagnéticas VLF y ELF . Los pulsos electromagnéticos transmitidos por los rayos se propagan dentro de esa guía de ondas. La guía de ondas es dispersiva, lo que significa que su velocidad de 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 km de su origen. Además, las frecuencias propias de la guía de ondas Tierra-ionosfera, las resonancias de Schumann a unos 7,5 Hz, se utilizan para determinar la actividad de tormentas eléctricas globales. [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. Entre ellos se 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 los satélites meteorológicos Geostationary Operational Environmental Satellite–R Series (GOES-R) equipados con instrumentos Geostationary Lightning Mapper (GLM), que son detectores ópticos transitorios de infrarrojo cercano que pueden detectar los cambios momentáneos en una escena óptica, lo que indica la presencia de rayos. [126] [127] Los datos de detección de rayos se pueden convertir en un mapa en tiempo real de la actividad de rayos en todo el hemisferio occidental; esta técnica de mapeo ha sido implementada por el Servicio Meteorológico Nacional de los Estados Unidos . [128]

En 2022, EUMETSAT tiene previsto lanzar el generador de imágenes de relámpagos (MTG-I LI) a bordo del Meteosat de tercera generación . Este complementará el GLM de la NOAA. El MTG-I LI cubrirá Europa y África e incluirá productos sobre eventos, grupos y relámpagos. [129]

Activado artificialmente

Manifestaciones físicas

Múltiples rayos cayeron en Polonia en agosto de 2020

Magnetismo

El movimiento de cargas eléctricas produce un campo magnético (ver electromagnetismo ). Las intensas corrientes de una descarga de rayo crean un campo magnético fugaz pero muy fuerte. Cuando la corriente del rayo atraviesa rocas, 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 yacimientos minerales o el agua subterránea ofrecen un camino menos resistivo. [141] Una teoría sugiere que las piedras imán , imanes naturales encontrados 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 plasma pueden inducir alucinaciones en sujetos ubicados a 200 m (660 pies) de una tormenta eléctrica severa, como lo que sucedió en la estimulación magnética transcraneal (EMT). [147]

Viento solar y rayos cósmicos

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 vías para los rayos. [148]

Los rayos y el cambio climático

Debido a la baja resolución de los modelos climáticos globales, es difícil representar con precisión los rayos en estos modelos climáticos, en gran medida debido a su incapacidad para simular la convección y el hielo en las nubes, fundamentales para la formación de los rayos. Las investigaciones del programa Future Climate for Africa demuestran que el uso de un modelo que permita la convección en África puede capturar con mayor precisión las tormentas eléctricas convectivas y la distribución de partículas de hielo. Estas investigaciones indican 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 conducen a que se produzcan más rayos en los días en que sí se producen. [149]

Un estudio de la Universidad de Washington analizó la actividad de rayos en el Ártico entre 2010 y 2020. Se comparó la proporción de rayos en verano en el Ártico con el total de rayos a nivel mundial 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 rayos por encima de los 65 grados norte aumentaba linealmente con la anomalía de temperatura global de la NOAA y se triplicó a medida que la anomalía aumentaba de 0,65 a 0,95 °C [150].

Paleo relámpago

El término paleorayo hace referencia a los restos de la actividad de los rayos antiguos que se estudian en campos como la geología histórica , la geoarqueología y la fulminología . El paleorayo proporciona evidencia tangible para el estudio de la actividad de los rayos en el pasado de la Tierra y los roles 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 solo de la atmósfera primitiva de la Tierra sino también de la vida primitiva. Se ha descubierto que los rayos, un proceso no biológico, producen material biológicamente útil a través de la oxidación y reducción de materia inorgánica. [151] La investigación sobre el impacto de los rayos en la atmósfera de la Tierra continúa hoy en día, especialmente con respecto a los mecanismos de retroalimentación de los compuestos de nitrato producidos por los rayos en la composición atmosférica y las temperaturas medias globales. [152]

Detectar la actividad de los rayos en el registro geológico puede ser difícil, dada la naturaleza instantánea de los rayos en general. Sin embargo, la fulgurita , un mineraloide vidrioso con forma de tubo, corteza o irregular que se forma cuando un rayo fusiona tierra , arenas de cuarzo , arcilla , roca , biomasa o caliche, es frecuente en regiones eléctricamente activas en todo el mundo y proporciona evidencia no solo de la actividad de rayos pasada, sino también de patrones de convección . [153] Dado que los canales de los rayos llevan 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 a menudo son problemáticas para quienes examinan el registro magnético de los tipos de roca porque disfrazan los campos magnéticos naturales presentes. [154]

En la cultura y la religión

Religión y mitología

Relámpago de Mikalojus Konstantinas Ciurlionis (1909)

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 , Perun de la mitología eslava , el Pērkons / Perkūnas 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] Tal 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 al relámpago . En el cristianismo , la segunda venida de Jesús se compara con un relámpago. [159]

En la cultura popular

Aunque a veces se utiliza en sentido figurado, la idea de que los rayos nunca caen dos veces en el mismo lugar es un mito común. De hecho, los rayos pueden caer en el mismo lugar más de una vez, y a menudo lo hacen. Es más probable que los rayos en una tormenta eléctrica caigan en objetos y puntos que sean más prominentes o conductores. Por ejemplo, los rayos caen en 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 "golpe de 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 pura sangre más famoso de Australia , Phar Lap , deriva de la palabra compartida en zhuang y tailandés para rayo. [163]

Cultura política y militar

Dos rayos representados en el antiguo escudo de armas del municipio de Yli-Ii

El rayo en heráldica se llama rayo y se representa en forma de zigzag sin puntas. Este símbolo suele representar poder 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 los Estados Unidos durante la década de 1950. [164] La 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 en las unidades de comunicaciones militares de todo el mundo. El rayo también es el símbolo de la OTAN para un medio de comunicación .

Datos de heridos y fallecidos

El impacto directo de un rayo más mortal ocurrió cuando 21 personas murieron mientras se acurrucaban para protegerse en una choza que fue alcanzada (1975, Rhodesia). [47]

El rayo indirecto más mortal 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 en llamas inundara una ciudad (1994, Dronka, Egipto). [47]

En Estados Unidos, un promedio de 23 personas murieron a causa de un rayo por año entre 2012 y 2021. [165]

Véase también

Referencias

Citas

  1. ^ Maggio, Christopher R.; Marshall, Thomas C.; Stolzenburg, Maribeth (2009). "Estimaciones de carga transferida y energía liberada por relámpagos en ráfagas cortas". Revista de investigación geofísica: Atmósferas . 114 (D14): D14203. Código Bibliográfico :2009JGRD..11414203M. doi : 10.1029/2008JD011506 . ISSN  0148-0227.
  2. ^ "CONDICIONES CLIMÁTICAS INSUPERABLES 101: Conceptos básicos sobre rayos" nssl.noaa.gov . Consultado el 23 de octubre de 2019 .
  3. ^ "Datos sobre los rayos". factsjustforkids.com . Consultado el 23 de octubre de 2019 .
  4. ^ "Guía de seguridad para condiciones climáticas extremas" (PDF) . Servicio Meteorológico Nacional. 2022.
  5. ^ "Datos sobre los rayos". Datos breves para niños. 2022. Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2022. Consultado el 27 de julio de 2022 .
  6. ^ "Las primeras fotografías de relámpagos crepitan con caos eléctrico". Hiperalérgico . 25 de mayo de 2016 . Consultado el 12 de mayo de 2019 .
  7. ^ "Estas son las primeras fotografías de un rayo tomadas en el mundo". PetaPixel . 5 de agosto de 2020.
  8. ^ "La contaminación del aire ayuda a que los incendios forestales creen sus propios rayos".
  9. ^ "La contaminación aumenta el riesgo de rayos". 13 de febrero de 2018.
  10. ^ "Un rayo desde el fondo de un bosque: por qué la contaminación puede aumentar la incidencia de rayos". Scientific American .
  11. ^ "Los rayos producen moléculas que limpian los gases de efecto invernadero de la atmósfera".
  12. ^ "¿Qué causa los incendios forestales?"
  13. ^ "Indicadores del cambio climático: incendios forestales, EPA de EE. UU." Julio de 2016. Consultado el 6 de julio de 2023 .
  14. ^ Jennings, SG; Latham, J. (1972). "La carga de gotas de agua que caen y chocan en un campo eléctrico". Archiv für Meteorologie, Geophysik und Bioklimatologie, Serie A . 21 (2–3). Springer Science and Business Media LLC: 299–306. Bibcode :1972AMGBA..21..299J. doi :10.1007/bf02247978. S2CID  118661076.
  15. ^ abcd "Seguridad contra rayos del NWS: comprensión de los rayos: electrificación de tormentas eléctricas". Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Archivado desde el original el 30 de noviembre de 2016. Consultado el 25 de noviembre de 2016 . Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  16. ^ Francis, GW, "Experimentos electrostáticos" Oleg D. Jefimenko, Editor, Electret Scientific Company, Star City, 2005
  17. ^ Aplin, KL; Harrison, RG (3 de septiembre de 2013). "Medidas de electricidad atmosférica de Lord Kelvin". Historia de las ciencias geoespaciales y espaciales . 4 (2): 83–95. arXiv : 1305.5347 . Código Bibliográfico :2013HGSS....4...83A. doi : 10.5194/hgss-4-83-2013 . S2CID  9783512.
  18. ^ Desmet, S; Orban, F; Grandjean, F (1 de abril de 1989). "Sobre el generador electrostático Kelvin". Revista Europea de Física . 10 (2): 118–122. Bibcode :1989EJPh...10..118D. doi :10.1088/0143-0807/10/2/008. S2CID  121840275.
  19. ^ Dash, JG; Wettlaufer, JS (1 de enero de 2003). "La física de la superficie del hielo en tormentas eléctricas". Revista canadiense de física . 81 (1–2): 201–207. Código Bibliográfico :2003CaJPh..81..201D. doi :10.1139/P03-011.
  20. ^ Dash, JG; Mason, BL; Wettlaufer, JS (16 de septiembre de 2001). "Teoría de la transferencia de carga y masa en colisiones hielo-hielo". Revista de investigación geofísica: Atmósferas . 106 (D17): 20395–20402. Bibcode :2001JGR...10620395D. doi : 10.1029/2001JD900109 .
  21. ^ Buxton, GV, Greenstock, CL, Helman, WP y Ross, AB "Revisión crítica de las constantes de velocidad para reacciones de electrones hidratados, átomos de hidrógeno y radicales hidroxilo (OH/O en solución acuosa". J. Phys. Chem. Ref. Data 17, 513–886 (1988).
  22. ^ Uman, Martin (1986). Todo sobre los relámpagos . Nueva York: Dover. pág. 74. ISBN 978-0-486-25237-7.
  23. ^ Witzke, Megan; Rumbach, Paul; Go, David B; Sankaran, R Mohan (7 de noviembre de 2012). "Evidencia de la electrólisis del agua por plasmas a presión atmosférica formados en la superficie de soluciones acuosas". Journal of Physics D . 45 (44): 442001. Bibcode :2012JPhD...45R2001W. doi :10.1088/0022-3727/45/44/442001. S2CID  98547405.
  24. ^ Uman (1986) pág. 81.
  25. ^ Uman (1986) pág. 55.
  26. ^ Füllekrug, Martin; Mareev, Eugene A.; Rycroft, Michael J. (1 de mayo de 2006). Sprites, elfos y descargas eléctricas intensas. Springer Science & Business Media. Bibcode :2006seil.book.....F. ISBN 9781402046285. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2017.
  27. ^ Rinnert, K. (1995). "9: Iluminación en atmósferas planetarias". En Hans Volland (ed.). Manual de electrodinámica atmosférica. CRC Press. pág. 204. ISBN 978-0-8493-8647-3Los 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.
  28. ^ ¿ Se ha descubierto un nuevo tipo de relámpago sobre un volcán? Archivado el 9 de febrero de 2010 en Wayback Machine . News.nationalgeographic.com (febrero de 2010). Consultado el 23 de junio de 2012.
  29. ^ "El colapso de un banco de hielo provoca relámpagos y nubes turbulentas". Volcano Watch . United States Geological Survey . 11 de junio de 1998. Archivado desde el original el 14 de enero de 2012 . Consultado el 7 de octubre de 2012 .
  30. ^ Pardo-Rodriguez, Lumari (verano de 2009) Actividad de rayos en ciclones tropicales del Atlántico: uso de la red de detección de rayos de largo alcance (LLDN) Archivado el 9 de marzo de 2013 en Wayback Machine . MA Clima y Sociedad, Programa de Oportunidades Significativas en Investigación y Ciencia Atmosférica de la Universidad de Columbia.
  31. ^ Relámpago de huracán Archivado el 15 de agosto de 2017 en Wayback Machine , NASA, 9 de enero de 2006.
  32. ^ La promesa de la detección de rayos de largo alcance para una mejor comprensión, predicción y previsión de tormentas marítimas Archivado el 9 de marzo de 2013 en Wayback Machine . Red de detección de rayos de largo alcance
  33. ^ Randall Cerveny; et al. (panel de la OMM) (1 de febrero de 2022), "Nuevos extremos de relámpagos megaflash certificados por la OMM para la distancia del destello (768 km) y la duración (17,01 segundos) registrados desde el espacio", Boletín de la Sociedad Meteorológica Estadounidense , doi : 10.1175/BAMS-D-21-0254.1 , hdl : 2117/369605 , S2CID  246358397
  34. ^ Oliver, John E. (2005). Enciclopedia de climatología mundial. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . ISBN 978-1-4020-3264-6. Recuperado el 8 de febrero de 2009 .
  35. ^ Kákona, Jakub (2023). "Medición móvil terrestre in situ de eventos de rayos sobre Europa central". Técnicas de medición atmosférica . 16 (2): 547–561. Código Bibliográfico :2023AMT....16..547K. doi : 10.5194/amt-16-547-2023 . S2CID  253187897.
  36. ^ "Lightning". gsu.edu . Archivado desde el original el 15 de enero de 2016 . Consultado el 30 de diciembre de 2015 .
  37. ^ Holton, James R.; Curry, Judith A.; Pyle, JA (2003). Enciclopedia de ciencias atmosféricas. Academic Press. ISBN 9780122270901. Archivado desde el original el 4 de noviembre de 2017.
  38. ^ "Dónde caen los rayos". Ciencia de la NASA. Noticias científicas. 5 de diciembre de 2001. Archivado desde el original el 16 de julio de 2010. Consultado el 5 de julio de 2010 .
  39. ^ Uman (1986) Cap. 8, pág. 68.
  40. ^ RI Albrecht; SJ Goodman; WA Petersen; DE Buechler; EC Bruning; RJ Blakeslee; HJ Christian. "Los 13 años del sensor de imágenes de rayos TRMM: desde las características individuales de los destellos hasta las tendencias decenales" (PDF) . Servidor de informes técnicos de la NASA . Consultado el 23 de noviembre de 2022 .
  41. ^ Fischetti, M. (2016) Puntos calientes de rayos, Scientific American 314: 76 (mayo de 2016)
  42. ^ "Kifuka – lugar donde los rayos caen con más frecuencia". Wondermondo. 7 de noviembre de 2010. Archivado desde el original el 1 de octubre de 2011. Consultado el 21 de noviembre de 2010 .
  43. ^ "Annual Lightning Flash Rate" (Tasa anual de relámpagos). Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. Archivado desde el original el 30 de marzo de 2008. Consultado el 8 de febrero de 2009 .
  44. ^ "Actividad de rayos en Singapur". Agencia Nacional del Medio Ambiente. 2002. Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007. Consultado el 24 de septiembre de 2007 .
  45. ^ "Cómo mantenerse a salvo en Lightning Alley". NASA. 3 de enero de 2007. Archivado desde el original el 13 de julio de 2007. Consultado el 24 de septiembre de 2007 .
  46. ^ Pierce, Kevin (2000). "Summer Lightning Ahead". Florida Environment.com. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2007. Consultado el 24 de septiembre de 2007 .
  47. ^ abcd Larson, Nina (1 de febrero de 2022). «Un megadestello de 770 km en EE. UU. establece un nuevo récord de relámpagos». Phys.org . Archivado desde el original el 1 de febrero de 2022.
  48. ^ Saunders, CPR (1993). "Una revisión de los procesos de electrificación de tormentas eléctricas". Revista de meteorología aplicada . 32 (4): 642–55. Código Bibliográfico :1993JApMe..32..642S. doi : 10.1175/1520-0450(1993)032<0642:AROTEP>2.0.CO;2 .
  49. ^ Vídeo en cámara ultralenta de la propagación del líder escalonado: ztresearch.com Archivado el 13 de abril de 2010 en Wayback Machine .
  50. ^ Goulde, RH (1977) "El pararrayos", págs. 545–576 en Lightning Protection , RH Golde, Ed., Lightning, Vol. 2 , Academic Press.
  51. ^ Stolzenburg, Maribeth; Marshall, Thomas C. (2008). "Estructura de carga y dinámica en tormentas eléctricas". Space Science Reviews . 137 (1–4): 355. Bibcode :2008SSRv..137..355S. doi :10.1007/s11214-008-9338-z. S2CID  119997418.
  52. ^ Petersen, Danyal; Bailey, Matthew; Beasley, William H.; Hallett, John (2008). "Una breve revisión del problema de la iniciación de rayos y una hipótesis de la formación inicial de la guía del rayo". Revista de investigación geofísica . 113 (D17): D17205. Código Bibliográfico :2008JGRD..11317205P. doi :10.1029/2007JD009036.
  53. ^ Hooyberghs, Hans; Van Schaeybroeck, Bert; Moreira, André A.; Andrade, José S.; Herrmann, Hans J.; Indekeu, Joseph O. (2010). "Percolación sesgada en redes libres de escala". Physical Review E . 81 (1): 011102. arXiv : 0908.3786 . Código Bibliográfico :2010PhRvE..81a1102H. doi :10.1103/PhysRevE.81.011102. PMID  20365318. S2CID  7872437.
  54. ^ Griffiths, RF; Phelps, CT (1976). "Un modelo para la iniciación de rayos que surge del desarrollo de corrientes de corona positivas". Journal of Geophysical Research . 81 (21): 3671–3676. Bibcode :1976JGR....81.3671G. doi :10.1029/JC081i021p03671.
  55. ^ Sterpka, Christopher; Dwyer, J; Liu, N; Hare, BM; Scholten, O; Buitink, S; Ter Veen, S; Nelles, A (24 de noviembre de 2021). "Se revela la naturaleza espontánea de la iniciación por relámpago". Ess Open Archive ePrints . 105 (23): GL095511. Bibcode :2021GeoRL..4895511S. doi :10.1002/essoar.10508882.1. hdl : 2066/242824 . S2CID  244646368.
  56. ^ Lewton, Thomas (20 de diciembre de 2021). "Imágenes detalladas finalmente revelan qué desencadena los rayos". Quanta Magazine . Consultado el 21 de diciembre de 2021 .
  57. ^ Kasemir, HW (1950) "Qualitative Übersicht über Potential-, Feld- und Ladungsverhaltnisse Bei einer Blitzentladung in der Gewitterwolke" (Estudio cualitativo de las condiciones de potencial, campo y carga durante la descarga de un rayo en la nube de tormenta) en Das Gewitter (El Thunderstorm), H. Israel, ed., Leipzig, Alemania: Akademische Verlagsgesellschaft .
  58. ^ Ruhnke, Lothar H. (7 de junio de 2007) "Aviso de muerte: Heinz Wolfram Kasemir". Physics Today.
  59. ^ Stephan, Karl (3 de marzo de 2016). "El hombre que entendió los relámpagos". Scientific American . Consultado el 26 de junio de 2020 .
  60. ^ Saba, MMF; Paiva, AR; Schumann, C.; Ferro, MAS; Naccarato, KP; Silva, JCO; Siqueira, FVC; Custódio, DM (2017). "Proceso de fijación de rayos a edificios comunes". Geophysical Research Letters . 44 (9): 4368–4375. Código Bibliográfico :2017GeoRL..44.4368S. doi : 10.1002/2017GL072796 .
  61. ^ Uman, MA (2001). La descarga del rayo. Courier Corporation. ISBN 9780486151984. Recuperado el 1 de septiembre de 2020 .
  62. ^ Deamer, Kacey (30 de agosto de 2016) Más de 300 renos muertos por un rayo: esta es la razón. Live Science
  63. ^ "El camino de menor resistencia". Julio de 2001. Archivado desde el original el 4 de enero de 2016 . Consultado el 9 de enero de 2016 .
  64. ^ Idone, VP; Orville, RE; Mach, DM; Rust, WD (1987). "La velocidad de propagación de un rayo de retorno positivo". Geophysical Research Letters . 14 (11): 1150. Bibcode :1987GeoRL..14.1150I. doi :10.1029/GL014i011p01150.
  65. ^ Departamento de Comercio de EE. UU., NOAA. «Understanding Lightning: Thunder» (Entender los rayos: truenos). www.weather.gov . Consultado el 15 de diciembre de 2023 .
  66. ^ Uman (1986) Cap. 5, pág. 41.
  67. ^ Uman (1986) págs. 103-110.
  68. ^ ab Warner, Tom (6 de mayo de 2017). "Ground Flashes". ZT Research . Consultado el 9 de noviembre de 2017 .
  69. ^ Uman (1986) Cap. 9, pág. 78.
  70. ^ "Protección contra rayos y sobretensiones transitorias" (PDF) .
  71. ^ Cooray, V., ed. (2014). "Mecanismo del relámpago". El relámpago (2.ª ed.). Londres: Institution of Engineering and Technology . págs. 119–229.
  72. ^ Jones, Nicola (4 de enero de 2021). «Los mares salados hacen que los relámpagos sean más brillantes». Smithsonian . Consultado el 11 de enero de 2021 .
  73. ^ "NWS JetStream – El lado positivo y negativo de los rayos". Administración Nacional Oceánica y Atmosférica . Archivado desde el original el 5 de julio de 2007. Consultado el 25 de septiembre de 2007 .
  74. ^ Nag, Amitabh; Rakov, Vladimir A. (2012). "Rayos positivos: una descripción general, nuevas observaciones e inferencias". Revista de investigación geofísica: Atmósferas . 117 (D8). Código Bibliográfico :2012JGRD..117.8109N. doi : 10.1029/2012JD017545 .
  75. ^ Hasbrouck, Richard. Mitigación de los peligros de los rayos Archivado el 5 de octubre de 2013 en Wayback Machine , Science & Technology Review, mayo de 1996. Recuperado el 26 de abril de 2009.
  76. ^ VA Rakov, MA Uman, Descargas de rayos positivas y bipolares a tierra, en: Light. Phys. Eff., Cambridge University Press , 2003: págs. 214-240
  77. ^ Bakshi, UA; Bakshi, MV (1 de enero de 2009). Sistema de potencia – II. Publicaciones técnicas. pág. 12. ISBN 978-81-8431-536-3. Archivado desde el original el 12 de marzo de 2017.
  78. ^ Saba, Marcelo MF; Schulz, Wolfgang; Warner, Tom A.; Campos, Leandro ZS; Schumann, Carina; Krider, E. Philip; Cummins, Kenneth L.; Orville, Richard E. (2010). "Observaciones de video de alta velocidad de relámpagos positivos al suelo". Journal of Geophysical Research: Atmospheres . 115 (D24): 201. Bibcode :2010JGRD..11524201S. doi : 10.1029/2010JD014330 . S2CID  129809543.
  79. ^ Lu, Gaopeng; Cummer, Steven A; Blakeslee, Richard J; Weiss, Stephanie; Beasley, William H (2012). "Morfología del rayo y cambio del momento de carga de impulso de descargas negativas de corriente de pico alta". Revista de investigación geofísica: Atmósferas . 117 (D4): n/a. Código Bibliográfico :2012JGRD..117.4212L. CiteSeerX 10.1.1.308.9842 . doi :10.1029/2011JD016890. 
  80. ^ Krehbiel, Paul R; Riousset, Jeremy A; Pasko, Victor P; Thomas, Ronald J; Rison, William; Stanley, Mark A; Edens, Harald E (2008). "Descargas eléctricas ascendentes de tormentas eléctricas". Nature Geoscience . 1 (4): 233. Bibcode :2008NatGe...1..233K. doi :10.1038/ngeo162. S2CID  8753629.
  81. ^ Pérez, Antony H.; Wicker, Louis J.; Richard E. Orville (1997). "Características de los rayos de nube a tierra asociados con tornados violentos". Pronóstico del tiempo . 12 (3): 428–37. Bibcode :1997WtFor..12..428P. doi : 10.1175/1520-0434(1997)012<0428:COCTGL>2.0.CO;2 .
  82. ^ ab Christian, Hugh J.; McCook, Melanie A. "A Lightning Primer – Characteristics of a Storm". NASA . Archivado desde el original el 5 de marzo de 2016. Consultado el 8 de febrero de 2009 .
  83. ^ Boccippio, DJ; Williams, ER; Heckman, SJ; Lyons, WA; Baker, IT; Boldi, R (agosto de 1995). "Sprites, transitorios ELF y golpes de tierra positivos". Science . 269 (5227): 1088–1091. Bibcode :1995Sci...269.1088B. doi :10.1126/science.269.5227.1088. PMID  17755531. S2CID  8840716.
  84. ^ "¿Qué sucede cuando un rayo cae sobre un avión?". Scientific American . 14 de agosto de 2006.
  85. ^ Jabr, Ferris (22 de septiembre de 2014). "Los supervivientes de los rayos cuentan sus historias". Outside . Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2014 . Consultado el 28 de septiembre de 2014 .
  86. ^ Bond, DW; Steiger, S.; Zhang, R.; Tie, X.; Orville, RE (2002). "La importancia de la producción de NOx por rayos en los trópicos". Atmospheric Environment . 36 (9): 1509–1519. Bibcode :2002AtmEn..36.1509B. doi :10.1016/s1352-2310(01)00553-2.
  87. ^ Pickering, KE, Bucsela, E., Allen, D, Cummings, K., Li, Y., MacGorman, D., Bruning, E. 2014. Estimaciones de la producción de NOx por relámpago a partir de observaciones de NO2 y relámpagos de OMI. XV Conferencia Internacional sobre Electricidad Atmosférica, 15-20, junio de 2014.
  88. ^ "10 datos sobre los cúmulos". 17 de mayo de 2016.
  89. ^ Wilson, CTR (1925). "La aceleración de partículas beta en campos eléctricos intensos como los de las nubes de tormenta". Actas de la Cambridge Philosophical Society . 22 (4): 534–538. Bibcode :1925PCPS...22..534W. doi :10.1017/S0305004100003236. S2CID  121202128.
  90. ^ Moore, CB; Eack, KB; Aulich, GD; Rison, W. (2001). "Radiación energética asociada con los rayos escalonados". Geophysical Research Letters . 28 (11): 2141. Bibcode :2001GeoRL..28.2141M. doi : 10.1029/2001GL013140 .
  91. ^ Dwyer, JR; Uman, MA; Rassoul, HK; Al-Dayeh, M.; Caraway, L.; Jerauld, J.; Rakov, VA; Jordan, DM; Rambo, KJ; Corbin, V.; Wright, B. (2003). "Energetic Radiation Produced During Rocket-Triggered Lightning" (PDF) . Ciencia . 299 (5607): 694–697. Bibcode :2003Sci...299..694D. doi :10.1126/science.1078940. PMID  12560549. S2CID  31926167. Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 28 de agosto de 2015 .
  92. ^ Newitz, A. (septiembre de 2007) "Destrucción educada 101", Popular Science , pág. 61.
  93. ^ Los científicos se acercan a la fuente de rayos X en los relámpagos Archivado el 5 de septiembre de 2008 en Wayback Machine , Physorg.com , 15 de julio de 2008. Consultado en julio de 2008.
  94. ^ Prostak, Sergio (11 de abril de 2013). "Los científicos explican el 'relámpago oscuro' invisible". Sci-News.com . Archivado desde el original el 20 de junio de 2013. Consultado el 9 de julio de 2013 .
  95. ^ Cowen, Ron (6 de noviembre de 2009). «Firma de antimateria detectada en un rayo». Science News . Archivado desde el original el 28 de julio de 2023. Consultado el 28 de julio de 2023 .
  96. ^ Köhn, C.; Ebert, U. (2015). "Cálculo de haces de positrones, neutrones y protones asociados con destellos de rayos gamma terrestres". J. Geophys. Res. Atmos. 23 (4): 1620–1635. Bibcode :2015JGRD..120.1620K. doi : 10.1002/2014JD022229 .
  97. ^ Köhn, C.; Diniz, G.; Harakeh, Muhsin (2017). "Mecanismos de producción de leptones, fotones y hadrones y su posible retroalimentación cerca de los líderes de los rayos". J. Geophys. Res. Atmos. 122 (2): 1365–1383. Bibcode :2017JGRD..122.1365K. doi :10.1002/2016JD025445. PMC 5349290 . PMID  28357174.  
  98. ^ "El impacto 'NOx-ioso' de los rayos en la contaminación y el clima". Noticias de ciencia . Consultado el 4 de agosto de 2018 .
  99. ^ "¡Sorpresa! Los rayos tienen un gran efecto en la química atmosférica". NASA. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2019. Consultado el 4 de agosto de 2018 .
  100. Plinio el Joven. "Observaciones de Plinio el Joven". Archivado desde el original el 25 de junio de 2003. Consultado el 5 de julio de 2007. Detrás de nosotros se alzaban nubes oscuras y aterradoras, desgarradas por los relámpagos, retorcidas y arrojadas, que se abrían para revelar enormes figuras de llamas.
  101. ^ Dell'Amore, Christine (3 de febrero de 2010) ¿Se ha descubierto un nuevo tipo de relámpago sobre un volcán? Archivado el 20 de octubre de 2012 en Wayback Machine . National Geographic News .
  102. ^ Anónimo (27 de marzo de 2020). "Preguntas y respuestas: Monitoreo de erupciones volcánicas mediante relámpagos". Física . 13 : 44. Bibcode :2020PhyOJ..13...44.. doi :10.1103/Physics.13.44. S2CID  242761615.
  103. ^ ab Ceranic, Irena (28 de noviembre de 2020). "Los tornados de fuego y los relámpagos secos son solo el comienzo de la pesadilla cuando un incendio forestal crea su propia tormenta". ABC News . Australian Broadcasting Corporation.
  104. ^ abc Harrison, RG; Aplin, KL; Leblanc, F.; Yair, Y. (1 de junio de 2008). "Electricidad atmosférica planetaria". Space Science Reviews . 137 (1): 5–10. Bibcode :2008SSRv..137....5H. doi :10.1007/s11214-008-9419-z. ISSN  1572-9672. S2CID  122675522.
  105. ^ Becker, Heidi N.; Alexander, James W.; Atreya, Sushil K.; Bolton, Scott J.; Brennan, Martin J.; Brown, Shannon T.; Guillaume, Alexandre; Guillot, Tristan; Ingersoll, Andrew P.; Levin, Steven M.; Lunine, Jonathan I.; Aglyamov, Yury S.; Steffes, Paul G. (agosto de 2020). "Pequeños relámpagos de tormentas eléctricas superficiales en Júpiter". Nature . 584 (7819): 55–58. Bibcode :2020Natur.584...55B. doi :10.1038/s41586-020-2532-1. ISSN  1476-4687. PMID  32760043. S2CID  220980694.
  106. ^ Strangeway, Robert J. (1995). "Evidencia de ondas de plasma para relámpagos en Venus". Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics . 57 (5): 537–556. Bibcode :1995JATP...57..537S. doi :10.1016/0021-9169(94)00080-8. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2007 . Consultado el 24 de septiembre de 2007 .
  107. ^ Lorenz, Ralph D. (20 de junio de 2018). "Detección de rayos en Venus: una revisión crítica". Progreso en la ciencia planetaria y de la Tierra . 5 (1): 34. Bibcode :2018PEPS....5...34L. doi : 10.1186/s40645-018-0181-x . ISSN  2197-4284. S2CID  49563740.
  108. ^ Uman (1986) Cap. 4, págs. 26–34.
  109. ^ Colvin, JD; Mitchell, CK; Greig, JR; Murphy, DP; Pechacek, RE; Raleigh, M. (1987). "Un estudio empírico de los rayos inducidos por explosiones nucleares observados en IVY-MIKE". Revista de investigación geofísica . 92 (D5): 5696–5712. Código Bibliográfico :1987JGR....92.5696C. doi :10.1029/JD092iD05p05696.
  110. ^ "Rayo". National Geographic . 9 de octubre de 2009.
  111. ^ Uman (1986) págs. 103-110
  112. ^ Fink, Micah. "Cómo se forman los rayos". PBS.org . Public Broadcasting System. Archivado desde el original el 29 de septiembre de 2007. Consultado el 21 de septiembre de 2007 .
  113. ^ Servicio Meteorológico Nacional (2007). «Seguridad contra rayos». Servicio Meteorológico Nacional. Archivado desde el original el 7 de octubre de 2007. Consultado el 21 de septiembre de 2007 .
  114. ^ Rison, William; Krehbiel, Paul R.; Stock, Michael G.; Edens, Harald E.; Shao, Xuan-Min; Thomas, Ronald J.; Stanley, Mark A.; Zhang, Yang (15 de febrero de 2016). "Las observaciones de eventos bipolares estrechos revelan cómo se inician los rayos en las tormentas eléctricas". Nature Communications . 7 (1): 10721. Bibcode :2016NatCo...710721R. doi : 10.1038/ncomms10721 . PMC 4756383 . PMID  26876654. 
  115. ^ Uman (1986) pág. 61.
  116. ^ Rakov y Uman, pág. 84.
  117. ^ Thomson, EM; Uman, MA; Beasley, WH (enero de 1985). "Velocidad y corriente de los rayos escalonados cerca del suelo, determinadas a partir de registros de campo eléctrico". Journal of Geophysical Research . 90 (D5): 8136. Bibcode :1985JGR....90.8136T. doi :10.1029/JD090iD05p08136.
  118. ^ The Franklin Institute. Ben Franklin's Lightning Bells Archivado el 12 de diciembre de 2008 en Wayback Machine . Consultado el 14 de diciembre de 2008.
  119. ^ Rimstar.org Demostración en video de cómo funcionaba la campana de Franklin Archivado el 6 de agosto de 2016 en Wayback Machine
  120. ^ "Sistemas de detección de rayos". Archivado desde el original el 17 de septiembre de 2008. Consultado el 27 de julio de 2007 .Página de la NOAA sobre cómo funciona el sistema nacional de detección de rayos de EE. UU.
  121. ^ "Portal de aplicaciones en línea de tormentas eléctricas de Vaisala". Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2007. Consultado el 27 de julio de 2007 .Mapa en tiempo real de descargas de rayos en EE.UU.
  122. ^ Volland, H. (ed) (1995) Manual de electrodinámica atmosférica , CRC Press, Boca Raton, ISBN 0849386470
  123. ^ "Información del conjunto de datos de la NASA". NASA. 2007. Archivado desde el original el 15 de septiembre de 2007. Consultado el 11 de septiembre de 2007 .
  124. ^ "Imágenes LIS de la NASA". NASA. 2007. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2007. Consultado el 11 de septiembre de 2007 .
  125. ^ "Imágenes OTD de la NASA". NASA. 2007. Archivado desde el original el 12 de octubre de 2007 . Consultado el 11 de septiembre de 2007 .
  126. ^ "Serie GLM │ GOES-R". www.goes-r.gov .
  127. ^ Sima, Richard (13 de marzo de 2020). "Mapeo de rayos desde el espacio". Eos .
  128. ^ Bruning, Eric C.; Tillier, Clemens E.; Edgington, Samantha F.; Rudlosky, Scott D.; Zajic, Joe; Gravelle, Chad; Foster, Matt; Calhoun, Kristin M.; Campbell, P. Adrian; Stano, Geoffrey T.; Schultz, Christopher J.; Meyer, Tiffany C. (2019). "Imágenes meteorológicas para el mapeador de rayos geoestacionario". Revista de investigación geofísica: Atmósferas . 124 (24): 14285–14309. Código Bibliográfico :2019JGRD..12414285B. doi : 10.1029/2019JD030874 . hdl : 2346/95772 .
  129. ^ "Lightning Imager". EUMETSAT . 21 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 14 de julio de 2022. Consultado el 27 de julio de 2022 .
  130. ^ Kridler, Chris (25 de julio de 2002). "Triggered lightning video". requiere QuickTime . Diario del cielo de Chris Kridler. Archivado desde el original (video) el 15 de septiembre de 2007. Consultado el 24 de septiembre de 2007 .
  131. ^
    • Koopman, David W. y Wilkerson, TD (1971). "Canalización de una corriente eléctrica ionizante mediante un haz láser". Journal of Applied Physics . 42 (5): 1883–1886. Bibcode :1971JAP....42.1883K. doi :10.1063/1.1660462.
    • Saum, KA y Koopman, David W. (noviembre de 1972). "Descargas guiadas por canales de rarefacción inducidos por láser". Física de fluidos . 15 (11): 2077–2079. Bibcode :1972PhFl...15.2077S. doi :10.1063/1.1693833.
    • Schubert, CW (1977). "El pararrayos láser: un estudio de viabilidad". Informe técnico AFFDL-TR-78-60, ADA063847, [US] Air Force Flight Dynamics Laboratory, Wright-Patterson AFB [Air Force Base] Ohio . Archivado desde el original el 24 de diciembre de 2008. Consultado el 13 de diciembre de 2018 .
    • Schubert, Charles W. y Lippert, Jack R. (1979). "Investigación sobre la activación de rayos con un láser pulsado". En Guenther, AH y Kristiansen, M. (eds.). Actas de la 2.ª Conferencia Internacional de Energía Pulsada del IEEE, Lubbock, Texas, 1979 (PDF) . Piscataway, Nueva Jersey: IEEE. págs. 132–135.
    • Lippert, JR (1977). "Un experimento conceptual sobre el rayo inducido por láser". Informe final . Código Bibliográfico :1978affd.rept.....L.
    • Rakov y Uman, págs. 296–299.
  132. ^ "Investigadores de la UNM utilizan láseres para guiar rayos". Campus News, The University of New Mexico . 29 de enero de 2001. Archivado desde el original el 9 de julio de 2012. Consultado el 28 de julio de 2007 .
  133. ^ Khan, N.; Mariun, N.; Aris, I.; Yeak, J. (2002). "Descarga de rayos activada por láser". New Journal of Physics . 4 (1): 61. Bibcode :2002NJPh....4...61K. doi : 10.1088/1367-2630/4/1/361 .
  134. ^ Rambo, P.; Biegert, J.; Kubecek, V.; Schwarz, J.; Bernstein, A.; Diels, J.-C.; Bernstein, R. y Stahlkopf, K. (1999). "Pruebas de laboratorio de descargas de rayos inducidas por láser". Revista de tecnología óptica . 66 (3): 194–198. Código Bibliográfico :1999JOptT..66..194R. doi :10.1364/JOT.66.000194.
  135. ^ Ackermann, R.; Stelmaszczyk, K.; Rohwetter, P.; MéJean, G.; Salmon, E.; Yu, J.; Kasparian, J.; MéChain, G.; Bergmann, V.; Schaper, S.; Weise, B.; Kumm, T.; Rethmeier, K.; Kalkner, W.; WöSte, L.; Wolf, JP (2004). "Activación y guiado de descargas de megavoltios mediante filamentos inducidos por láser en condiciones de lluvia". Applied Physics Letters . 85 (23): 5781. Código Bibliográfico :2004ApPhL..85.5781A. doi :10.1063/1.1829165.
  136. ^ Wang, D.; Ushio, T.; Kawasaki, Z. -I.; Matsuura, K.; Shimada, Y.; Uchida, S.; Yamanaka, C.; Izawa, Y.; Sonoi, Y.; Simokura, N. (1995). "Una forma posible de disparar rayos usando un láser". Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics . 57 (5): 459. Bibcode :1995JATP...57..459W. doi :10.1016/0021-9169(94)00073-W.
  137. ^ "Un rayo láser de un teravatio disparado a las nubes provoca la caída de un rayo". Archivado desde el original el 20 de abril de 2008. Consultado el 17 de abril de 2008 .Reportaje informativo basado en: Kasparian, J.; Ackermann, R.; André, YB; Méchain, GG; Méjean, G.; Prade, B.; Rohwetter, P.; Salmón, E.; Stelmaszczyk, K.; Yu, J.; Mysyrowicz, A.; Sauerbrey, R.; Woeste, L.; Lobo, JP (2008). "Eventos eléctricos sincronizados con filamentos láser en nubes de tormenta". Óptica Express . 16 (8): 5757–63. Código Bib : 2008OExpr..16.5757K. doi : 10.1364/OE.16.005757 . PMID  18542684.
  138. ^ "Por primera vez, un láser desencadena actividad eléctrica en una tormenta eléctrica". Newswise . Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2008 . Consultado el 6 de agosto de 2008 .Informe de noticias basado en Kasparian et al. 2008, págs. 5757–5763
  139. ^ Graham, KWT (1961). "Remagnetización de un afloramiento superficial por corrientes de rayos". Geophysical Journal International . 6 (1): 85. Bibcode :1961GeoJ....6...85G. doi : 10.1111/j.1365-246X.1961.tb02963.x .
  140. ^ Cox A. (1961). Magnetización remanente anómala del basalto Archivado el 29 de mayo de 2013 en Wayback Machine . Boletín 1038-E del Servicio Geológico de Estados Unidos, págs. 131-160.
  141. ^ Bevan B. (1995). "Magnetic Surveys and Lightning". Near Surface Views (boletín de la sección de Geofísica de la superficie cercana de la Sociedad de Geofísica de Exploración). Octubre de 1995, págs. 7-8.
  142. ^ Wasilewski, Peter; Günther Kletetschka (1999). "Lodestone: Nature's only permanent magnet – What it is and how it gets charged" (PDF) . Geophysical Research Letters . 26 (15): 2275–78. Código Bibliográfico :1999GeoRL..26.2275W. doi :10.1029/1999GL900496. S2CID  128699936. Archivado desde el original (PDF) el 3 de octubre de 2006 . Consultado el 13 de julio de 2009 .
  143. ^ Sakai, HS; Sunada, S.; Sakurano, H. (1998). "Estudio de la corriente del rayo mediante magnetización remanente". Ingeniería eléctrica en Japón . 123 (4): 41–47. doi :10.1002/(SICI)1520-6416(199806)123:4<41::AID-EEJ6>3.0.CO;2-O.
  144. ^ Archaeo-Physics, LLC | Anomalías magnéticas inducidas por rayos en sitios arqueológicos Archivado el 12 de octubre de 2007 en Wayback Machine . Archaeophysics.com. Recuperado el 23 de junio de 2012.
  145. ^ Maki, David (2005). «Rayos y hornos prehistóricos: determinación del origen de anomalías magnéticas mediante técnicas de magnetismo ambiental» (PDF) . Geoarqueología . 20 (5): 449–459. Bibcode :2005Gearc..20..449M. CiteSeerX 10.1.1.536.5980 . doi :10.1002/gea.20059. S2CID  52383921. Archivado desde el original (PDF) el 15 de mayo de 2013. Consultado el 1 de noviembre de 2017 . 
  146. ^ Verrier, V.; Rochette, P. (2002). "Estimación de corrientes pico en impactos de rayos terrestres mediante magnetización remanente". Geophysical Research Letters . 29 (18): 1867. Bibcode :2002GeoRL..29.1867V. doi : 10.1029/2002GL015207 . S2CID  128577288.
  147. ^ "Las alucinaciones inducidas magnéticamente explican los rayos globulares, dicen los físicos".
  148. ^ "Los vientos solares de alta velocidad aumentan la caída de rayos en la Tierra". Iop.org. 15 de mayo de 2014. Consultado el 19 de mayo de 2014 .
  149. ^ Finney, DL; Marsham, JH; Wilkinson, JM; Field, PR; Blyth, AM; Jackson, LS; Kendon, EJ; Tucker, SO; Stratton, RA (2020). "Relámpagos africanos y su relación con la lluvia y el cambio climático en un modelo que permite la convección". Geophysical Research Letters . 47 (23): e2020GL088163. Código Bibliográfico :2020GeoRL..4788163F. doi : 10.1029/2020GL088163 .
  150. ^ Holzworth, RH; Brundell, JB; McCarthy, MP; Jacobson, AR; Rodger, CJ; Anderson, TS (2021). "Rayos en el Ártico". Geophysical Research Letters . 48 (7). Código Bibliográfico :2021GeoRL..4891366H. doi : 10.1029/2020GL091366 .
  151. ^ Miller, S.; H. Urey (1959). "Síntesis de compuestos orgánicos en la Tierra primitiva". Science . 130 (3370): 245–251. Bibcode :1959Sci...130..245M. doi :10.1126/science.130.3370.245. PMID  13668555.
  152. ^ Shepon, A.; H. Gildor (2007). "La retroalimentación climática entre rayos y biota". Biología del cambio global . 14 (2): 440–450. Código Bibliográfico :2008GCBio..14..440S. doi :10.1111/j.1365-2486.2007.01501.x. S2CID  84031128.
  153. ^ Sponholz, B.; R. Baumhauer y P. Felix-Henningsen (1993). "Fulguritas en el sur del Sahara central, República de Níger, y su importancia paleoambiental" (PDF) . El Holoceno . 3 (2): 97–104. Bibcode :1993Holoc...3...97S. doi :10.1177/095968369300300201. S2CID  56110306.
  154. ^ Maki, D. (2005). "Rayos y hornos prehistóricos: determinación de la fuente de anomalías magnéticas mediante técnicas de magnetismo ambiental". Geoarqueología . 20 (5): 449–459. Bibcode :2005Gearc..20..449M. CiteSeerX 10.1.1.536.5980 . doi :10.1002/gea.20059. S2CID  52383921. 
  155. ^ Gomes, Chandima; Gomes, Ashen (2014). "Rayos; dioses y ciencias". Conferencia internacional sobre protección contra rayos (ICLP) de 2014. págs. 1909-1918. doi :10.1109/ICLP.2014.6973441. ISBN 978-1-4799-3544-4. Número de identificación del sujeto  21598095.
  156. ^ Turfa, Jean MacIntosh (2012), Adivinando el mundo etrusco: el calendario brontoscópi- co y la práctica religiosa , Cambridge : Cambridge University Press.
  157. ^ Pallottino, Massimo (1975), Los etruscos, traducido por Cremina, J., Bloomington : Indiana University Press, pág. 154, ISBN 0-253-32080-1.
  158. ^ "cerauno-, kerauno- + (griego: rayo, trueno, relámpago)". WordInfo.com . Consultado el 11 de junio de 2010 .
  159. ^ Mateo 24:27, Lucas 17:24
  160. ^ "Mitos sobre los rayos". Servicio Meteorológico Nacional . Consultado el 9 de agosto de 2023 .
  161. ^ "Los rayos suelen caer dos veces". Spinoff . Oficina del Tecnólogo Jefe, NASA. 25 de marzo de 2010. Archivado desde el original el 25 de marzo de 2012 . Consultado el 23 de junio de 2010 .
  162. ^ Simpson, Tristan (29 de abril de 2022). "¿Puede un rayo caer dos veces en el mismo lugar?". The Weather Network . Consultado el 9 de agosto de 2023 .
  163. ^ "Lightning". Phar Lap: el caballo maravilloso de Australia . Museo Victoria. Archivado desde el original el 24 de octubre de 2009.
  164. ^ Imagen de John Kaspar, del Partido Nacional por los Derechos de los Estados, hablando frente a la bandera del partido con forma de rayo (la bandera era roja, blanca y azul). Archivado el 3 de febrero de 2013 en Wayback Machine . Mauryk2.com (6 de noviembre de 2010). Consultado el 9 de abril de 2013.
  165. ^ "Lista de 80 años de muertes por fenómenos meteorológicos extremos" (PDF) . Servicio Meteorológico Nacional de EE. UU . Archivado desde el original (PDF) el 15 de junio de 2022 . Consultado el 23 de julio de 2022 .

Fuentes

Lectura adicional

Enlaces externos