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30 Abr 2020

¿Cuál es la diferencia entre rayo, relámpago y trueno?

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Los fenómenos naturales relacionados con tormentas eléctricas en la atmosfera suelen confundirse entre rayo, relámpago, y trueno.

El martes 28 y miércoles 29 de abril de 2020, se han venido generando tormentas eléctricas en las cercanías de nuestra localidad en el municipio de Santiago, N.L.,México. Estas han ocurrido a diferentes horas del día, 16:30, 17:45 y 20:10 horas, respectivamente de izquierda a derecha, a veces acompañadas de lluvia ligera a intensa. Aquí se adjuntan tres imágenes de radar tomadas por la NOAA (National Oceanography and Atmospheric Administration de los EE. UU.)

Los fenómenos naturales relacionados con tormentas eléctricas en la atmosfera suelen confundirse entre rayo, relámpago, y trueno.

¿Cuál es la diferencia entre rayo, relámpago y trueno?

El rayo es la chispa eléctrica de gran intensidad producida por descarga de energía entre dos nubes, o entre una nube y la superficie de la tierra.

Un relámpago es la descarga eléctrica en la atmosfera, en si es la luz que podemos observar cuando se produce una tormenta eléctrica, de ahí que también se le conoce como resplandor. Por lo general es acompañado de truenos, los cuales típicamente ocurren durante una tormenta de truenos y algunas veces durante las erupciones volcánicas o tormentas de polvo. Viajan a la velocidad de 220,000 km/h y pueden alcanzar temperaturas que se aproximan a los 30,000 oC

El trueno es el estruendo asociado al rayo producido en las nubes por descarga eléctrica, en si es el ruido que se escucha cuando se produce una rápida expansión y contracción de gases, en este caso el oxígeno, esto se debe a los cambios extremos de temperatura que provocan que la presión de los gases cambie de manera rápida, lo cual genera odas de choque que son las que forman el estruendo o ruido fuerte.

Teorías sobre el desarrollo de relámpagos. Aunque el relámpago es un fenómeno físico muy sencillo que tiene que ver con el concepto de que las cargas opuestas se atraen, no se conoce con certeza la causa del relámpago.  Básicamente hay dos teorías para explicar la generación de relámpagos en la atmosfera:

Teoría 1. La fricción de gotitas (droplets, en inglés) que caen genera la separación de las cargas eléctricas. Teoría 2. Las partículas cargadas eléctricamente se producen desde lo alto de la atmosfera por rayos cósmicos y abajo por las interacciones con el suelo. Entonces, las partículas son distribuidas por corrientes de convección. La teoría   1 ignora la convección y la teoría 2 ignora la precipitación. Puesto que ambos procesos ocurren dentro de la nube, una explicación completa debería de incluir elementos de las dos teorías. NOTA: este es un buen tema de tesis doctoral para un candidato en ciencias.

 

¿Cómo se forman los relámpagos?

Figura 1. Pequeños cristales de hielo crean la separación de cargas eléctricas  en la nuble. Entonces la parte superior de la nube contiene cargas eléctricas positivas (+) mientras que la parte interior de la nube lleva cargas negativas (-), de aquí que el suelo es inducido con una gran cantidad de cargas positivas. Siguiendo el principio físico de que las cargas opuestas se atraen, las cargas negativas    (-)  de la parte inferior de la nube inmediatamente se ven atraídas para ligar con la carga positiva (+) de la superficie de la tierra. La mayoría de los relámpagos empiezan en la base de la nube y luego se van al suelo. Esto es lo que se llama líder escalonado (stepped leader, en inglés).

Figura 2. Cuando el líder escalonado y la carga positiva de la superficie de la tierra se encuentran, una fuerte corriente eléctrica lleva carga positiva (+) hacia arriba, es decir, dentro de la nube.

Figura 3. Esa corriente eléctrica se denomina el golpe de retorno (return stroke, en inglés) del relámpago y se hace visible al ojo humano. El golpe de retorno (return stroke, en inglés) es el origen de la luz fuerte que se observa y de calor y sonido, el trueno, del relámpago.

Tipos de Relámpagos

  • Dentro de la nube. Aparece como un resplandor dentro de la nube, ocurre entre las cargas positivas y negativas que hay dentro de la misma nube
  • De nube a nube. El contacto entre las cargas positivas y negativas se hace dentro de nubes separadas de tal forma que relámpago viaje en el aire entre las dos nubes.
  • De la nube al aire. Ocurre cuando la descarga eléctrica se lleva a cabo con el desarrollo de una carga eléctrica dentro de una nube y un área de carga opuesta en la atmosfera circundante.
  • De la nube a la superficie de la tierra. Ocurre cuando la carga eléctrica viaja entre una nube con carga eléctrica negativa en la parte inferior y la carga positiva del suelo (cualquier superficie, humano, o árbol).

Algunos Datos Adicionales Sobre los Relámpagos

  • Cada año hay cerca de 16 millones de tormentas de relámpagos en el mundo.
  • La localidad geográfica donde sin más frecuente los relámpagos es el poblado de Kifuka en las montañas este de la República Democrática del Congo.
  • Singapur tiene un de los rangos mas altos de actividad de relámpagos en el mundo.
  • En Estados Unidos la parte central de la Florida ocurren mas relámpagos que en cualquier otra área del país.
  • El edificio Empire State es golpeado por relámpagos unas 23 veces en promedio anual y una vez fue golpeado 8 veces en 24 minutos.
  • Roy Sullivan tiene el Récord Mundial Guinness por haber sobrevivido 7 diferentes golpes de relámpago en el transcurso de 35 años.
  • Los relámpagos rara vez golpean en el océano abierto, aunque algunas regiones marinas son consideradas como focos rojos de relámpagos.

¿A qué distancia está la Tormenta?

Para calcular la distancia del punto donde la persona se encuentra a la tormenta eléctrica, sigue los siguientes pasos: (1) Cuenta el número de segundos entre un destello del relámpago y el siguiente estruendo del trueno; (2) Divide ese número por 5 para determinar la distancia al rayo en millas.

Regla de seguridad de rayos 30/30
Ir adentro si, después de ver un rayo, no puedes contar hasta 30 antes de escuchar el trueno. Permanece en el interior durante 30 minutos, después de escuchar el último estruendo del trueno.

 

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