Ala, ahi va este rollo
Aunque el fenómeno puede parecer simple, es un fenómeno muy complejo que, además, trancurre en un breve intervalo de tiempo (micro o nanosegundos)
A medida que se incrementa la generación de cargas en una nube, aumenta la diferencia de potencial entre la nube y el suelo y entre las distintas partes de la nube.
Se alcanza un momento, cuando la intensidad del campo eléctrico es del orden de 1 a 3 MV/m (el gradiente de potencial es realmente alto), en que se sobrepasa el poder aislante del aire y surge la descarga eléctrica en forma de destello, que constituye el relámpago (interior de la nube) o el rayo (entre la nube y el suelo)
El proceso consta de varias etapas, de duración cercana a 1 microsegundo y separadas por intervalos de 50 microsegundos aproximadamente.
La fase preparatoria comienza con una descarga "Lider" o "invisible" entre los centros de carga negativo y positivo de la parte baja de la nube.
Esta descarga está constituida por varias sucesiones, partiendo todas del mismo punto (normalmente del polo negativo) y siguiendo un camino que no alcanza el otro polo, sino que queda colgado en el aire. Abre un canal de conducción en el dieléctrico por donde viajan los electrones. Las condiciones del dielectrico en ese canal se modifican y por ello las cargas siguen ese camino.
Todas estas siguen el mismo camino, prolongándolo cada una un poco mas.
Estos "cortes" en la descarga se deben a la menor movilidad de los iones positivos frente a los electrones que fluyen por el canal, por lo que se forma un "tapón" de carga positiva en el extremo del canal y, hasta que no desaparezca por difusión, no puede proseguir el avance.
Mientras tanto el conductor se ha apagado, pero como conserva su alta ionización vuelve a encenderse inmediatamente y asi se repite el ciclo (una descarga lider cada 3 o 6 subintervalos de tiempo)
De esta forma se consigue neutralizar la parte mas baja de la nube y entonces las cargas negativas fluyen hacia el suelo (los huecos de cargas negativas se llenan de cargas positivas)
Al aproximarse al suelo, inducen carga positiva en él, especialmente sobre las partes puntiagudas de la superficie terrestre.
Entonces, entre 10 y 100 metros del suelo salta la chispa hacia arriba (la superficie terrestre tiene carga negativa, pero al haber nubes cambia, hay dos dipolos)
Despues del contacto fluye un gran número de electrones hacia el suelo y se observa una gran descarga muy luminosa desde el suelo hacia arriba, a través del camino preparado por la descarga libre: es la corriente de retorno o principal (del suelo a la nube)
Esta surge debido a que los iones positivos del suelo, por su escasa movilidad, son incapaces de abrirse camino hacia la nube, pero una vez que encuentran el camino preparado actuan con mayor energía que los electrones que antes fluyeron en la descarga "lider"
Esta es la descarga principal, que es la de mayor intensidad eléctrica (aprox 10000A)
Posteriormente tiene lugar otra descarga eléctrica de la nube hacia el suelo: descarga "dardo" y su correspondiente descarga de retorno. Este fenómeno se repite de 4 a 6 veces, a lo largo siempre del mismo canal, con la única diferencia de no existir descargas preliminares ya que no son necesarias desde el momento en que el camino aparece y permanece ionizado.
La primera descarga es ramificada, ya que la lider lo es ("busca" el mejor camino) ; sin embargo las siguientes sólo continuan la rama principal de la primera.
La razón de la existencia de estas descargas "dardo" o "replica" se debe a la distribución espacial de la carga que hay que neutralizar. Durante la descarga principal viajan por el canal sólo las cargas que están situadas lo bastante cerca de su embocadura, las restantes se van concentrando y cuando se encuentran en cantidad suficiente empiezan a fluir.
Esto se repite hasta neutralizar la nube.
La mayoria de los rayos constan de 3 o 4 descargas separadas por intervalos de 50 ms.
Los mecanismos de regeneración de carga en la nube hacen que tengan lugar otros rayos.
Orden de magnitud de las diferentes caracteristicas del rayo:
Diferencia de potencial total: 2E7 - 3E7 V
Gradiente (que medimos nosotros en la descarga): 5000-30000 V/m (negativos)
Densidad de corriente: 5000-35000A/cm2
Longitud del canal (de la base de la nube al suelo): 2000-3500 m
Diametro del canal: 20-40 cm
Duración total del proceso: 6E-4 - 0.35s
Carga total transportada: 10 - 150 C
Velocidad de la descarga: 150 - 50000 Km/s
Todo son valores límites con latitudes medias y latitudes tropicales.
Los relámpagos que ocurren dentro de la nube neutralizan sus centros de carga y no suelen tener varias etapas, sino simplemente una descarga "lider" mucho mas lenta que los rayos (aprox 1 s)
Aunque en tormentas tropicales con bases nubosas relativamente altas hay 10 relámpagos por cada rayo, en latitudes medias hay prácticamente el mismo número.
La descarga de retorno provoca una temperatura a su paso a traves del aire de unos 30000K (emite en el visible), en tan corto intervalo de tiempo que este calor no puede expansionarse, por lo que la presión en el canal aumenta enormemente (de 10 a 100 veces la atmosférica), produciendose una expansión brusca que provoca una onda de choque supersónico, la cual percibimos como trueno.
Saludos
Gloria
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