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Misterios de las nubes de tormenta

Probable mecanismo de electrificación de las nubes y tipos de descargas. Diseño: Bárbara Castrejón.

15-08-2013

Por Naix’ieli Castillo García, DGDC-UNAM




Las nubes guardan aún muchos misterios para los científicos. Según la doctora Beata Kucienska, investigadora del Centro de Ciencias de la Atmósfera de la UNAM, las nubes son la principal fuente de incertidumbre en los modelos climáticos, pues aún se desconocen muchas de las propiedades químicas de las partículas que sirven como núcleos de condensación de nube y queda mucho por estudiar sobre la precipitación fría como nieve, granizo y hielo.

Uno de los secretos que guarda la naturaleza sobre las nubes de tormenta, es el mecanismo de su electrificación. Entre la comunidad de científicos atmosféricos, no hay un consenso claro sobre todos los factores que se presentan para que una nube de tormenta se electrifique y empiecen a caer rayos en la superficie de la Tierra. Uno de los mecanismos más aceptados es que las piedras de granizo, chocan con los cristales de hielo en presencia de las gotas de lluvia,  dentro de la nube.

Electrificación de las nubes

La especialista del Centro de Ciencias de la Atmósfera, explicó que  las piedras de granizo adquieren carga negativa mientras que los cristales de hielo adquieren carga positiva. Dentro de la nube, hay corrientes de aire que los especialistas llaman corrientes convectivas, las cuales se producen por la diferencia de temperatura entre distintas masas de aire.

Las corrientes convectivas llevan los cristales de hielo, que son más ligeros, a la parte alta mientras que las piedras de granizo se acumulan en la parte más baja de la nube, separando así las cargas eléctricas.  El granizo adquiere también cargas positivas en las temperaturas más altas, este granizo cargado positivamente se encuentra en la parte media de la nube, pero cerca de la base.

La carga negativa en la parte baja de la nube induce carga positiva en la superficie de la tierra, la diferencia de potenciales entre la nube y la superficie de la Tierra hace que el sistema busque un equilibrio. En ese momento empieza a descender una guía escalonada que es un flujo de electrones, invisible a simple vista.

Estos electrones se van haciendo camino a través de aire en dirección a la superficie de la Tierra. El aire pierde su estructura atómica normal y se convierte en plasma, mientras que los electrones se mueven libremente.

Este flujo eléctrico no baja de modo directo sino de manera escalonada, desciende unas decenas de metro, se detiene, baja otras decenas de metro y así hasta llegar a la Tierra, por eso los rayos tienen la forma que conocemos.

Al acercarse esta guía escalonada a la Tierra, empiezan a emerger desde abajo otros canales con carga positiva para extenderse hacia la nube. Por eso, a las personas que les cae un rayo, se les eriza su cabello en dirección al cielo momentos antes de que reciban la descarga, explicó la especialista.

Nuevos fenómenos en las nubes de tormenta

Cada año se descubren nuevos fenómenos. Beata Kucienska dijo que uno de ellos es el hallazgo de que en los rayos de las tormentas se producen rayos gamma que son los más energéticos del universo. También se producen rayos X.

Por otro lado, a finales de los años ochenta, se detectaron extraños fenómenos luminosos que ocupan cientos de kilómetros y se producen en la parte superior de las nubes de tormenta. Estos han sido bautizados por los físicos como elfos azules.

En 1989, científicos estadounidenses probaban una cámara para grabar vuelos de cohetes y al probarla registraron estos fenómenos por accidente. Aunque primero pensaron que había algo mal con la grabación, después constataron la existencia del fenómeno.

Antes de esa fecha, los pilotos de vuelos altos ya se habían percatado de la existencia de este fenómeno y aunque intentaron comunicarlo a los científicos nadie les creía, muchos preferían callarse para que no se pensara que tenían alucinaciones.

Muchos años antes, en 1925, el ganador del Premio Nobel de Física, Charles Thomson Rees Wilson predijo teóricamente que las descargas de rayos positivos entre una nube y el suelo deberían crear grandes descargas eléctricas muy por encima de las nubes.

Otro hallazgo importante es que en el 2009, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, registró que durante las descargas eléctricas se produce antimateria en las nubes de tormenta. Es el único caso que se conoce de creación natural de antimateria en la Tierra.

La especialista señaló que todos estos fenómenos relacionados con las nubes de tormenta tienen que estudiarse a profundidad; sin embargo, dijo, faltan muchos especialistas para estudiar los fenómenos de electricidad y de altas energías que suceden en la atmósfera.

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