Capítulo 4 · Nube de tormenta, relámpago y trueno
En una tormenta
Imagina que miras una tormenta
Imagina que miras una tormenta desde una ventana. Dentro de la nube alta, cristales de hielo y granizo blando son lanzados arriba y abajo por vientos fuertes, y chocan una y otra vez. Los científicos creen que cada choque pasa una diminuta carga eléctrica de una pieza a otra. Los cristales más ligeros llevan carga positiva a lo alto de la nube, y las piezas más pesadas llevan carga negativa al fondo. La nube se convierte en una enorme batería. El suelo bajo ella se vuelve positivo por contraste, y el aire entre ambos contiene la tensión, hasta que ya no puede.
El guía y la descarga de retorno
Primero un canal tenue, llamado guía escalonado, baja en zigzag desde la nube a saltos de decenas de metros. Cuando se acerca al suelo, una chispa sube a su encuentro y el circuito se completa. Entonces el destello brillante recorre el canal hacia arriba, la descarga de retorno, a más o menos un tercio de la velocidad de la luz. La corriente es de decenas de miles de amperios, y el canal, de solo unos centímetros de ancho, se calienta hasta unos 30.000 kelvin. La superficie del Sol está a unos 5.800 kelvin, así que el rayo es unas cinco veces más caliente, durante unas millonésimas de segundo.
El trueno y el cronómetro
El aire del canal se calienta tan deprisa que se expande de forma explosiva, y la onda de choque se propaga como sonido. Eso es el trueno. Retumba porque el canal es largo y su sonido te llega desde distancias distintas en momentos distintos. El destello te llega al instante, pero el sonido viaja solo a unos 343 metros por segundo a 20 grados Celsius. Cuenta los segundos entre el destello y el primer trueno, luego divide entre 3: el resultado es la distancia en kilómetros. Ejemplo resuelto: 9 segundos dan unos 3 kilómetros.
Aire cálido, sonido más rápido
La velocidad del sonido depende de la temperatura del aire: v = 331,3 × √(1 + T / 273,15), con T en grados Celsius. A 0 grados es de 331 metros por segundo, a 20 grados de 343 y a 30 grados de unos 349. Así, en una tormenta calurosa de verano el trueno llega un poco antes que en aire frío, aunque la regla de tres segundos por kilómetro funciona bien en ambos casos. Usa el segundo deslizador del laboratorio para cambiar la temperatura y ver cómo se mueve la velocidad del sonido.
Cuando ruge el trueno
Un rayo puede caer a muchos kilómetros de la lluvia, incluso en un lugar donde el cielo sobre ti aún se ve despejado. Por eso los servicios meteorológicos dan una regla sencilla: si oyes un trueno, estás lo bastante cerca para que te alcance un rayo. Entra en un edificio sólido o en un coche con techo duro y ventanillas cerradas, y aléjate del agua. No te refugies bajo un árbol solitario ni te quedes en campo abierto. Espera unos 30 minutos después del último trueno antes de volver a salir.
Un planeta que centellea
Los satélites de la NASA vigilan todo el planeta y cuentan los rayos desde el espacio. Encuentran entre 40 y 50 destellos cada segundo, lo que suma unos 1.400 millones de destellos al año. La mayoría ocurren sobre tierra firme en los trópicos, donde el sol calienta el suelo y forma las nubes de tormenta más altas. Muchos destellos se quedan dentro de la nube o saltan de una nube a otra, y solo algunos llegan al suelo. Cada uno es una pequeña central eléctrica natural que dura una fracción de segundo.
En cifras
- ≈ 30.000 K
- temperatura del canal de un rayo
- ÷ 3
- segundos entre destello y trueno dan kilómetros
- ≈ 1.400 M
- destellos de rayos en la Tierra cada año