Es común que muchas personas confundan relámpagos y rayos, pero desde el punto de vista científico, son fenómenos distintos aunque relacionados. Ambos han intrigado a la humanidad durante siglos, pero es esencial entender sus diferencias.
El rayo es una descarga electrostática que ocurre en la atmósfera, ya sea entre dos nubes o entre una nube y la superficie de la Tierra. Este fenómeno ocurre cuando la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos supera los 30,000 voltios, lo que provoca una ruptura dieléctrica del aire. Como resultado, el aire se convierte en conductor eléctrico y se produce la descarga en forma de rayo.
Por otro lado, el relámpago es el resplandor o manifestación lumínica que se genera debido a la enorme energía liberada durante la descarga. Este destello de luz es el resultado de la rápida liberación de energía del rayo. La ciencia aún no comprende completamente cómo se producen los rayos, aunque existen varias explicaciones para este fenómeno natural, y muchas teorías aún generan debate entre los expertos.
Ambos fenómenos ocurren simultáneamente, pero mientras el rayo es la descarga eléctrica en sí, el relámpago es simplemente la luz que vemos como resultado de esa descarga.
¿Cómo se produce un rayo?
Existen diversas explicaciones científicas para entender cómo se produce un rayo, siendo la teoría de inducción electrostática la más aceptada y recurrente. Esta teoría sostiene que las cargas eléctricas se movilizan por procesos aún desconocidos, y se separan en las nubes debido a fuertes corrientes ascendentes.
En este proceso, pequeñas gotas de agua son transportadas hacia arriba, donde se enfrían a temperaturas de entre -10 y -20 grados centígrados. Al alcanzar estas alturas, las gotas de agua colisionan con cristales de hielo, lo que genera una mezcla de agua y hielo. Durante estas colisiones, las cargas se transfieren: una carga positiva se transfiere a los cristales de hielo, mientras que una carga negativa pasa a la mezcla de hielo y agua.
Este proceso crea una separación de cargas dentro de la nube, con una región de carga negativa en la parte inferior y una región de carga positiva en la parte superior.
A medida que se acumula una diferencia de potencial entre estas regiones, se genera la descarga eléctrica que conocemos como rayo, cuando el aire se convierte en conductor y permite el paso de corriente eléctrica.
Este fenómeno es un espectáculo natural impresionante, y aunque la ciencia ha avanzado en su comprensión, algunos detalles aún no se conocen completamente.
¿Cómo se produce un relámpago?
El relámpago comienza con la separación de cargas eléctricas dentro de la nube: la carga negativa se acumula en la parte inferior, mientras que la positiva lo hace en la superior. Cuando la carga negativa crece lo suficiente para superar la resistencia eléctrica del aire, aproximadamente a 18.000 voltios, se produce un flujo de electrones que desciende zigzagueando hacia la tierra.
Este flujo de electrones hace que se acumulen cargas positivas en el suelo, que se trasladan a través de cualquier objeto conductor cercano, como edificios, árboles o incluso personas. Este proceso es similar a un cortocircuito a gran escala. En menos de una milésima de segundo, la corriente eléctrica alcanza entre 10.000 y 200.000 amperios. A pesar de que el flujo de partículas es descendente, el punto de contacto entre la nube y la tierra asciende a 80.000 km/s.
Este contragolpe contribuye con más electrones y calienta el aire a temperaturas de hasta 50.000 ºC. Como resultado, el aire se ilumina, creando el brillo característico del relámpago. Este brillo ascendente parece descender a nuestros ojos, pero en realidad es el aire caliente del canal del rayo el que brilla, con la misma intensidad que un millón de bombillas de 100 vatios.
El relámpago es, por lo tanto, el resplandor del contragolpe de electrones ascendiendo, visible debido al calor extremo generado por la descarga eléctrica.
¿Y los truenos?
Los truenos se producen cuando un rayo calienta el aire a 30.000 ºC en un instante. Este aire tan caliente se expande rápidamente, aumentando de volumen. Al entrar en contacto con el aire frío de los alrededores, su temperatura disminuye rápidamente, lo que provoca que se contraiga. Esta expansión y contracción del aire genera ondas de choque que se traducen en el característico ruido del trueno.
Aunque el rayo y el trueno ocurren casi simultáneamente, el trueno siempre se escucha unos segundos después de ver el rayo. Esto se debe a que la luz viaja mucho más rápido que el sonido. Mientras que la luz se desplaza a 300.000 km/s, el sonido lo hace a solo 0,340 km/s.
Por lo tanto, al contar los segundos entre el destello del rayo y el sonido del trueno, se puede estimar la distancia a la que ha caído el rayo. Cada 5 segundos de diferencia entre el rayo y el trueno corresponden a aproximadamente 1 kilómetro de distancia.
Este fenómeno ha fascinado a la humanidad durante siglos, y es uno de los muchos misterios de la naturaleza relacionados con las tormentas eléctricas. Sin duda, la diferencia de velocidad entre luz y sonido permite a los observadores calcular con bastante precisión la proximidad de una tormenta.
Algunos aseguran que el sonido del trueno no se propaga mediante ondas sonoras tradicionales, sino a través de ondas de choque, que se desplazan a una velocidad mucho mayor, entre 12 y 14 km/s, aproximadamente 40 veces más rápida que el sonido. Esta teoría cuestiona la precisión del método común de calcular la distancia de un rayo contando los segundos entre el destello y el trueno.
El rayo genera ondas explosivas que se propagan por el aire, produciendo un chasquido inicial. Si este sonido es fuerte y repentino, significa que el rayo ha caído muy cerca de nosotros. En cambio, cuando el rayo ocurre a cierta distancia, el sonido es más sordo y cambia de intensidad. Este cambio en el tono y volumen del trueno indica que nos encontramos a una distancia considerable del punto de descarga.
Aunque la teoría de las ondas de choque pone en duda el cálculo de distancia mediante el tiempo de diferencia entre rayo y trueno, sigue siendo un método práctico para estimar la proximidad de una tormenta. Este fenómeno sigue siendo fascinante, ya que, incluso hoy en día, existe debate sobre los mecanismos precisos detrás de los truenos y las descargas eléctricas.
El estudio de los rayos y los truenos no solo es una cuestión científica, sino también cultural, pues se asocian a fenómenos naturales impresionantes y misteriosos que siempre han cautivado nuestra imaginación.
