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Una tormenta en verano, suele ser una tormenta con efectos eléctricos. Una tormenta de verano suele ser la lucha denodada entre las nubes denominadas cumulonimbos (las grises y muy oscuras). Esas nubes que vemos a unos dos kilómetros de altura, pero solo vemos su base, ya que al ser nubes de gran desarrollo vertical, su cima puede alcanzar una altura de 20 kilómetros y tienen un diámetro de 10 a 20 kilómetros. Es decir, de los cumulonimbos vemos solo una pequeña parte.

Una tormenta de verano, una tormenta eléctrica, es aquella que produce los rayos que han atemorizado a tantas generaciones, a tantas que hasta en aquella pequeña aldea gala de Astérix y Obélix temían que 'los rayos cayesen sobre sus cabezas'.

Se ha avanzado algo (no mucho) en la explicación de por qué las nubes alcanzan tal potencial eléctrico. Una de las teorías mantiene que es debido al choque o fricción entre las partículas de hielo y agua que contienen. La interacción de estas partículas hace que una parte de la nube vaya aumentando su potencial eléctrico.

Cuando tal valor eléctrico permite que se produzca un rayo, la descarga se produce a fin de alcanzar un equilibrio eléctrico, descarga o rayo que puede ser dentro de la misma nube, de la nube a la atmósfera, de nube a nube o aquello que más nos afectan (por el peligro que pueden acarrear), de nube a tierra (también se puede producir rayos de tierra a nube).

El rayo genera un aumento de temperatura a su alrededor que puede llegar a ser 5 veces mayor a la existente en la superficie del Sol (30.000 grados Kelvin). Esta alta temperatura que genera el rayo , calienta el aire a su paso que, posteriormente y debido al rápido enfriamiento, produce esa onda ultrasónica conocida como trueno.

Dado que la velocidad de la luz (300.000 km/s) es muy superior a la del sonido (331 m/s) es por lo que vemos antes el rayo que escuchamos su efecto: el trueno (salvo que nos encontremos justamente bajo la tormenta).

Esto permite saber a qué distancia se encuentra una tormenta, basta dividir por 3 el tiempo que transcurre entre que se escucha el rayo y se escucha el trueno que ha producido, por ejemplo, si contamos 12 segundos entre que vemos el rayo y escuchamos el trueno, significa que la tormenta se encuentra a 4 kilómetros.

Este tema lo tengo más desarrollado a continuación (incluyendo distintos vídeos y en especial uno de Protección Civil sobre consejos en caso de tormenta eléctrica. También hablo de los mitos existentes sobre los rayos) así como lo que es una 'Jaula de Faraday', por lo que si estás interesado sigue leyendo.

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Tormenta eléctrica.-

Una tormenta eléctrica es aquella que se caracteriza por la presencia de rayos, y el efecto sónico que crean, conocido como truenos. La existencia de una tormenta eléctrica requiere un tipo particular de nubes, aquellas conocidas como cumulonimbos (las nubes grises y muy oscuras que vemos cuando se acerca una tormenta), que son nubes de gran desarrollo vertical (mientras su base, la que vemos, está a solo unos 2 kilómetros de altura, su cima puede alcanzar los 20 kilómetros de altura).

La formación de este tipo de tormentas requiere aire caliente húmedo que se eleve en la atmósfera. Si el aire que asciende es lo suficientemente fuerte, se enfría liberando calor, lo que hace que siga ascendiendo y formando la tormenta. Estas corrientes son las que forman las nubes cumulonimbos, de gran desarrollo vertical.

El calentamiento de las masas de aire se produce por la transferencia convectiva del calor de la superficie terrestre, típico de las tardes de verano.

Este tipo de tormentas son las que producen los rayos (de los que se habla más adelante) y del efecto sónico asociado: los truenos.

Formación de los rayos.-

La formación de los rayos es un proceso complicado sobre el que todavía no existe una explicación fehaciente. Si se conocen las condiciones que se deben de cumplir para que se formen los rayos, pero no existe acuerdo sobre como las nubes acumulan la necesaria carga eléctrica, así de como se forman los rayos. Como se ha dicho la formación de un rayo necesita de la electrificación de la nube, es decir, que exista una diferencia de potencial eléctrico que vaya aumentando hasta que se produzca la descarga eléctrica o rayo que busque el equilibrio, es decir, que tienda a anular dicha diferencia de potencial.

Aunque existen distintas teorías sobre como se cargan eléctricamente las nubes, la más extendida indica que dicha carga se produce por la fricción entre las partículas de hielo y agua existentes en estas. Dicha fricción puede crear regiones con diferencia de potencial eléctrico que van desde los 100 millones a los 1000 millones de voltios.

Una vez se produce un rayo, este se ramifica, buscando el camino de menor resistencia eléctrica, y no el más corto, que sería una línea recta. Esta es la razón por la que observamos los rayos zigzagueando en su desplazamiento.

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En el siguiente video se explica la formación de los rayos, los diferente tipos existentes en función de donde empiezan y donde acaban, qué es el trueno así como un sencillo cálculo que nos permite estimar la distancia a que nos encontramos de una tormenta .

Tipos de rayos.-

Como he indicado, los rayos son descargas eléctricas en la atmósfera, esto es común a todos ello, pero podemos clasificarlos según donde se inician y donde mueren. Así:

Rayos de nube a tierra.- Son bastante populares y los que representan una mayor amenaza para la vida de las personas, ya que impactan directamente contra la tierra. Aproximadamente 2000 personas mueren en el mundo cada año a causa de uno de estos rayos. También es bastante popular es el 'rayo perla'. Es un fenómeno similar al anterior pero más brillante y de mayor duración. Cada descarga dura una fracción de segundo. A veces se necesitan varias descargas para eliminar la diferencia de potencial entre la nube y la tierra, mostrando el rayo un leve parpadeo.
Rayos de nube a aire.- Son descargas que se producen desde las nubes, generalmente cumulonimbos, al aire. Suelen ser muy rápidos y abruptos. Se caracterizan por tener menos potencia que los anteriores. Normalmente, se producen en las proximidades de la parte superior del cumulonimbo (es decir, aproximadamente a una altura de 20 kilómetros), por lo que solo serán observables a gran distancia de la tormenta. Esta gran distancia disipará el ruido del trueno, por lo que se dice que se está observando una 'tormenta silenciosa'.

Rayos intranube.- Son, sin duda, el tipo de rayos que más se produce (es, de hecho, el más frecuente), y tiene lugar entre dos regiones diferentes de una misma nube. Desde el exterior se ven destellos muy difusos.
Rayos de nube a nube.- Se producen entre dos nubes y son bastante raros. Describen una trayectoria horizontal en el cielo.
Rayos de tierra a nube.- Requieren condiciones muy concretas: ocurren mucho después de la tormenta, y fuera de las fuertes lluvias, cuando las nubes con carga eléctrica pasan cerca de construcciones altas, por lo que son frecuentes en zonas con rascacielos. Es un fenómeno poco frecuente. Menos del 1% de las descargas eléctricas se dan en la dirección opuesta a la normal.

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En el siguiente vídeo se muestran los tipos de rayos que existen y cómo nos pueden afectar.

¿Qué es el trueno?-

El trueno es la expresión sonora que genera un rayo. La temperatura media de un rayo es de 20.400 grados Kelvin, alcanzando hasta los 30.000 grados Kelvin (5 veces la temperatura de la superficie del Sol) en un primer momento, para luego descender a unos 10.000 grados Kelvin. Tales variaciones de temperatura se producen apenas en los 50 microsegundos que dura un rayo.

Estas variaciones de temperatura producen el calentamiento del aire que rodea al rayo. La vibración de estas partículas de aire caliente dentro de la fría atmósfera producen una onda de choque similar a una explosión que se expande en todas las direcciones. Esta onda ultrasónica es lo que denominamos trueno.

¿Por qué se ve primero el rayo y después se escucha el trueno?

Hemos visto que relámpago y trueno se producen prácticamente de forma simultánea, sin embargo, vemos primero la luz del relámpago y luego escuchamos el sonido del trueno. Esto se debe a se debe a que el destello del relámpago viaja a la velocidad de la luz (300.000 km/s), la cual es más rápida que a la que viaja el sonido del trueno (340 m/s).

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En el siguiente video se trata sobre las diferencias entre rayo, trueno y relámpago. Así:

El trueno es el sonido producido por la expansión del aire cerca de un rayo, mientras que el rayo es la descarga eléctrica visible.
El trueno se escucha después de ver el rayo debido a que la luz viaja más rápido que el sonido.
El rayo puede ser peligroso debido a su carga eléctrica, mientras que el trueno es simplemente un sonido.

¿Qué es una supercélula?

Una supercelda o supercélula es una inmensa tormenta en rotación. Puede durar varias horas como una entidad única. Tienen lugar en casi todo el mundo aunque más frecuentemente en las grandes llanuras. Estas tormentas son las más propensas a producir tornados de larga duración y pedazos de granizo del tamaño de una naranja.

Las supercélulas tienden a formarse en condiciones de alta inestabilidad, y vientos fuertes a grandes alturas. Además presentan un sistema más organizado de circulación interna que les hacen tener una duración mucho mayor que otras. En la supercélula es común la aparición de fuertes corrientes rotatorias que la hacen potencialmente la más peligrosa de los tipos de tormenta convectivas. Pueden producir vientos fuertes, grandes granizadas y tornados de larga duración sobre una amplia trayectoria.

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En el siguiente video se trata sobre las supercélulas, tormentas en rotación que se forman cuando hay fuertes vientos a grandes alturas, lo que las hace verdaderamente impresionantes. Se podría decir que es el paso previo a la formación de un tornado, ya que la mayoría de las supercélulas terminan produciendo este fenómeno.

Falsas creencias sobre los rayos.-

Existe la creencia general de que solo existe un tipo de rayo, aquellos que descargan sobre la tierra, pero hemos visto que existen distintos tipos de rayos:

- Rayos de nube a tierra.
- Rayos de nube a aire.
- Rayos intranube.
- Rayos de nube a nube.
- Rayos de tierra a nube.

Los aviones: jaulas de Faraday
Otro falso mito es que un rayo nunca impacta dos veces en el mismo sitio. Es totalmente falso, pues los rayos frecuentemente impactan en un mismo lugar, por la sencilla razón de que los rayos impactan especialmente sobre lugares u objetos elevados, puntiagudos o aislados.
Uno de los más peligrosos el que si no está lloviendo o no vemos nubes cercanas, estamos a salvo de los rayos, lo cual es falso ya que los rayos pueden llegar a desplazarse kilómetros y podemos ser un blanco fácil sin saberlo. Por ejemplo, en Oklahoma, en 2007, un rayo viajó la sorprendente distancia de 321 kilómetros.
Se dice que dentro de nuestro hogar estamos totalmente seguros, y lo cierto es que dentro de nuestro hogar estaremos más seguros que a la intemperie, pero aun así, debemos extremar precauciones si existe peligro de caída de rayo. Las precauciones que debemos tomar estando dentro de casa serán diferentes, pero no por ello menos importantes.

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Se aconseja:

- Evitar todo objeto que pueda conducir electricidad.
- Evitar teléfonos que no sean inalámbricos o móviles.
- Evitar tocar aparatos eléctricos y cables.
- Evitar salir al balcón o asomarse por la ventana.
- Desconectar sus aparatos para evitar sean averiados por una posible sobretensión.
- Cerrar puertas/ventanas para evitar las corrientes de aire.

Existe la falsa creencia de que si cae un rayo y estás al aire libre, acuéstate en el suelo.

Este mito puede conllevar un gran peligro para todas aquellas personas que no sepan que hacer ante la posible caída de rayo al aire libre. Son muchas las zonas donde puedes encontrarte en peligro cuando hay una tormenta eléctrica: paseando por la montaña, nadando en el mar, en la piscina, en un partido de fútbol, en un parque, etc.

Si en estas situaciones cae un rayo, lo que bajo ningún concepto debemos hacer es tumbarnos en el suelo o resguardarnos bajo un árbol. Si te acuestas en el suelo existe mayor riesgo de lesiones, aunque el rayo no te impacte directamente, cuando descarga, la corriente se disipa en la tierra y tendríamos lesiones indirectas. Lo mejor en estas situaciones es buscar un refugio seguro donde resguardarse.

Se dice que no se debe tocar a una persona alcanzada por un rayo.-

Sin duda es la creencia más peligrosa de todas las que se conocen. Cuando una persona es alcanzada por un rayo no almacena electricidad en su cuerpo. Es completamente seguro tocar a la víctima y, sobre todo, es necesario, ya que necesitará primeros auxilios y podremos salvarle la vida o evitar lesiones de por vida.

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Todo hemos vivido en alguna ocasión una tormenta, pero es conveniente tener en cuenta algunas recomendaciones de protección como la que se dan en el siguiente vídeo. Recomendaciones, fáciles de recordar, a seguir en caso de una tormenta.

¿Qué es una 'Jaula de Faraday'.-

Por la protección que ofrece el comportamiento de un vehículo o un avión al impacto de un rayo, al comportarse como una 'Jaula de Faraday', es por lo que hablo sobre que es una 'Jaula de Faraday'.

Una 'Jaula de Faraday' es uno de los hallazgos del físico Michael Faraday, quien realizó numerosos estudios sobre el comportamiento de los campos eléctricos en diversas situaciones. La teoría detrás de esta jaula afirma que:

El campo electromagnético en la región interior de un conductor es cero, anulando el efecto de los campos externos que puedan afectar al conductor.

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Esto es parcialmente debido a que los portadores de carga se sitúan siempre en la zona exterior del conductor, por lo que la corriente eléctrica (movimiento de electrones) tendrá lugar también en la misma región. Es decir: si tenemos un cuerpo cerrado hecho de material conductor, los electrones se situarán siempre en la superficie de este y la corriente eléctrica nunca penetrará al interior.

Así que, a la pregunta: ¿Puede un rayo provocar una catástrofe aérea?, la respuesta es no. El fuselaje de los aviones y las alas obviamente, se corportan como una 'Jaula de Faraday'. Así pues, es posible afirmar que un rayo eléctrico no puede provocar un accidente aéreo por sí solo (las estadísticas demuestran que todos los aviones reciben el impacto de un rayo por cada cada 1.000 horas de vuelo aproximadamente. Y, desde hace más de cincuenta años, todos los soportan sin ningún inconveniente).

Pero no son solo los aviones un ejemplo del comportamiento como 'Jaula de Faraday'. El caso más sencillo y común en el que la jaula de Faraday hace acto de presencia es los edificios y estructuras metálicas. Cuando nos situamos en el interior de uno de ellos, la cobertura de nuestros teléfonos móviles desciende drásticamente como consecuencia de este aislamiento ante las ondas electromagnéticas.

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En el siguiente vídeo se contempla a una pareja en el interior de una 'jaula de la muerte' (que se comporta como una 'jaula de Faraday'), sometida a las descargas provenientes de una gran bobina de Tesla.

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Tormenta eléctrica.-

Formación de los rayos.-

Tipos de rayos.-

¿Qué es el trueno?-

¿Por qué se ve primero el rayo y después se escucha el trueno?

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Falsas creencias sobre los rayos.-

¿Qué es una 'Jaula de Faraday'.-

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