Espectáculos celestes
Ocho millones de representaciones diarias
LOS niños hacen volar sus cometas sin ningún peligro, pero a Benjamín Franklin pudo haberle costado la vida. Los niños se divierten; Franklin, por el contrario, corría peligro. En el año 1752, Franklin hizo volar una cometa de seda durante una tormenta y consiguió producir chispas en el extremo de una llave. Las inofensivas chispas pudieron haber sido un rayo y haberle provocado la muerte, pero no fue así, y el vuelo de la cometa de Franklin tuvo un desenlace feliz: le condujo a la invención del pararrayos. No obstante, el rayo continuaría siendo un misterio durante mucho tiempo.
Los pasos para llegar a comprender la compleja mecánica de este fenómeno atmosférico comenzaron hace un siglo, aunque todavía no se ha logrado desentrañar por completo su misterio. Los rayos pueden producirse en el interior de una nube, entre dos nubes o entre la tierra y una nube. Pero, ¿cómo se acumulan las cargas eléctricas positivas y negativas para iniciar la descarga? En teoría, esto sucede cuando se produce el choque de gotas de lluvia y bolitas de hielo contra una llovizna de gotitas de agua y cristales de hielo en el interior de esas espectaculares nubes de tormenta (cumulonimbos): formaciones nubosas con abundancia de protuberancias y gran desarrollo vertical —varios kilómetros—, arremolinadas por corrientes ascendentes y descendentes que las encrespan hacia arriba.
Respecto a estas tumultuosas actividades, la revista Scientific American comenta lo siguiente en un artículo titulado “La electrificación de las tormentas”: “La microfísica básica que hay detrás de ellas sigue siendo hasta este día un problema abandonado y sin resolver. La falta de descripción microfísica de la electrificación estática es la laguna más importante que existe en el entendimiento de la electricidad relacionada con las nubes de tormenta”. Sin embargo, el artículo sí ofrece una analogía muy interesante: “El mecanismo físico subyacente puede estar relacionado con lo mismo que hace que los zapatos se carguen cuando uno camina sobre una alfombra o que una varilla de vidrio se cargue cuando se frota contra un trozo de lana”.
Aunque los rayos son un fenómeno atmosférico muy corriente, todavía sigue debatiéndose si se originan en las nubes de tormenta. La publicación Selecciones del Reader’s Digest comentó lo siguiente: “Ahora mismo, mientras usted lee este artículo, se están produciendo en el mundo unas 1.800 tormentas eléctricas. Estas tormentas generan unos seiscientos relámpagos por segundo, cien de los cuales llegan a tierra. Así pues, cada veinticuatro horas caen a la superficie terrestre ocho millones y medio de chispas”. La cifra que ofrece Scientific American es muy parecida: ocho millones.
El relámpago (manifestación luminosa del rayo) se produce como culminación de la siguiente serie de sucesos: una nube de tormenta genera cargas negativas que se concentran en su base, lo que produce una carga positiva en la superficie terrestre que queda por debajo de ella. Atraída por la carga negativa de la base de la nube, esta carga positiva va siguiendo a la nube y pasa por encima de árboles, colinas, edificios elevados y hasta personas. Cuando la nube acumula una tensión de 100 millones de voltios —a veces hasta 300 millones de voltios—, su energía se derrama en lo que se denomina una descarga guía. Esta zigzaguea hacia abajo con muchas ramificaciones.
Comienza el espectáculo
Mientras transporta unos cuantos centenares de amperios en un enrejado de rayos imperceptibles al ojo humano, la descarga guía se acerca a la superficie de la Tierra hasta llegar a unos cien metros del suelo o menos. Entonces, la carga positiva de la Tierra por fin puede cruzar la brecha, de modo que sale al encuentro de la descarga guía; cuando la alcanza, se produce una descarga de rebote que asciende hacia la nube a través del canal establecido por la descarga guía y emite un inmenso resplandor. Mientras sube, va siguiendo toda la trayectoria zigzagueante y ramificada que resulta en la resplandeciente y clásica imagen del relámpago bifurcado, una descarga eléctrica que parece que desciende de la nube a la tierra, pero que, en realidad, sube de la tierra a la nube. Sin embargo, inmediatamente después de esta descarga inicial, una sucesión de rayos y descargas de rebote recorren el mismo camino de ida y vuelta entre la nube y el suelo. Un relámpago típico es el resultado de tres o cuatro de esas descargas, aunque la revista Scientific American informó de un caso en el que se produjeron veintiséis.
Al ruido que acompaña al rayo, uno de los sonidos más potentes de la naturaleza, se le llama trueno. Pero, ¿cómo es posible que una descarga eléctrica que produce casi instantáneamente el restallido explosivo de un trueno también genere durante varios segundos una prolongada secuencia de detonaciones, rugidos y retumbos? Esto no es ningún misterio. El aire ofrece resistencia a la electricidad, y por esa razón, cuando se ve atravesado por una corriente eléctrica, sufre un calentamiento, igual que ocurre con un cable eléctrico. El rayo calienta el aire que lo rodea hasta una temperatura de 30.000 oC, lo que hace que este se expanda con tal violencia, que produce unas ondas de choque a entre 10 y 100 atmósferas de presión, las cuales pronto resultan en un violento y resonante ruido: el trueno. Como la velocidad de la luz es mayor que la del sonido, no es extraño que normalmente se oiga el trueno segundos después de haberse visto el relámpago.
Los “pequeños truenos” forman un gran trueno
Pero, ¿por qué producen los truenos sonidos tan variados? Aunque el rayo sigue una trayectoria irregular, muchos segmentos de diversa longitud son relativamente rectos. Cada uno de estos segmentos señala en una dirección diferente, es de diferente longitud, produce su propio sonido particular y lo emite en ondas más o menos paralelas a su propia orientación. Por consiguiente, todos los estallidos, retumbos y reverberaciones que se oyen durante el largo y enorme estruendo de un solo trueno, son el resultado de la combinación de muchos “pequeños truenos” individuales que suenan en diferentes direcciones y a diferente volumen. Todos los pequeños truenos resuenan casi simultáneamente, pero se oyen en primer lugar y con un sonido más fuerte los que lo hacen más cerca del observador, mientras que los que se producen a mayor altura en la trayectoria del rayo se unen algún tiempo después, el cual dependerá de lo lejos que se produzcan. Por consiguiente, “lo que se oye cuando estalla un trueno —explica el artículo titulado ‘Trueno’ de la revista Scientific American— depende en gran medida de las características del rayo en particular que lo produjo”.
Hay muchos tipos distintos de relámpagos y, por lo tanto, distintos tipos de truenos, unos perceptibles al oído humano y otros no. Por ejemplo: existen relámpagos rectilíneos, en cinta, bifurcados, de calor, difusos, intranubosos y super-rayos. El relámpago corriente genera alrededor de mil millones de vatios, pero un super-rayo —relámpagos muy poco habituales que se han descubierto recientemente— genera desde por lo menos cien mil millones hasta incluso ¡diez billones de vatios!
El rayo es destructivo. “Tan solo en Estados Unidos, todos los años los rayos ocasionan la muerte de unas ciento cincuenta personas, causan daños en la propiedad por valor de 20 millones de dólares y producen 10.000 incendios forestales con la consiguiente devastación de madera comerciable por valor de 30 millones de dólares”, dice Scientific American.
Excelentes fertilizantes y acumuladores eléctricos del mundo
No obstante, el rayo también es beneficioso. Todos los días, a lo largo y ancho del mundo, unos ocho millones de descargas eléctricas surcan la atmósfera, ionizando el aire, creando óxidos de nitrógeno que se disuelven en la lluvia y son arrastrados a la tierra en forma de ácido nítrico diluido. Una vez en el suelo, estos compuestos disuelven los minerales que necesitan las plantas y también les aportan nitrógeno. Los agricultores utilizan decenas de millones de toneladas al año de fertilizantes a base de nitrógeno, una cantidad tan grande que mata los organismos del terreno y también a los animales y peces que habitan los lagos, arroyos y ríos, donde, a la larga, llegan los fertilizantes. Pero durante una tormenta eléctrica, el agua de lluvia que se precipita aporta la cantidad adecuada de nitrógeno fijo, y, de acuerdo con las pruebas comparativas que se han hecho, con este tipo de fertilizante las cosechas resultan superiores en un 50% a las que se obtienen con la ayuda de fertilizantes comerciales. “Según dos químicos americanos, el rayo —dice New Scientist— da razón de hasta la mitad del suministro mundial de nitrógeno fijo. Esto es casi cinco veces más de lo que antes se pensaba.”
Las tormentas también constituyen los “acumuladores eléctricos” del circuito global. Respecto a esto, Scientific American dice: “Entre la carga negativa de la superficie terrestre y la carga positiva de la atmósfera existe una constante diferencia de potencial eléctrico de unos 300.000 voltios. [...] Actualmente la opinión general es que este ‘potencial eléctrico ionosférico’ proviene de la carga aportada por las tormentas, que constituyen los ‘acumuladores eléctricos’ del circuito global. Corrientes eléctricas de aproximadamente un amperio por tormenta fluyen hacia arriba desde la parte superior de las nubes de tormenta —cargada positivamente— hasta las regiones que gozan de estabilidad atmosférica, y desde allí regresan a la tierra. [...] [Entonces] tiene que fluir una corriente de un amperio desde la superficie terrestre hasta la base de la nube. A esta transferencia de carga contribuyen las corrientes de lluvia, la descarga corona y el rayo”.
¿A qué obedece fundamentalmente el esplendor de las tormentas? Jehová Dios es el Creador de los grandiosos espectáculos celestes que fulguran y retumban en impresionantes destellos y detonaciones. En la Biblia se dice que en ciertas ocasiones estos fenómenos acompañaron Sus contactos con la humanidad, que embellecen Su trono celestial y que actúan como heraldos de los juicios divinos que se aproximan. “Su relámpago alcanza a las extremidades de la tierra. Tras este ruge un sonido; él truena con el sonido de su superioridad.” (Job 37:3, 4, 11-13; 40:9; Éxodo 19:16; 20:18; Salmo 18:13, 14; 29:3-9; Revelación 11:19.)
[Fotografías en las páginas 16, 17]
Espectaculares relámpagos durante la temporada de los “monzones” en Arizona
Debajo: Dos yucas iluminadas por un relámpago
En la otra página: Incendio provocado por un rayo
[Reconocimiento]
John Kamenchuk
[Reconocimiento en la página 15]
Tucson (Arizona, E.U.A.); foto de Manley Studios