Raio: descarga eléctrica de 150 millóns de voltios
2001/03/25 Astobiza, Amaia
Nos días de tormentas eléctricas, podemos dicir que as nubes actúan como enormes condensadores. Os condensadores son instrumentos formados por dúas láminas condutoras. Entre estas placas atópase un dieléctrico, é dicir, un illante eléctrico. Aplicando a tensión, as cargas negativas acumúlanse nunha lámina e as positivas na outra. Desta forma créase un campo eléctrico entre os dous ferros onde se pode almacenar electricidade. Como se dixo, as nubes tamén actúan de forma similar. Polos motivos que explicaremos máis adiante, a parte superior das nubes convértese en positiva e a inferior en negativa.
Pero paira comprender mellor os procesos que se producen no interior das nubes, lembremos os días sargóricos do verán. Nestes casos, a humidade do aire é evidente e a superficie terrestre está moi quente. Por iso, o aire próximo ao chan quéntase e expándese facilmente, diminuíndo a densidade e desprazando o aire cara arriba. No ascenso prodúcense dous fenómenos xuntos. Por unha banda, o aire arrefríase porque se afasta da calor do chan. Por outra banda, o aumento da altitude, unido a unha menor presión atmosférica, fai que o aire se propague máis, o que tamén axuda á refrixeración.
Nun momento deste proceso de refrixeración, o aire xa non é capaz de reter tanta humidade, polo que a auga se condensa e fórmase a néboa. Neste proceso de condensación do vapor libérase calor, polo que a nube aínda sobe máis rápido e aumenta moito. Ademais, canto máis alta sexa a nube, menor será a temperatura na parte superior da nube. Cando chega a -10 e -20 C, o vapor de auga da nube se sublima formando cristais de xeo. Así pois, nese momento, na parte inferior da nube temos as pingas de auga e os anacos de xeo na parte superior.
Pero as pingas de auga xeradas son moi pequenas e non precipitan por si mesmas. Debido ás turbulencias no aire, as pingas de auga e os cristais de xeo tócanse. Aos poucos os cristais de xeo aumentan e comezan a caer. Ao caer, a temperatura dos cristais aumenta. Ao chegar á zona 0 C os cristais fúndense e entón si, chegou a hora de sacar o paraugas ou de buscar refuxio na rampla. No entanto, é posible que as pingas de auga xeradas pola fusión dos cristais sexan capturadas por outra turbulencia e volvan á parte superior. A formación de cristais de xeo de certa envergadura nesta parte superior precipitará como saraiba. Pero, a partir destes feitos, como se producen os raios? Como se produce a transferencia de enerxía anteriormente mencionada? Hai varias teorías que tratan de explicar este fenómeno. Nós, aquí, explicaremos o máis estendido e aceptado.
Como dixemos antes, as turbulencias provocan que os cristais de xeo e as pingas de auga chóquense e fusiónense. Pero iso non sempre é así e hai algúns que se pegan pero non se unen. No seu lugar, libéranse uns electróns da humidade ascendente. Os electróns liberados acumúlanse na parte inferior da nube, polo que esta parte da nube queda cargada negativamente. A humidade ascendente, ao perder os electróns, ten una carga positiva. Por iso, cárgase positivamente a parte superior da nube. Como a temperatura na parte superior é máis baixa, a parte superior da nube conxélase formando anacos de xeo cargados positivamente.
Os impactos e a conxelación son constantes, polo que na parte inferior da nube hai cada vez máis cargas negativas e a intensidade do campo eléctrico é maior. Finalmente, a carga negativa na parte inferior das nubes é tan grande que repele as cargas negativas da superficie terrestre. En consecuencia, a superficie da terra queda cargada positivamente. Agora, o único necesario para que se produza a transferencia de enerxía é un camiño que serve de ponte entre a néboa e a terra. O que xoga este papel é o aire que rodea a nube. Pero paira iso é necesario ionizar o aire. E como pasa iso?
En primeiro lugar, a parte condutora da nube cargada negativamente achégase ao chan e atrae as cargas positivas do chan. Na Terra, as cargas positivas están en miles de lugares. Por exemplo, en agullas de piñeiro ou en follas curtas de herba. Todas estas cargas positivas únense no extremo do condutor, é dicir, o obxecto terrestre tamén se ioniza. Ao final, a diferenza de potencial entre a nube e a terra é tan grande que o aire que rodea a nube rompe dalgunha maneira, se ioniza. Entón, a corrente propágase polo aire paira neutralizar a distribución de cargas. Dito dalgunha maneira, esta rotura de aire cortocircuita entre a nube e a terra coma se houbese un cable metálico entre ambas.
Pero antes de que se produza esta drástica descarga prodúcense una serie de descargas moito menos enerxéticas que marcan o camiño percorrido polo raio principal. O fenómeno comeza por tanto cunha pequena faísca. Esta faísca realiza saltos no aire descontinuos en busca de rexións menos resistentes. Si nun punto atópanse con dous ou máis rexións pouco resistentes, a faísca inicial se ramifica e as súas ramas seguen propagándose polo camiño máis sinxelo posible. Na maioría dos casos, antes de que estas faíscas cheguen ao chan, por algún pico próximo (edificios, árbores, etc.) salguen outras faíscas e correspóndense coas procedentes das nubes. Nese momento prodúcese a maior descarga. E é que esta descarga tamén é una serie de descargas separadas por unha décima de segundo e cuxo número pode chegar aos 40.
A velocidade de propagación da descarga no aire pode variar entre 30.000 e 160.000 km/s. Cando ocorre, o aire quéntase tanto que ao final dá moita luz. E mira, o raio!, víchelo? Pero o raio nunca vén en silencio. Como o aire propágase tan bruscamente, créase una onda de presión que produce o trono. A nós, cando escoitamos, parécenos que roza e repítese, porque percibimos o ruído que escoitamos cada vez máis preto da base da nube. Ademais, este ruído confúndese co eco que se produce por barreiras naturais e artificiais. Pero, tranquilo, só é una descarga eléctrica duns 150 millóns de voltios!
Non atraparache o raio!
O raio obsérvase cando se produce a transferencia de carga positiva ou negativa. Esta transferencia pode ser dun lado a outro da nube, entre as nubes ou entre a nube e a terra. Con todo, os raios máis nocivos son os que se producen entre as nubes e a terra. Os máis habituais son os de carga negativa, en torno ao 90%.
Pola contra, os raios de carga positiva son raros e prodúcense sobre todo a finais da tormenta. Con todo, son máis perigosos que os de carga negativa. Isto débese a que as correntes de aire que se xeran son dobres e por tanto duran máis tempo. Deste xeito, producen queimaduras e aumenta considerablemente a temperatura dos obxectos afectados polo raio.
En xeral, a tensión necesaria paira ionizar o aire e producir un raio é duns 300.000 voltios por metro. É dicir, se a nube atópase a 500 metros do chan, a diferenza de potencial para que se produza o raio debe roldar os 150 millóns de voltios. Por outra banda, a intensidade desta corrente curta pode variar entre 10.000 e 500.000 amperios.
A luz do raio, se está atento, vémola inmediatamente despois da súa formación, xa que se propaga a unha velocidade aproximada de 300.000 km/s. A velocidade de propagación do trono é relativamente baixa, ao redor dos 340 m/s. Medindo o tempo transcorrido desde que vimos o raio ata que escoitamos o trono, podemos calcular a distancia aproximada ao momento de caída do raio.
Paira iso só temos que multiplicar os segundos pasados por 340. Pero, ollo!, que non che espere que a choiva che calcule! Polo si ou polo non, saiba que as pingas de choiva que che deixarán melancólicamente despois da descarga eléctrica caen a unha velocidade de 6-7 m/s.
Ademais, si é posible, o ideal é entrar en casa ou dentro do coche e observar a beleza dos raios desde o outro lado do cristal. En calquera caso, non tente protexerse baixo a ponte, xa que as árbores atraen aos raios. O máis importante é que o contacto coa terra sexa o máis mínimo posible e que o corpo sexa o máis baixo posible, desta maneira, se un raio cae preto de ti, a corrente eléctrica custará pasarse polo teu corpo.
Publicado no suplemento Natura de Gara
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
