Aunque tendemos a pensar en los rayos como un rayo que cae a la tierra desde el cielo, los rayos pueden caer en el suelo o golpear dentro de las nubes o en el aire. Según el Laboratorio Nacional de Tormentas Severas de EE.UU., se producen entre cinco y diez veces más rayos dentro de las nubes que impactos de nubes a tierra. He aquí un vistazo a los diferentes tipos de rayos que pueden ocurrir durante una tormenta eléctrica.
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Relámpagos de nube a tierra
Cuando la carga negativa crece en la base de una tormenta, la carga positiva empieza a acumularse en la superficie de la Tierra, acompañando a la tormenta allá donde vaya. Esto es responsable de casi todos los relámpagos nube-tierra, que se muestran en la imagen de arriba. En los relámpagos nube-tierra, un líder escalonado se precipita hacia abajo desde la base de la nube negativa, interceptado en su camino por una columna de aire ionizado llamada «streamer positivo» que sale disparado a su encuentro desde el suelo cargado positivamente. Cuando ambos se conectan, una violenta corriente eléctrica ruge entre la nube y el suelo, formando el rayo. A veces, varias corrientes positivas compiten por el mismo líder escalonado.
Casi cualquier objeto u organismo conectado a tierra bajo una tormenta eléctrica puede atraer a un líder escalonado, pero los rayos son perezosos, así que cuanto más cerca, mejor. Los árboles, los edificios altos, las torres y las antenas son los objetivos favoritos y, en contra de la sabiduría popular, los rayos pueden caer dos veces.
Relámpagos dentro de las nubes y entre las nubes
Alrededor de tres cuartas partes de todos los rayos de la Tierra nunca abandonan la nube en la que se formaron, contentándose con encontrar otra región de partículas de carga opuesta dentro de la tormenta. Estos relámpagos se conocen como «relámpagos dentro de las nubes», pero también se denominan a veces «relámpagos de lámina», cuando, desde nuestro punto de vista, iluminan una lámina brillante en la superficie de la nube. «Los «rayos araña» (véase la foto de abajo) se producen cuando los rayos ramificados se arrastran por la parte inferior de la nube.
El rayo también abandona a veces la nube pero permanece en el cielo, un fenómeno que puede adoptar muchas formas. Puede saltar a otra nube, o simplemente golpear el aire alrededor de la tormenta si se ha acumulado suficiente carga cerca.
Aunque los relámpagos en las nubes no suelen molestar a los humanos en la superficie, pueden causar estragos en nuestros aviones, cohetes y otras máquinas voladoras. Las rutas de vuelo suelen llevar a los aviones de pasajeros directamente a través de grandes tormentas eléctricas, y aunque los rayos normalmente pasan por el exterior del avión, es difícil proteger completamente cualquier sistema eléctrico en tales condiciones. En 2009, los responsables de la compañía dijeron que el vuelo 447 de Air France fue probablemente alcanzado por un rayo antes de desaparecer sobre el Atlántico -voló hacia una tormenta tropical justo antes de perder la energía en ambos sistemas eléctricos-, aunque es probable que una serie de otros factores lo agravaran. Los ingenieros de la NASA en Cabo Cañaveral también se ven afectados regularmente por los rayos de las despiadadas tormentas de verano de Florida, que pueden retrasar los lanzamientos y dañar equipos costosos.
Un rayo desde el azul
La mayoría de los relámpagos son negativos, y descienden desde la base de la nube hasta el suelo cargado positivamente. Pero en las grandes tormentas eléctricas, un rayo positivo sobrecargado puede lanzarse desde las regiones superiores de la nube, volando lejos de la tormenta antes de estrellarse contra una sección distante de la tierra cargada negativamente. Estos golpes, que a veces viajan hasta 25 millas, pueden sorprender a las personas que ni siquiera saben que hay una tormenta eléctrica cerca, de ahí el nombre de «rayo azul». Además de ser sigilosos y poco frecuentes, los rayos azules son mucho más potentes que los normales y, por tanto, causan más daños corporales y materiales.
En mayo de 2019, una mujer de Florida captó involuntariamente este rayo positivo. Hizo temblar las ventanas – y a ella:
Relámpago de bola
Se ha informado de la existencia de orbes flotantes de electricidad durante las tormentas eléctricas en todo el mundo -e incluso se han recreado en un laboratorio-, pero han resultado difíciles de verificar en la naturaleza. Si existen relámpagos naturales, son fugaces, erráticos y raros. Aun así, hay indicios tentadores, como el vídeo que aparece a continuación, de que es real.
Los científicos también tienen una intrigante teoría sobre la naturaleza de los rayos de bola. En un estudio publicado en marzo de 2018, los investigadores crearon un estado superenfriado de la materia llamado condensado de Bose-Einstein, y luego ataron sus campos magnéticos en un nudo complejo. Esto produjo un objeto cuántico llamado «skyrmion de Shankar», que se teorizó hace más de 40 años, pero que nunca se había creado con éxito en un laboratorio.
Un skyrmion es una «configuración anudada de momentos magnéticos atómicos», según una declaración de la Universidad de Amherst, esencialmente un conjunto de campos magnéticos entrelazados. Este tipo de campo magnético anudado es la clave de la teoría topológica del rayo de bola, señalan los investigadores, que describe un plasma de gas caliente confinado magnéticamente por el campo anudado. Los relámpagos de bola pueden durar teóricamente mucho más que un rayo típico debido a la dificultad de «desatar» el nudo magnético que mantiene el plasma en su lugar.
Sucesos luminosos transitorios
Los relámpagos no son el único truco eléctrico que las tormentas tienen en la manga. Hay otro mundo de luces extrañas y fantasmales que la mayoría de los humanos nunca ven, que bailan en la atmósfera superior por encima de las tormentas. No son realmente relámpagos en el sentido tradicional – «eventos luminosos transitorios» o «fenómenos ópticos atmosféricos» son los términos preferidos – pero todavía no sabemos mucho sobre ellos.
Sprites son enormes destellos de luz que aparecen directamente por encima de las tormentas eléctricas activas, y que suelen corresponderse con potentes relámpagos cargados positivamente entre las nubes y el suelo. También conocidos como «sprites rojos», ya que la mayoría de ellos brillan en rojo, estos destellos difusos pueden dispararse hasta 60 millas desde la cima de la nube, aunque están débilmente cargados y rara vez duran más de unos pocos segundos. Las formas de los Sprites se han comparado con columnas, zanahorias y medusas, pero su débil carga y su suave brillo hacen que rara vez se detecten a simple vista; de hecho, no hubo pruebas fotográficas de ellos hasta 1989. Sin embargo, desde entonces, se han fotografiado miles de sprites y se han filmado desde tierra, desde aviones y desde el espacio.
Los chorros azules son lo que parecen: haces de energía azul que salen disparados de la cima de una tormenta eléctrica hacia el cielo circundante. Pero, a pesar de su sencillo nombre, son uno de los fenómenos luminosos transitorios más misteriosos, ya que no están directamente asociados a los rayos entre nubes y tierra y no están alineados con el campo magnético local. Cuando las rayas azules y blancas brillantes emergen de una nube, se extienden hacia arriba en conos estrechos, abriéndose gradualmente en abanico y disipándose a alturas de unos 50 kilómetros. Los chorros azules sólo duran una fracción de segundo, pero han sido presenciados por pilotos e incluso grabados en vídeo.
Los elfos, al igual que los sprites, se producen sobre una zona de rayos activos entre nubes y tierra, y también se encuentran en la ionosfera. Estos discos brillantes, que se expanden rápidamente, pueden extenderse a lo largo de 300 millas, pero duran menos de una milésima de segundo, lo que dificultaría su detección incluso si no hubiera una tormenta eléctrica en su camino. La NASA descubrió los duendes en 1992, cuando una cámara de vídeo con poca luz del transbordador espacial grabó uno en acción, y los científicos creen que están causados por un pulso electromagnético disparado desde una tormenta eléctrica hacia la ionosfera.
Seguridad ante los rayos
En los últimos 30 años, han muerto más estadounidenses por rayos al año que por huracanes o tornados, pero como las muertes se reparten en más tiempo y distancia, es «el peligro meteorológico más subestimado«, según la NOAA. Por alguna razón, mueren muchos más hombres que mujeres a causa de los rayos: desde 2006, más del 78% de las víctimas mortales de los rayos en Estados Unidos eran hombres. Los rayos también son más frecuentes y graves en ciertas partes del país, especialmente en Florida, Texas y otros estados cercanos al Golfo de México.
Los rayos que caen sobre la tierra pueden atacar a las personas de varias maneras. Estar al aire libre durante una tormenta -o 30 minutos antes o después de una- no es una buena idea, como tampoco lo es estar cerca de algo alto como un árbol o un poste. Pero lo ideal es que estés dentro, de todos modos.
El mejor lugar para estar es un edificio con tuberías y cableado eléctrico, ya que conducen la electricidad mejor que un cuerpo humano. Las estructuras con aberturas expuestas no son seguras, incluyendo cobertizos, cocheras, refugios de picnic, banquillos de béisbol y estadios al aire libre. Si te quedas atrapado en el exterior, intenta subirte a un vehículo metálico cerrado con las ventanillas subidas, evitando los vehículos con cabina abierta, como los descapotables, los carros de golf, los tractores o la maquinaria de construcción.
Las piscinas son notoriamente peligrosas durante las tormentas eléctricas porque el agua conduce la electricidad con mucha facilidad. Junto con el metal, otro de los principales conductores, el agua también puede ayudar a que los rayos invadan nuestras casas y negocios, dejándolos entrar a través de las tuberías y los sistemas eléctricos. El rayo puede golpear el edificio directamente o viajar a través de las líneas eléctricas, electrocutando potencialmente a cualquiera que se esté duchando, usando un ordenador o hablando por teléfono en ese momento (las líneas terrestres son el principal riesgo; los teléfonos móviles suelen ser seguros de usar en una tormenta). Incluso si no se esperan tornados, la parte más segura de un edificio es el interior, lejos de las ventanas, el agua y los aparatos eléctricos.