Clima severo 101
Preguntas frecuentes sobre los rayos
¿Qué son los rayos? El rayo es una chispa gigante de electricidad en la atmósfera entre las nubes, el aire o el suelo. En las primeras etapas de desarrollo, el aire actúa como aislante entre las cargas positivas y negativas en la nube y entre la nube y el suelo. Cuando las cargas opuestas se acumulan lo suficiente, esta capacidad aislante del aire se rompe y hay una rápida descarga de electricidad que conocemos como rayo. (El proceso de descomposición real aún no se comprende bien). La descomposición del aire crea iones y electrones libres que viajan por el canal conductor. Este flujo de corriente iguala temporalmente las regiones cargadas en la atmósfera hasta que las cargas opuestas se acumulan nuevamente.
Los relámpagos de las tormentas eléctricas comienzan en un fuerte campo eléctrico entre cargas opuestas dentro de la nube de tormenta y pueden permanecer completamente dentro de la nube (relámpagos dentro de la nube) cuando las regiones de carga tienen una fuerza similar (equilibradas) o pueden alcanzar el suelo (nube -a tierra) cuando una de las regiones es mucho más fuerte que la otra (desequilibrada).
Los rayos son uno de los fenómenos naturales más antiguos observados en la tierra. Se puede ver en erupciones volcánicas, incendios forestales extremadamente intensos (nubes de pirocumulonimbos), detonaciones nucleares superficiales, fuertes tormentas de nieve, grandes huracanes y, obviamente, tormentas eléctricas. ¿Qué son los destellos de nubes? Un destello de nube es un rayo que ocurre dentro de la nube, viaja de una parte de una nube a otra y algunos canales pueden extenderse hacia el aire limpio. ¿Qué es un «líder escalonado»? Un líder escalonado es el desarrollo del canal de rayos descendente. Los canales de rayos cargados negativamente en particular no se propagan continuamente, sino en «pasos» relativamente cortos en los que el aire que se encuentra adelante se ioniza como múltiples «serpentinas» de baja conductividad. Un transmisor que desarrolla más corriente y mejor conductividad puede convertirse en el siguiente paso que se conecta al canal «líder». ¿Es posible tener truenos sin relámpagos? No, no es posible tener truenos sin relámpagos. El trueno comienza como una onda de choque del canal del rayo en expansión explosiva cuando una gran corriente provoca un calentamiento rápido. Sin embargo, es posible que vea un relámpago y no escuche el trueno porque está demasiado lejos. A veces esto se llama «relámpago de calor» porque ocurre con mayor frecuencia en el verano. ¿Los relámpagos siempre son producidos por una tormenta eléctrica? Las tormentas eléctricas siempre tienen relámpagos (los truenos son causados por relámpagos y no se puede tener una tormenta sin truenos), pero puedes tener un rayo sin una tormenta eléctrica. Los rayos también se pueden ver en erupciones volcánicas, detonaciones nucleares en la superficie y en fuertes tormentas de nieve («nieve de trueno»). ¿Qué causa el trueno? El trueno es causado por un rayo. La luz brillante del relámpago causado por el golpe de retorno mencionado anteriormente representa Esta energía calienta el aire en el canal a más de 50,000 ° F en solo unas millonésimas de segundo. El aire que ahora se calienta a una temperatura tan alta no tuvo tiempo de expandirse, por lo que ahora está en un alta presión. El aire a alta presión luego se expande hacia el aire circundante comprimiéndolo y causando una perturbación que se propaga en todas direcciones lejos del golpe. La perturbación es una onda de choque durante los primeros 10 metros, después de lo cual se convierte en una onda de sonido ordinaria , o trueno.
¿Qué es el rayo seco? El rayo seco es un rayo que ocurre sin lluvia cerca. El Centro de Predicción de Tormentas de la NOAA emite habitualmente pronósticos de rayos secos porque es más probable que este tipo cause incendios forestales. ¿Qué es un «relámpago del azul»? Un «relámpago del azul» es un destello de nube a tierra que generalmente sale del lado de la nube de tormenta, viaja una distancia relativamente grande en aire limpio lejos de la nube de tormenta , y luego se inclina hacia abajo y golpea el suelo. Se ha documentado que estos relámpagos viajan a varias millas de la nube de tormenta. Pueden ser especialmente peligrosos porque parecen provenir de un cielo azul claro.
Un ciclista con casco experimentó un rayo en la cabeza en condiciones de buen tiempo y con un cielo despejado. Se determinó que el rayo probablemente se originó en una tormenta eléctrica que estaba a unos 16 km (aproximadamente diez millas) de distancia y oscurecida por montañas. ¿Los rayos siempre caen sobre el objeto más alto? ¡Nunca digas siempre! Los rayos suelen caer sobre el objeto más alto. Tiene sentido que el objeto más alto tenga más probabilidades de producir serpentinas hacia arriba para conectarse con el líder del rayo descendente.¿Qué tipo de electricidad es un rayo? El rayo es una descarga electrostática acompañada de la emisión de luz visible y otras formas de radiación electromagnética. ¿Cuántos voltios y vatios hay en un rayo? Los rayos pueden tener de 100 millones a mil millones de voltios y contienen miles de millones de vatios. ¿Por qué los rayos positivos se consideran más peligrosos que los rayos cargados negativamente más comunes? No querrás encontrarte con ninguno de los dos, pero los rayos positivos pueden considerarse más peligrosos porque su corriente eléctrica máxima suele ser más fuerte, la duración del destello (continuo) suele ser más larga y su carga máxima puede ser mucho mayor que un impacto negativo. Se cree que la corriente de mayor duración también hace que sea más probable que provoque incendios. ¿Los rayos caen del cielo hacia abajo o del suelo? La respuesta es ambas. Los relámpagos de nube a tierra vienen del cielo hacia abajo, pero la parte que ves viene de abajo hacia arriba. Un destello típico de nube a tierra baja un camino de electricidad negativa (que no podemos ver) hacia el suelo en una serie de chorros. Los objetos en el suelo generalmente tienen una carga positiva bajo una tormenta eléctrica típica. (La carga que se acumula en un área pequeña de la superficie de la Tierra y los objetos en ella está determinada por la carga neta sobre ella, ya que la superficie de la Tierra es relativamente conductora y puede mover carga en respuesta a la tormenta). Dado que los opuestos se atraen, un La serpentina ascendente se envía desde el objeto que está a punto de ser golpeado. Cuando estos dos caminos se encuentran, un golpe de retorno sube hacia el cielo. Es el golpe de retorno el que produce el destello visible, pero todo sucede tan rápido, en unas milésimas de segundo, por lo que el ojo humano no ve la formación real del golpe. Los rayos naturales también pueden desencadenar descargas hacia arriba desde altas torres, como antenas de transmisión. Para obtener más información sobre la nube a tierra (y otros tipos de rayos), visite la página de Clima severo 101: Tipos de rayos. ¿Qué tan caliente pueden hacer los rayos el aire? La energía de los rayos calienta el aire circundante entre 18.000 grados Fahrenheit hasta 60.000 grados Fahrenheit. ¿Qué hace que los relámpagos sean de color en lugar del blanco o azul habituales? Los relámpagos pueden parecer de muchos colores diferentes según lo que la luz atraviese para llegar a los ojos. En las tormentas de nieve, dónde algo raros, el rosa y el verde a menudo se describen como colores de un rayo. La neblina, el polvo, la humedad, las gotas de lluvia y cualquier otra partícula en la atmósfera afectarán el color al absorber o difractar una parte del blanco. luz de un rayo. ¿Cómo se beneficia la Tierra de los rayos? La tierra se beneficia de los rayos de varias formas. Primero, las tormentas eléctricas y los rayos son parte del circuito eléctrico global de la Tierra. Las tormentas eléctricas y las nubes electrificadas son como baterías que hacen que la Tierra tenga carga negativa y la atmósfera tenga carga positiva. Esto mantiene el campo eléctrico de buen tiempo, que está a unos 100 V / m cerca de la superficie. Siempre hay una corriente constante de iones cargados negativamente que fluye hacia arriba desde toda la superficie de la Tierra (e iones positivos hacia abajo desde la atmósfera). Las tormentas eléctricas ayudan a transferir las cargas negativas de regreso a la Tierra (los rayos generalmente tienen cargas negativas). Sin tormentas eléctricas y relámpagos, el equilibrio eléctrico tierra-atmósfera desaparecería en 5 minutos. Los rayos también producen sustancias químicas que producen ozono. ¿Qué le sucede al suelo cuando cae un rayo? Lo que suele suceder cuando un rayo cae sobre el suelo es que fusiona la suciedad y las arcillas en sílices. El resultado es a menudo una roca vítrea (llamada fulgurita) en forma de tubo contorneado. La fulgurita se ha encontrado en todo el mundo, pero es relativamente rara. El color depende de los minerales en la arena que fue golpeada. La forma en el suelo es la forma del camino que siguió la corriente del rayo en el suelo. A menudo también se dañan los pastos a lo largo de este camino.
Los rayos que bajan por el tronco de un árbol convierten el agua en vapor. Si se mete debajo de la corteza en la humedad de la superficie de la madera, el vapor de rápida expansión puede hacer estallar pedazos de corteza y ramas del árbol, y la madera a lo largo del camino a menudo muere. La carga transportada por el rayo se disipa a lo largo del árbol. Superficie de la tierra. Si está cerca de algo que fue alcanzado por un rayo, como un árbol o una cerca, este proceso puede ser muy peligroso ya que toda esta corriente no se disipa instantáneamente. El rayo puede golpear un árbol y luego ramificarse y golpear algo más, o después de que la corriente viaja a través del tronco del árbol, también puede viajar a través del área circundante y hacia cualquier cosa o cualquier persona cercana. Este proceso, sin embargo, es bastante rápido, por lo que el suelo o lo que sea golpeado no sigue siendo eléctricamente peligroso después.
La corriente del rayo puede viajar incluso más lejos a través del agua, cercas de metal, líneas eléctricas o tuberías. La corriente del rayo puede entrar en un edificio y pasar a través de cables o tuberías y dañar todo a su paso.De manera similar, en áreas urbanas, puede golpear un poste o árbol y la corriente luego viaja a varias casas cercanas y otras estructuras y entra en ellas a través de cables o tuberías. ¿Puede un rayo caer dos veces en el mismo lugar? El rayo golpea el mismo lugar (o casi el mismo lugar) más de una vez, contrariamente a la sabiduría popular. Podría ser simplemente una casualidad estadística (es decir, con todos los rayos que ocurren, eventualmente un rayo caerá en algún lugar cerca de un rayo anterior dentro de un corto período de tiempo). También podría ser que algo en el sitio haga que sea más probable que se golpee. Por lo general, cuando un rayo golpea algo en el suelo, el objeto que es golpeado envía un canal débil hacia arriba que se une al destello que se desarrolla hacia abajo y crea la conexión con el suelo. Los objetos más altos tienen más probabilidades que los objetos más cortos de producir el canal ascendente. Pero también es posible que algo que afecte localmente la capacidad del suelo para conducir electricidad (como el contenido de sal o humedad del suelo en ese momento, la presencia o ausencia de rocas, agua estancada, tuberías u otros objetos metálicos en el suelo). suelo), la forma del terreno, la forma de las hojas o ramitas, o cualquier otra cosa podría hacer que un lugar en particular sea más probable que otro lugar cercano de ser golpeado. ¿Cuándo y dónde caen los rayos con mayor frecuencia? Los rayos provienen de una nube cumulonimbus parental. Estas nubes de tormenta se forman donde hay suficiente movimiento de aire hacia arriba, inestabilidad convectiva y humedad para producir una nube profunda que alcanza niveles más fríos que el congelamiento.
Estas condiciones se cumplen con mayor frecuencia en las estaciones cálidas (primavera, verano, principios de otoño). En general, el continente de EE. UU. Tiene una cantidad decreciente de rayos hacia el noroeste. Durante todo el año, la mayor frecuencia de rayos de nube a tierra se encuentra en Florida entre Tampa y Orlando. Esto se debe a la presencia, en muchos días del año, de un alto contenido de humedad en la atmósfera a niveles bajos (por debajo de los 5,000 pies), así como a altas temperaturas superficiales que producen fuertes brisas marinas a lo largo de las costas de Florida. Las montañas occidentales de los EE. UU. También producen fuertes movimientos ascendentes y contribuyen a frecuentes relámpagos de nube a tierra. También hay altas frecuencias a lo largo de la costa del Golfo de México, la costa atlántica en el sureste de los Estados Unidos y tierra adentro desde el Golfo. Las regiones a lo largo de la costa oeste del Pacífico tienen la menor cantidad de rayos de nube a tierra. ¿Cómo se electrifican las tormentas? Las nubes se electrifican cuando las fuertes corrientes ascendentes (alimentadas por la inestabilidad convectiva y la humedad) producen una mezcla de partículas de hielo más grandes (graupel), pequeños cristales de hielo y gotas de agua líquida superenfriada y cristales de hielo a temperaturas inferiores a la de congelación (0 ° C). En este entorno, las colisiones de rebote entre los cristales de hielo graupel hacen que la carga se transfiera entre las partículas. Esto se denomina proceso no inductivo porque no requiere un campo eléctrico preexistente para polarizar las partículas. Los mecanismos físicos exactos no se comprenden completamente, pero implica una transferencia de masa de una partícula a otra, y el signo de carga depende de la temperatura y las tasas de crecimiento de las partículas. El garfio y los cristales adquieren signos de carga opuestos y luego forman regiones de carga separadas a medida que el garfio cae más rápido en la corriente ascendente.
Puede ocurrir un proceso secundario cuando los campos eléctricos aumentan y hacen que la gota se polarice (iones dentro de las gotas impulsadas por el campo eléctrico para oponerse a los lados de la gota). Si parte de la gota se congela en una partícula de hielo y el resto se desprende, el hielo puede capturar una parte de la carga neta de iones de la gota. Esto se conoce como un proceso inductivo, ya que requiere que se produzca un campo eléctrico apreciable. ¿Suceden los rayos durante el invierno? Los rayos ocurren con menos frecuencia en el invierno porque no hay tanta inestabilidad y humedad en la atmósfera como en el verano. Estos dos ingredientes trabajan juntos para crear tormentas convectivas que pueden producir rayos. Sin inestabilidad y humedad, es improbable que se produzcan tormentas eléctricas fuertes.
Durante el invierno, la superficie de la tierra es más fría porque el sol no calienta tanto como para calentarla. Sin temperaturas cálidas en la superficie, el aire cercano a la superficie no se elevaría mucho en la atmósfera. Por lo tanto, los tipos de tormentas eléctricas profundas (de 8 a 15 km de profundidad) que se desarrollan en el verano no se desarrollarían.
El aire cálido se mantiene más vapor de agua. Y, cuando el vapor de agua se condensa en gotas de nube de agua líquida, se libera calor latente que alimenta la tormenta. Por lo tanto, el aire cálido y húmedo cerca de la superficie (y las condiciones adecuadas en el aire para generar mucha inestabilidad) puede provocar una convección profunda, que puede producir descargas de rayos. ¿Qué es thundersnow? Aunque las tormentas eléctricas son menos comunes en el invierno, a veces pueden ocurrir rayos dentro de las tormentas de nieve.Llamado trueno, inestabilidad relativamente fuerte y abundante humedad se pueden encontrar sobre la superficie, como por encima de un frente cálido, en lugar de en la superficie donde puede estar por debajo del punto de congelación. Las tormentas de nieve a veces también se observan aguas abajo del Gran Lago Salado y los Grandes Lagos durante las tormentas de nieve con efecto de lago. ¿Cuántos flashes hay al año? En los 48 estados contiguos, se ha detectado un promedio de 20.000.000 destellos de nube a tierra cada año desde que la red de detección de rayos (NLDN) cubrió todo el territorio continental de EE. UU. En 1989. Además, aproximadamente la mitad de todos los destellos tienen más de una punto de impacto del suelo, por lo que al menos 30 millones de puntos en el suelo se golpean en promedio cada año en los EE. UU. Además de los destellos de nube a tierra, hay aproximadamente de 5 a 10 veces más destellos de nubes que destellos de tierra. ¿Cómo puedo protegerme de los rayos? El Servicio Meteorológico Nacional de la NOAA es una excelente fuente de información sobre la seguridad y los riesgos de los rayos en interiores y exteriores. ¿Cuáles son las probabilidades de ser alcanzado por un rayo? Según el NWS, la probabilidad de que una persona en los EE. UU. año es uno en 1.2 millones. Las probabilidades de ser golpeado en su vida (estimadas en 80 años) son de 1 en 15,300. Puede leer más acerca de dónde provienen estos números en el sitio web del Servicio Meteorológico Nacional. Mucho depende de su exposición , sin embargo. ¡Si hay una tormenta cerca de usted, puede reducir el riesgo de ser alcanzado por un rayo yendo a un buen refugio como un edificio cerrado (ver enlace arriba)! Los momentos más peligrosos de una tormenta pueden ser el comienzo y el final. de producción de relámpagos. Si el primer destello es un CG, vendrá sin ninguna advertencia del trueno anterior. El último destello de una tormenta puede ocurrir muchos minutos después del penúltimo destello, por lo que es importante esperar el tiempo suficiente para condiciones para estar seguro otra vez. ¿Dónde puedo obtener información sobre los rayos que ocurren en mi área? Hay varias empresas que recopilan y archivan estos datos, incluidas Vaisala y Earth Networks, que operan redes en los Estados Unidos. De hecho, compramos datos sobre rayos nosotros mismos (no tenemos los fondos para mantener nuestra propia red) y tenemos reglas estrictas sobre cómo podemos usarlos.