Cuando hablamos de tormentas, es muy probable que lo asociemos con su elemento más icónico: el  rayo . Se trata de una  descarga de electricidad  que se produce cuando se acumulan las suficientes cargas eléctricas opuestas (positivas y negativas) en las nubes.

El rayo es uno de los fenómenos naturales más fascinantes y espectaculares de la naturaleza. La potente descarga electrostática que representa ilumina el cielo durante las tormentas eléctricas.

Sin embargo, no hay que olvidar que el rayo impacta sobre la Tierra con gran fuerza, y  sin la protección y prevención apropiadas  puede suponer un  importante peligro  para las personas, los animales, los edificios y los equipos eléctricos y electrónicos.

No obstante, existen muchos datos interesantes sobre los rayos que a veces se desconocen. Es popularmente conocido que las formas metálicas y puntiagudas atraen al rayo (de ahí que los pararrayos tengan esa forma). Pero, ¿es esto cierto? ¿Qué más sabemos sobre los rayos?

Si hablamos de magnitudes, los rayos alcanzan números realmente llamativos: picos de corriente de 200.000 amperios y decenas de culombios de carga a una tensión de cientos de millones de voltios. Si lo comparamos con los valores domésticos, en una instalación eléctrica solemos tener 220V y corrientes del orden de amperios. Si una corriente de alrededor de un amperio pasara a través del cuerpo humano provocaría quemaduras muy graves y significaría un alto riesgo de muerte. Aunque, hay que tener en cuenta que la onda del rayo es muy rápida, por eso hay personas que logran sobrevivir al impacto de un rayo.

En cuanto a su temperatura, un rayo puede alcanzar los 30.000°C, es decir, puede ser hasta cinco veces superior a la temperatura de la superficie del Sol. Debido a esto, se comprende que cuando una persona sufre el impacto del rayo, los metales que porta consigo llegan a derretirse.

Cuando se produce un rayo, se genera un sonido muy fuerte asociado a la expansión abrupta del aire que se calienta (trueno), y un destello luminoso en el cielo (relámpago). Si bien estos fenómenos son consecuencia de la misma descarga eléctrica, no ocurren al mismo tiempo. Como la luz viaja mucho más rápido que el sonido (casi 300 mil km/s contra 343 m/s), primero percibimos el efecto lumínico que esclarece el cielo, es decir, el relámpago. Luego podremos escuchar un fuerte estruendo, o sea el trueno. El tiempo que transcurre entre uno y otro, depende de la distancia a la que nos encontremos de la nube donde se genera la descarga. Mientras más lejos estemos, mayor será el retraso. De hecho, este último nos permite estimar qué tan cerca estamos de la nube de tormenta: Si contamos los segundos que pasan entre el relámpago y el trueno, y los dividimos por 3, vamos a obtener una distancia aproximada en kilómetros.   

Es importante resaltar que los rayos nube-tierra no “caen” al suelo, sino que se originan tanto desde la nube como desde la superficie. Esto se debe a que, mientras se acumulan cargas (generalmente negativas) en la base de la nube, cargas de signo opuesto (generalmente positivas) son atraídas hacia el área de superficie que se encuentra por debajo. Entonces, cuando la diferencia de potencial eléctrico es lo suficientemente grande, las cargas opuestas parten a su encuentro, primero desde la nube y luego desde el suelo, hasta que se produce el rayo.

- Tipos de rayos

Según los puntos entre los que se producen el rayo, existe la siguiente clasificación de tipos de rayos:

• Los  rayos Nube-Nube  son los que van de una nube a otra.
• Los  rayos Intra-Nube  son los existentes dentro de una misma nube entre zonas con distinta carga.
• Los  rayos Nube-Aire  son descargas eléctricas hacia la estratosfera.
• Los  rayos Nube-Tierra  son los que se producen desde una nube hacia el suelo. Este tipo de rayo es del que debemos protegernos por el peligro que representan al impactar contra los seres o estructuras que se encuentran sobre la tierra.

- ¿Cómo se forma un rayo?

El rayo se forma debido a una electrificación de las nubes. Las diferencias de temperatura en el interior de la nube generan corrientes de aire ascendentes y descendentes. Las pequeñas partículas de granizo y los cristales de hielo son arrastrados por estas corrientes de aire, chocan entre sí y se cargan eléctricamente. A su vez, el viento transporta las partículas con cargas positivas hacia la parte superior de la nube y las cargas negativas hacia la parte más baja.

Por la influencia de estas cargas, la superficie terrestre debajo de la nube también adquiere carga positiva, lo que genera un campo eléctrico que sigue a la nube.

Debido a que el aire no es buen conductor de la electricidad, la acumulación de cargas debe ser muy grande para que el campo eléctrico sea lo suficientemente fuerte y se pueda formar un rayo. Cuando esto sucede, comienza a crearse un canal de aire ionizado entre la nube y la superficie. Las cargas se atraen mutuamente hasta cerrar el camino y se produce un rápido intercambio entre cargas entre la superficie y la nube. Los elementos metálicos y puntiagudos, si están conectados a tierra, acumulan más carga y por eso se convierten en puntos preferentes de impacto de rayo.

- ¿Por qué suenan los truenos?

El trueno es el efecto acústico del rayo , que se produce porque el calentamiento del rayo provoca una onda de presión ultrasónica.

Cuando el aire a lo largo del canal del rayo se calienta a tan altas temperaturas, se expande y contrae rápidamente, causando el familiar estallido del trueno. Literalmente, podríamos decir que el rayo rompe el aire a su paso.

- ¿Es posible que caiga un rayo si no truena?

La respuesta es que no es posible, el trueno es el resultado directo de un rayo. Si vemos un rayo, pero no escuchamos el trueno, es únicamente porque la descarga se encuentra muy lejos.

- ¿Es posible que caiga un rayo si no llueve?

Aunque de manera frecuente se relaciona la caída de rayos con las tormentas que traen lluvia, puede suceder que no llueva, pero que sí se produzca una tormenta eléctrica sin precipitaciones. Este fenómeno que se conoce como tormenta seca, se produce porque las precipitaciones son poco abundantes y se evaporan antes de aproximarse al suelo.

En ocasiones, las tormentas secas implican un peligro para las personas que se encuentran al aire libre, ya que al no estar lloviendo podrían no tener en cuenta que existe el riesgo de caída de rayo. En este sentido, cabe destacar que muchas de las muertes producidas por impacto de rayos tienen lugar antes de que llegue la tormenta acompañada de lluvia o cuando ha cesado de llover, de nuevo por creerse fuera de peligro. También suponen un gran riesgo de incendios forestales.

- ¿Dónde caen más rayos y por qué?

Los niveles isoceráunicos indican la frecuencia de caída de rayos en un área geográfica. Un mapa isoceráunico puede indicar los días de tormenta o la densidad de descargas por kilómetro cuadrado y año, y en general se representa con líneas de igual valor, semejantes a las líneas isóbaras que se utilizan en los mapas del tiempo.

Los países con mayor nivel isoceráunico son aquellos que registran temperaturas cálidas y un alto grado de humedad, ya que como hemos visto, las nubes de tormenta (cumulonimbos) se forman por la electrización del agua evaporada. Países como Venezuela, la India o la República Democrática del Congo presentan un número de caída de rayos muy elevado si lo comparamos con los medios mundiales, mientras que en los polos la incidencia es mínima.

En este aspecto,  algunos estudios apuntan que el calentamiento global y la contaminación podrían tener como consecuencia el aumento de descargas eléctricas.

No podemos controlar la actividad eléctrica en la atmósfera, por lo que es muy importante que se apliquen los sistemas de protección adecuados para garantizar la seguridad de las personas y las infraestructuras. Hoy en día existen sistemas de detección de rayos recomendados que permiten alertar sobre el riesgo para tomar las medidas preventivas con antelación suficiente.

- Daños producidos por rayos:

Los rayos ocasionan importantes daños y pérdidas en todo el mundo, especialmente en aquellas áreas con mayor frecuencia de tormentas eléctricas y durante los meses de verano. Se calcula que diariamente hay unas 2000 tormentas activas y que caen aproximadamente 40 rayos por segundo en la Tierra, lo que supone en total unos 1200 millones de rayos al año. Algunas investigaciones apuntan que se podría estar produciendo un aumento de las tormentas eléctricas a causa del cambio climático y la contaminación.

Fuente: MGI