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lunes, febrero 20, 2006

Tormenta Eléctrica

Hace un par de semanas, pusieron en la tele una cutrepelícula llamada Tormenta Eléctrica. Era una de estas películas catastróficas de pocos medios, realizadas para la TV. El argumento era sencillo: dos tormentas eléctricas enormes, confluyen en un pueblecito americano, produciendo una megatormenta de proporciones apocalípticas. Es una pena que no la pudiese ver entera, ya que prometía ser una fuente enorme de malaciencia. Así que me tendré que conformar con comentar una escena.

Más o menos al principio de la peli, cuando sólo un adolescente listillo predice lo que se avecina, un rayo cae en un instituto, provocando varias explosiones, descargas y chispas por todos sitios. Antes de caer, se nos muestra durante varios segundos, alternando con tomas del instituto, un rayo perfectamente visible, avanzando casi en horizontal, recorriendo kilómetros y kilómetros, cambiando de trayectoria, y en visión subjetiva (del rayo), que a mí me recordó a los créditos de Agárralo como Puedas (ya sabéis, esas tomas en primera persona, con la sirena, y que se metían en un vestuario, una montaña rusa...). Durante un momento pensé que el rayo se iba a "esconder" un rato tras un árbol, y luego seguir.

Foto de unos rayos cayendo sobre un área urbana¿Cómo se produce un rayo? Lo cierto es que aún no se tiene un modelo preciso. Se sabe que de alguna manera, las nubes se "polarizan", es decir, cargas eléctricas de distinto signo se desplazan a extremos opuestos (normalmente, las cargas negativas se acumulan en la parte inferior y las positivas en la superior, pero puede ocurrir al revés). Esto provoca que en el suelo se acumulen cargas de signo contrario al de la parte inferior de la nube. Cuando la diferencia de potencial eléctrico es suficiente, se produce la descarga.

Lo que sí se sabe es que el rayo sigue el llamado "camino de mínima resistencia". El aire es un mal conductor de la electricidad, es decir, tiene una resistencia eléctrica muy alta. Eso es bastante evidente cuando se corta un cable y deja de circular corriente. La resistencia eléctrica de un medio es directamente proporcional a su longitud. Es decir, cuando más corto sea el recorrido, menor resistencia, por lo que los rayos que caen al suelo, lo hacen normalmente siguiento una trayectoria más o menos vertical. Se han dado casos de rayos que caen a unos kilómetros de la tormenta, pero no a una distancia tan exagerada como la de la película.

Además, hay otro factor importante: la duración del rayo. Normalmente suele ser de un cuarto de segundo. En casos extraordinarios puede llegar a un par de segundos. En la película, la secuencia del rayo avanzando, es mucho más larga.

Y ese es el mayor de los errores. La idea de un rayo avanzando por el aire, durante un rato más o menos largo, hasta que finalmente golpea algo, como si fuera un proyectil. La formación de un rayo tiene varias fases. Primero, como ya he dicho, se crea una diferecia muy grande de cargas entre la nube y el suelo. Después, un grupo de cargas procedentes de la nube (normalmente electrones), se dirige hacia el suelo. A medida que estas cargas eléctricas se acercan al suelo, cargas de signo contrario, procedentes del suelo, ascienden para "encontrarse" con las cargas que descienden de la nube (se dice que puedes sentir cómo se erizan los pelos justo antes de que te caiga un rayo, pero poca gente ha sobrevivido para contarlo).

Cuando los dos grupos de cargas entran en contacto, se produce la brutal descarga eléctrica que todos conocemos. En este momento, las cargas viajan a una velocidad impresionante, aproximadamente un 10% de la velocidad de la luz (30.000 km/s). Además, en este punto, las cargas se desplazan del suelo a la nube, aunque a esa velocidad no podemos apreciarlo, y nos parece que es un fenómeno instantáneo. Se pueden producir varias descargas consecutivas en el mismo rayo, siguiendo la misma trayectoria. A veces ocurren suficientemente espaciadas en el tiempo para que podemos distinguirlas, de forma que vemos un rayo que parece parpadear un poco.

Así pues, la idea de un rayo avanzando amenazadoramente hacia su objetico es imposible. En el momento en el que el rayo se hace visible, la velocidad del mismo es demasiado alta, y además, el desplazamiento es precisamente en dirección contraria.

Como colofón final, en esa misma escena, uno de los efectos devastadores del rayo es un extintor explotando con chispas y... ¡llamas! Me pregunto qué clase de extintores contienen material inflamable, cuando de lo que se trata es precisamente de apagar un fuego.

14 comentarios:

  1. Esto me recuerda un par de clip´s que encontré ayer en google video, sobre arcos electricos.
    http://video.google.com/videoplay?docid=4468957986746104671&q=Switch+Opening
    y
    http://video.google.com/videoplay?docid=-3005249485929960832&q=SWITCH
    no estoy acostumbrado a ver estas cosas así que me parecio impresionante.

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  2. Lo mas cerca que estuve de un rayo fue hace muchos años. Y es cierto que pueden ser horizontales. Este nos pasó por encima, aunque no se decir la altura, yendo a parar al pararrayos del hospital que teníamos al lado. Pero eso si, fué instantáneo, y el trueno simultáneo.

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  3. Seguro que la idea del extintor en llamas la sacron de Los Simpsons, eh?

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  4. Una puntualización: Las únicas cargas eléctricas que viajan en los rayos son electrones. Las cargas electricas positivas no viajan por medios de conducción eléctrica ya que estas son los protones del nucleo atómico, si acaso el desplazamiento de los electrones puede dejar zonas con carga positiva debido a la ausencia de las negativas.

    Si en las nubes se acumulan cargas positivas (ausencia de electrones) la diferencia de potencial hace saltar electrones de la superficie terrestre; se produce un rayo desde tierra.

    Si se acumulan cargas negativas (exceso de electrones) son los electrones de la tormenta los que pasan a tierra produciendose un rayo desde la tormenta al suelo.

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  5. Leyendo la Wikipedia, HyperPhysics y How Stuff Works, me ha parecido entender que no sólo se mueven los electrones, sino las moléculas de aire ionizado. Concretamente, en HyperPhysics hay una secuencia de tiempos que da a entender que cuando la descarga es visible (es la tercera etapa, que llaman "return stroke", que puede traducirse como "golpe de retorno"), y que es precisamente donde se produce la mayor transferencia de energía, el flujo de cargas es de abajo a arriba. Los electrones ya han descendido anteriormente, en parte, en la primera etapa ("stepped leader"), y en principio lo que hacen es "crear" ese camino de mínima resistencia.

    Por cierto, impresionante los vídeos.

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  6. Por supuesto el aire ionizado se desplaza en el campo eléctrico puesto que sufre la fuerza de este campo pero debido a su relación masa/carga (el protón por sí solo ya tiene una masa 1840 veces superior a la del electrón)y a que el electrón se desplaza con mayor libertad este movimiento es despreciable frente al de los electrones. De hecho en cada una de las fuentes que citas se refieren a descargas eléctricas y la conductividad del aire (capacidad de movimiento de los electrones en el medio) como limitador del fenómeno.

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  7. Pues sí, lo que dices tiene mucho sentido.

    Lo que no me cuadra es que en los sitios que he consultado se diga que el rayo visible se produce del suelo a la nube. No creo que se refieran al convenio de que la corriente eléctrica va del polo positivo al negativo, ya que mencionan varias veces a los electrones, y cómo bajan desde la nube. Tampoco parece que se refieran a "huecos" entre los electrones (como ocurre con los semiconductores).

    Será cuestión de buscar más...

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  8. Se te ha escapado un pequeño error. La velocidad de la luz es de 300.000 km/seg (aprox.) y no 30.000 km/seg, como indicas.

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  9. No es un error, habla del 10% de la velocidad de la luz.

    S@lu2

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  10. Muy buena tu explicación sobrel los rayos.

    No vi la peli pero cuando has dicho que el extintor explotaba en llamas no he podido contener la risa.

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  11. En martos, se han electrocutado 65 ovejas con un rayo.
    No tiene mucho que ver, pero bueno, hablando de rayos...
    Lo he colgado en mi blog

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  12. Creo que te pasas en ridiculizar que el rayo se desplazara tanto y se viera,creo que es evidente que es una "licencia" creativa para enfatizar el rayo, y, aunque exagerada, en parte, se le puede disculpar en aras de visualizar el efecto.Asi mismo, los destrozos que produce, y entre ellos el extitor que explota, es parte de este juego visual exagerado pata enfatizar su potencia. Aunque en teoria, si la carga es suficientemente potente,una descarga electrica puede hacer estallar cualquier cosa, incluso las que no son muy conductoras de a electricidad, hasta el aire, que como muy bien dices, es poco conductor, puede estallar si recibe una fuerte carga electrica. Es cuestion de potencia...
    Si que es verdad que la peli era de bajo presupuesto, y puede que en eso estè la razòn de las exageraciones facilonas, al no poder realizarlas mejor, con masmedios. Al prota le llamas "listillo",¿Es listillo el que sabe mas que los demàs de algo? Pues en ese caso tambien lo puedes ser tu,¿NO?.
    Me vi la peli entera. Y me encanta hacer de abogado del diablo.

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  13. hola, me gustaria saber si es posible que exista descarga electrica del suelo a la nube..

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  14. En teoría, es una de las etapas del rayo: el desplazamiento de cargas del suelo a la nube.

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