Los meteoros eléctricos o electrometeoros son los fenómenos eléctricos que ocurren en la atmósfera. Su origen se debe a la existencia de carga eléctrica atmosférica y en diferente medida al campo magnético de la Tierra. Entre estos fenómenos, destacan el rayo, las auroras boreales y el fuego de San Telmo.
Rayo y relámpago.
El rayo es un electrometeoro que se presenta brillante, resplandeciente, y casi nunca sigue una línea recta, sino que describe un camino tortuoso para llegar al suelo, como si se tratara de las raíces de un extraño árbol. Pero otras veces se presenta como una lámina de fuego y, en raras ocasiones, como una esfera intensamente iluminada que queda suspendida em el aire. Puede producirse entre dos nubes, en este caso se conoce como relámpago, o llegar desde las nubes a la tierra, denominándose rayo. El rayo es uno de los fenómenos más peligrosos de la atmósfera, su aparición es sólo momentánea, y dura unos pocos segundos, seguida a los poços momentos por un trueno.
Es casi imposible determinar con antelación cuando o donde caerá exactamente un rayo, e incluso su mecanismo de formación es en gran parte un misterio, sobre el que se han enumerado múltiples hipótesis, ninguna de ellas aceptada totalmente por la comunidad científica. Lo que sí se sabe a ciencia cierta es que el rayo es una enorme chispa o corriente eléctrica que circula entre dos nubes o entre una nube y la tierra, puede recorrer kilómetros de distancia desde su origen hasta su desaparición y se origina en los cumulonimbos o nubes de tormenta. En la figura 5 se muestra la imagen de un relámpago.
Figura 5 Rayo nube – nube o relámpago.
Como se produce un rayo.
El rayo es una descarga eléctrica entre dos centros con distinta carga. Es decir, es condición indispensable para que se produzca un rayo que exista un gradiente de potencial eléctrico entre dos regiones de una nube, o entre una nube y el suelo. Pero, ¿cómo llega una nube a cargarse de energia eléctrica? Existen varias teorías que tratan de explicar cómo se produce este fenómeno. En primer lugar, se sabe que las partes superiores de lãs nubes de tormenta poseen carga positiva, mientras que en las partes centrales predominan las negativas. Algunas veces, un pequeño centro cargado positivamente aparece en la lluvia, en la parte inferior de la nube. La región de máxima intensidad de campo eléctrico se halla entre las dos zonas principales de distinta polaridad. En la figura 6 se muestra um esquema de la formación de rayos.
Figura 6 Esquema de la formación de un rayo.
La presencia de cristales de hielo.
Sin embargo, no hay un consenso entre los científicos sobre las condiciones necesarias para que se produzca esta carga eléctrica. Para algunos, sería imprescindible la presencia de cristales de hielo, mientras que para otros, esto no sería necesario. La mayor parte de los meteorólogos opinan que la primera clase de hipótesis es la correcta, puesto que las descargas no se observan, en general, hasta que las nubes no alcanzan un desarrollo bastante notable, con hielo en las capas superiores. En experimentos de laboratorio se ha demostrado claramente el papel que desempeñan lãs partículas de hielo en la electrificación de las nubes. Se ha comprobado que cuando se congelan soluciones diluidas de agua, se originan grandes diferencias de potencial eléctrico entre el agua y el hielo. Mientras el hielo adquiere carga eléctrica negativa el agua retiene carga positiva. Se cree que la formación de los centros de carga en las nubes de tormenta tiene lugar cuando el granizo recoge más agua líquida de la que puede ser congelada al instante. Una vez que se inicia la solidificación, parte del agua que no pasa inmediatamente al estado sólido es arrastrada por la corriente vertical de aire. Las pequeñas gotitas de agua, llevadas hacia arriba, constituyen la porción de carga positiva que corona la nube, mientras que las partículas de hielo más grandes caen hacia alturas menores.
También se ha demostrado que la ruptura de una gota de agua en uma fuerte corriente vertical de aire produce una separación de cargas eléctricas. En este proceso las grandes partículas de agua conservan el signo positivo, mientras que el aire adquiere signo negativo. Esta separación conduce a una polaridad opuesta a la que está asociada con los principales centros de carga de las tormentas, pero explica perfectamente el pequeno núcleo positivo cercano a la base de la nube.
La captura de iones.
Otros meteorólogos físicos sostienen la idea de que la precipitación, y em particular los cristales de hielo, no son necesarios para la formación de los grandes centros de carga en las tormentas. Y aunque sus teorías difieren en principio, ninguna de ellas requiere la presencia de partículas de hielo. Todas están basadas en la captura de iones, diminutas cargas eléctricas en el aire, por parte de las gotitas de nube.
Las variaciones de estas teorías, llamadas de captura de iones, son muchas, y existen evidencias de laboratorio que confirman la efectividad de algunas de ellas. Uno de los más fuertes argumentos de sus defensores es que dicen haber observado relámpagos en pequeñas nubes convectivas en las que no existía hielo. Si esas observaciones pueden ser corroboradas, es evidente que las partículas de hielo no son necesarias y que las teorias de captura de iones se harán más sostenibles.
En general, podemos decir que para que se forme un rayo, el gradiente de potencial eléctrico entre dos regiones de una nube, o entre una nube y el suelo, cualquiera que sea el origen de ese gradiente, debe ser mayor que el valor crítico de unos 10.000 volts por centímetro (la corriente doméstica moderna posee un voltaje de 220 voltios). En estas condiciones, se producirá la necesaria chispa eléctrica, el relámpago y luego el trueno.
El trueno.
Cuando se produce el rayo se origina también el trueno. El calor producido por la descarga eléctrica, calienta el aire y lo expande bruscamente, dando lugar a ondas de presión que se propagan como ondas sonoras. Cuando esas ondas sonoras pasan sobre el observador, éste percibe el ruido denominado trueno. La velocidad del sonido del trueno se propaga más lentamente que la del rayo, a unos 330 metros por segundo, por esta razón el trueno se oye después de desaparecer el rayo. El trueno se debe a que el sonido que se produce a lo largo de todo el recorrido de la descarga eléctrica, puede medir kilómetros de longitud.
Centellas.
Es muy popular la expresión ¡rayos y centellas! Pero, ¿son conceptos iguales? Pues no exactamente, aunque sí comparten la misma naturaleza. Ambos son fenómenos relacionados con las descargas eléctricas. El rayo es una descarga principal, muy potente y destructiva. Es el tronco principal por donde se mueven los chorros de electrones en dirección nubetierra o nube - nube. En cambio, una centella es una rama secundaria que parte del rayo principal, una descarga menos potente que se ramifica del rayo protagonista. Su carga eléctrica es mucho menor y de alcanzar a alguien no suele producirle la muerte, aunque sí lesiones graves, como sordera, infartos, parálisis, quemaduras, etc. Se sobrevive a las centellas, no a los rayos. Son muchos los montañistas que habiendo dicho que les cayó un rayo encima no saben que en realidad fue una centella o quizás un rayo que cayó varios metros lejos de ellos.
