Los relámpagos pueden iluminar el cielo en un destello brillante y tomar una variedad de formas, pero si tuvieras que dibujarlo, casi seguro que dibujarías un zigzag. Pero, ¿qué le da a los rayos esta forma de rama? ¿Por qué los rayos zigzaguean por el cielo, en lugar de descargarse en línea recta entre una nube de tormenta y el suelo?
Muchos de los mecanismos de los rayos siguen siendo un misterio, aunque los investigadores están comenzando a desentrañar la razón detrás de la tortuosidad de los rayos. «Sabemos todo acerca de la mayoría de las cosas en Tierra — los científicos pueden predecir [lunar and solar] eclipsa en una fracción de segundo», Juan Lowke (se abre en una pestaña nueva), físico de la Universidad del Sur de Australia y autor principal de un estudio que investiga el «patrón escalonado» de los rayos, dijo a WordsSideKick.com. «Pero todavía hay grandes misterios sobre los viejos rayos comunes».
En el estudio, estudio publicado en diciembre de 2022 en el Journal of Physics D: Física Aplicada (se abre en una pestaña nueva)Lowke y sus colegas sugieren que el patrón en zigzag característico de los relámpagos es causado por una forma altamente conductora de oxígeno que se acumula irregularmente a medida que el rayo se desplaza hacia el suelo, a veces a grandes distancias.
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Fotografías extremadamente rápidas de relámpagos muestran que un relámpago está precedido por «líderes» de aire ionizado (cargado eléctricamente) que se ramifican desde el fondo de una nube tormentosa, dijo. En la mayoría de los casos, estos líderes son demasiado débiles para ser vistos a simple vista.
Son estos líderes, no el rayo final, los que forman el patrón escalonado, dijo Lowke.
El aire generalmente actúa como un aislante, pero los líderes crean regiones con altas concentraciones de una forma especial de oxígeno altamente conductor llamado «oxígeno delta singlete», es decir, moléculas de oxígeno con un estado de energía más bajo de lo normal.
Cada «zig» (o «zag») de un líder, un «paso» que mide aproximadamente 165 pies (50 metros) de largo, es causado por la descarga de una carga eléctrica en dicha región, dijo Lowke.
Los poderosos campos magnéticos del último paso crean casi instantáneamente moléculas de oxígeno delta singlete adicionales a partir de las moléculas de oxígeno regulares en la atmósfera, y las concentraciones de este oxígeno altamente conductivo pueden ramificarse en todas las direcciones desde donde termina el paso, explicó.
El líder se descarga a través de pasos sucesivos en aproximadamente una millonésima de segundo, cada uno seguido de un fugaz período «oscuro» donde las fotografías no muestran ninguna descarga visible y finalmente golpea el suelo o un objeto alto conectado a él. Ese impacto resulta en lo visible (y muy fuerte) «golpe de retorno» del rayo durante aproximadamente una milésima de segundo, viajando de regreso a lo largo del camino en zigzag del oxígeno delta singulete altamente conductor, dijo. Los otros líderes pierden su cargo en este punto y desaparecen.
Una mejor comprensión de cómo funcionan los rayos puede ayudar a las estructuras y a las personas a sobrevivir a las tormentas eléctricas, dijo Lowke. Por ejemplo, puede informar la colocación de pararrayos en objetos altos como edificios, mástiles de radio y superestructuras de barcos.
Entre las preguntas persistentes sobre los rayos está qué los causa. Aunque los científicos ahora asumen que los rayos son electricidad estática creada por el movimiento de las partículas de hielo en las nubes de tormenta, eso no se sabe con certeza, dijo Lowke.
«Es un tema increíblemente interesante», dijo. «Los misterios no han sido reconocidos y no son conocidos por el público en general».
