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Cómo se forman los rayos

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Cómo se forman los rayos

 

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En una tormenta eléctrica, las nubes están cargadas como si se tratasen de capacitores gigantes en el cielo (para más información sobre qué son los capacitores leer el artículo titulado: Qué son los capacitores). La parte de arriba de la nube está cargada positivamente y la parte de abajo negativamente (para más información acerca de qué son las cargas eléctricas leer: Curso de electrónica). Cómo es que la nube se carga eléctricamente todavía no está bien claro en la comunidad científica, pero la siguiente es una de las causas más probables.

Durante el proceso del ciclo de agua explicado anteriormente, mientras el vapor de agua va ascendiendo y perdiendo temperatura se va concentrando, y la humedad se va acumulando en la atmósfera. Esta acumulación de humedad es lo que vemos como una nube en el cielo. Las nubes pueden contener millones y millones de gotitas de agua y hielo suspendidas en el aire. Mientras el proceso de evaporación y condensación continúa, estas gotitas de agua y hielo de la nube colisionan con más humedad de vapor que viene de abajo en ascenso y que se encuentra a su vez en proceso de condensación según va aumentando su altura. Por otro lado ese vapor de agua en ascenso también puede chocar con las gotitas de agua o agua nieve que van cayendo por efecto de la gravedad tras su condensación o que se encuentran en la parte de abajo de la nube a punto de caer. La importancia que tienen estos choques o colisiones entre el vapor ascendente y las gotitas de agua o agua nieve ya condensadas es que los electrones del vapor son arrancados creando una carga positiva en el mismo que termina ubicándose en la parte de arriba de la nube cuando se detiene su ascenso. Las gotas de agua ya condensadas que se encuentran en la parte de abajo de la nube, a punto de caer en cualquier momento, toman esos electrones y quedan cargados negativamente (los electrones tienen carga negativa, para más información leer: Curso de electrónica).

Esto genera una diferencia de carga entre la parte de arriba y de abajo de la nube, ya que los electrones arrancados del vapor en ascenso, tras chocar con las gotas de agua de la parte de abajo de la nube, saltan a dichas gotas, cargándolas negativamente. Mientras tanto el vapor en ascenso que pierde los electrones, queda cargado positivamente, llevando consigo dicha carga positiva hasta la parte de arriba de la nube, donde su ascenso se detendrá ya que habrá perdido suficiente energía térmica y comenzará su proceso de condensación dentro de la nube. De esa manera la parte de abajo de la nube quedará cargada negativamente y la parte de arriba positivamente.

Además de las colisiones, el efecto de congelamiento de la humedad en ascenso juega un papel importante. Mientras dicha humedad llega a zonas de bajísimas temperaturas en la parte de arriba de la nube y comienza a congelarse, las partes de la misma ya congeladas se cargan negativamente y las partes que todavía son gotitas de agua no congeladas se cargan positivamente. En ese momento de vez en cuando algunas ráfagas de aire internas que van hacia arriba de la nube empujan a las gotitas de agua cargadas positivamente hacia el tope de la nube, mientras que por su propio peso las partes congeladas como cristales de hielo (y cargadas negativamente) caerían hacia la parte de abajo de la nube o continuarían su caída hacia el suelo de la superficie terrestre.

Si se combinan los dos efectos de las colisiones y el congelamiento, y continúa aumentando la diferencia de carga por las millones y millones de gotas que se suman y el continuo proceso de vapor de agua en ascenso, llega un momento que dicha diferencia de carga se hace tan extremadamente grande que si se libera, lo hará soltando una impresionante cantidad de energía acumulada, por su puesto en la forma de un rayo.

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