Son 1000 veces más fuertes y brillantes que los rayos normales. Los científicos han encontrado por fin la causa de estos espectaculares destellos de electricidad.
Los estruendosos sonidos y las oleadas de energía iluminada de los rayos han generado durante mucho tiempo desconcertantes preguntas científicas. Y, aunque aún quedan muchas preguntas sobre estos potentes destellos, recientemente se ha dado respuesta a un misterio especialmente importante: cómo se producen los relámpagos más brillantes y fuertes del planeta.
Un rayo medio produce entre 1000 y 5000 megajulios de energía, suficiente para alimentar una bombilla de 60 vatios durante más de seis meses. El término “superrayo” se acuñó en un estudio publicado en 1977 para designar a los relámpagos que atraviesan el cielo con 1000 veces más de luz y energía.
Aunque estos destellos representan sólo una pequeña fracción de todos los rayos que caen, su naturaleza extrema puede ayudar a los científicos a investigar el funcionamiento de las tormentas eléctricas.
En un nuevo estudio, los investigadores descubrieron que la energía de un rayo aumenta drásticamente cuando la zona de carga de una nube, donde se genera el rayo, está más cerca de la superficie de la Tierra.
“Cuando vimos esta correlación, se nos abrieron los ojos de par en par. Pensamos: esto es enorme”, asegura Avichay Efraim, físico de la Universidad Hebrea de Jerusalén y autor principal del estudio. “La alegría de descubrir algo así es el sueño de todo científico”.
Dentro de las nubes de tormenta, que atraviesan una amplia gama de temperaturas y pueden alcanzar hasta 11 millas de altura, las fuertes corrientes ascendentes y descendentes hacen que el hielo y el agua choquen entre sí, dejando algunas partículas cargadas positivamente y otras negativamente. Esto crea un campo eléctrico dentro de la nube, conocido como zona de carga.
“Para que se produzcan rayos tiene que haber hielo”, explica Efraim. “Y este sólo se produce por debajo de cero grados Celsius, en la isoterma cero, el límite inferior de la zona de carga. En algún punto de esta zona se produce la ignición del rayo. Cuando la distancia es menor entre esta zona y los océanos o las mesetas, obtenemos una energía mucho mayor.”
Desenredar el rayo
La investigación de Efraim surgió de un estudio de 2019 que mostró que los superrayos tienden a agruparse en ciertas partes del mundo: el mar Mediterráneo, el noreste del océano Atlántico y una de las mesetas más altas de la Tierra, el Altiplano de Bolivia y Perú.
“Empezamos a pensar qué podría haber en estas tres regiones”. continuó Efraim. “¿Por qué no en otros lugares?”.
En busca de respuestas, los investigadores recopilaron y analizaron datos de un conjunto de detectores de rayos de ondas de radio, que señalaron la hora exacta, la ubicación y la energía de relámpagos seleccionados que se produjeron entre 2010 y 2018. Luego, el equipo utilizó los datos para determinar las condiciones que rodeaban a las tormentas, como la elevación de la superficie terrestre y acuática, la altitud de la zona de carga, las temperaturas de la base y la cima de las nubes y las concentraciones de aerosoles.
Efraim había observado anteriormente que los aerosoles vigorizaban los relámpagos, y al principio pensó que podrían desempeñar un papel en la aparición de superrayos. Aunque descubrió que afectan la frecuencia de los rayos, no desempeñan un papel significativo en su intensidad. Más bien es la distancia entre la zona de carga de una nube y la superficie del planeta la que afecta a la energía de un rayo.
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“Cualquier avance en los superrayos es fascinante. Son muy raros y difíciles de rastrear”, asegura Michael Peterson, científico atmosférico del Laboratorio Nacional de Los Álamos que no participó en el nuevo estudio.
Peterson señala que, aunque hay buenas razones para creer que una menor distancia entre la zona de carga de una nube de tormenta y el suelo produce rayos más fuertes, sobre todo en los Andes, los mecanismos para explicar este fenómeno se basan en modelos. Sin la información de un radar meteorológico u otras mediciones ópticas, sostiene, es difícil descifrar los procesos a pequeña escala dentro de las tormentas.
“Es un problema difícil de resolver porque estos superrayos se producen con muy poca frecuencia, quizá unas pocas veces al año. En el caso de las tormentas oceánicas, podría tratarse de un problema de correlación o de causalidad”, afirma Peterson. “No tenemos muchos datos de referencia para saber cómo surgen, y espero que esta investigación aporte algo al respecto”.
Estudiar los futuros destellos
Efraim señala que comprender la causa de los superrayos será importante para determinar cómo podrían afectar a la sociedad.
“El impacto inmediato es el riesgo sobre la infraestructura, las turbinas eólicas, los barcos, los aviones… cosas que utilizamos”, destaca. “Estas cosas pueden absorber los rayos medios hasta cierto punto, pero los superrayos podrían causar fusión o daños graves”.
La investigación sobre los intrincados efectos del calentamiento global en la actividad de los superrayos sigue siendo una incógnita, pero probablemente será un área de interés en el futuro, considera Efraim. Los mayores niveles de humedad en la atmósfera, que podrían producirse con el calentamiento del planeta, podrían dar lugar a que la zona de carga se forme a mayor altitud, lo que disminuye la frecuencia de los superrayos. A la inversa, los cambios en los vientos y las corrientes en chorro podrían hacer descender una corriente de aire frío hacia el ecuador, donde chocaría con el aire cálido y húmedo y haría descender la zona de carga, creando más superrayos.
“Es muy complicado porque aún no podemos decir con seguridad qué afectaría a qué, pero es algo que sin duda se puede modelizar”, continúa Efraim. “Creo que ése es el impacto de nuestra investigación: hemos encontrado una gran pieza del rompecabezas, y ahora esta información puede aplicarse e incorporarse a los modelos globales”.
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