Asombrosa foto a alta velocidad muestra cómo funcionan los pararrayos
La imagen en detalle se obtuvo 25 milésimas de segundo antes de que el rayo impactara en uno de los edificios. ¿Cómo es la “competencia” entre pararrayos para atraer al rayo principal y mantener a salvo a los edificios?
Con una cámara de alta velocidad, y una buena cuota de azar para utilizarla en el lugar y momento exactos, el físico Marcelo Saba, investigador del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) de Brasil, y el doctorando Diego Rhamon, obtuvieron una imagen única de un rayo, que muestra como nunca antes detalles de las conexiones a los edificios cercanos.
La imagen, fue capturada durante una tormenta en São José dos Campos, Brasil. Según los investigadores, quienes publicaron su análisis en Geophysical Research Letters, la toma muestra un rayo cargado negativamente que se acercaba al suelo a 370 kilómetros por segundo.
¿Qué muestra la secuencia obtenida en la caída del rayo?
Cuando el rayo se encontraba a unos 30 metros del suelo, "los pararrayos y los objetos altos situados en la parte superior de los edificios cercanos produjeron descargas positivas ascendentes, que competían por conectarse con el impacto descendente", explicó Saba en un comunicado.
"La imagen final previa a la conexión se obtuvo 25 milésimas de segundo antes de que el rayo impactara en uno de los edificios", añadió Saba.
Los investigadores utilizaron una cámara que capta 40.000 fotogramas por segundo. El equipo de alta velocidad permitió a los investigadores evaluar el impacto de este tipo de descargas, especialmente cuando no se siguen las medidas de protección adecuadas. En este caso concreto, un fallo en la instalación había dejado al descubierto la zona, y el impacto de una descarga de 30.000 amperios provocó daños considerables.
Rayos: tan cautivantes como amenazantes
Según el comunicado de prensa, se calcula que en promedio solo el 20 % de los rayos entran en contacto con el suelo, y el 80 % restante queda confinado entre nubes. Casi todos los rayos que tocan el suelo son descargas desde una nube hacia la tierra, pero también se producen descargas ascendentes, aunque son poco frecuentes. Los rayos también pueden clasificarse como negativos o positivos en función de la carga transferida al suelo.
"Los rayos pueden alcanzar una longitud de 100 km y transportar corrientes tan fuertes como 30.000 amperios, equivalentes a la corriente utilizada simultáneamente por 30.000 focos de 100 vatios. En algunos casos, la corriente puede alcanzar los 300.000 amperios. La temperatura de un rayo típico es de 30.000 °C, cinco veces la temperatura de la superficie del Sol", explicó Saba.
Debido a la búsqueda de las cargas eléctricas por seguir el camino de menor resistencia hacia el suelo, no la ruta más directa, es que los rayos tienen su característica forma de zigzag. "Su trayectoria viene determinada por las diferentes características eléctricas de la atmósfera, que no es homogénea".
Según el equipo, los pararrayos no repelen ni atraen esas descargas eléctricas, sino que simplemente proporcionan a los rayos una ruta fácil y segura hacia el suelo.
De acuerdo al comunicado, Saba empezó a estudiar sistemáticamente los rayos con cámaras de alta velocidad en 2003, y desde entonces ha creado una colección de vídeos de rayos filmados a gran velocidad que se ha convertido en la mayor del mundo.