EL RAYO.

El rayo es una descarga eléctrica. En general, las partes superiores de las nubes de tormenta poseen carga positiva, mientras que en las partes centrales predominan las cargas negativas. La región de máxima intensidad de campo eléctrico se halla entre ambas zonas de distinta polaridad.

Un rayo es una descarga eléctrica que se produce entre una nube de lluvia y un relámpago entre dos de estas nubes. La descarga es visible con trayectorias sinuosas y de ramificaciones irregulares, a veces de muchos kilómetros de distancia. No se conoce por completo el modo en el que se cargan las nubes de electricidad, pero la mayoría tienen carga negativa en la base y positiva en la cima. Como quiera que se forme, la carga negativa en la base de la nube induce otra positiva en la tierra situada debajo que actúa como la segunda placa de un condensador gigante. Cuando el potencial eléctrico entre dos nubes o entre una nube y la tierra alcanza una magnitud suficiente (unos 10.000 V por cm), el aire se ioniza a lo largo de una trayectoria estrecha, y se produce el destello de un relámpago. Muchos meteorólogos creen que esta es la forma en la que la carga negativa es transportada hacia el suelo y que así se mantiene la carga negativa total de la superficie de la Tierra.

Existe una nueva teoría sugiere que la polarización eléctrica de las nubes puede ser la causa de la precipitación y no una consecuencia de ella; asimismo postula que el potencial eléctrico existente entre la ionosfera —capa superior de la atmósfera— y la tierra induce la polarización. Según esta teoría, el flujo ascendente de aire caliente a través de una nube lleva consigo partículas con carga positiva que se acumulan en la cima de la nube y que atraen cargas negativas de la ionosfera. Estas son conducidas hacia la base de la nube por corrientes descendentes poderosas en la periferia de la nube; así se evita que las cargas opuestas se neutralicen unas con otras. Quizás el 90% de todos los rayos que van desde las nubes hasta el suelo son negativos; el resto son destellos positivos. Con menor frecuencia se pueden producir rayos desde la tierra hacia las nubes, en particular desde cumbres de montañas o desde objetos altos como las antenas de radio.

Estudios con cámaras de alta velocidad han mostrado que la mayoría de los destellos de rayos son sucesos múltiples compuestos de hasta 42 'rayos' principales, cada uno de los cuales está precedido por un rayo guía. Todos siguen una trayectoria ionizada inicial que puede ramificarse junto al flujo de corriente.

De una manera física se puede decir que un rayo es la reacción eléctrica causada por la saturación de cargas electroestáticas que han sido generadas y acumuladas progresivamente durante la activación del fenómeno eléctrico de una tormenta.Durante unas fracciones de segundos, la energía electroestática acumulada se convierte durante la descarga en energía electromagnética (el relámpago visible y la interferencia de ruido), energía acústica (trueno) y, finalmente calor. El fenómeno rayo se representa aleatoriamente a partir de un potencial eléctrico atmosférico (10/45 kV), entre dos puntos de atracción de diferente polaridad e igual potencial para compensar las cargas.

La densidad decarga del rayo es proporcional a la saturación de carga electroestática de la zona. A mayor densidad de carga, mayor es el riesgo de generar un líder y a continuación una descarga de rayo.

El líder o guía escalonada (Step Leader) es el trazador que guiara la descarga del rayo a la zona donde se genere. El rayo tiende a seguir un camino preparado, es la representación de la concentración de transferencia de electrones (10.000 Culombios por segundos) en un punto concreto para compensar las cargas electroestáticas de signos opuestos. Durante su generación y en función de la transferencia de carga, el fenómeno se puede representar (Efecto Corona ) en forma de chispas eléctricas generalmente de color verde-azul y con fuerte olor a ozono ( ionización del aire). No es constante ni estable y puede viajar y moverse en función de los puntos calientes de ionización (fuego de Sant Elmo). Cuando se visualiza este fenómeno, el campo eléctrico de alta tensión es tan grande que los pelos de la piel se ponen de punta hacia arriba y la descarga de rayo se puede representar.

COMO FUNCIONA EL RAYO.

La nube de tormenta de tipo cúmulo-nimbus es la fuente de la producción de los rayos.

Las turbulencias atmosféricas engendran una separación de las cargas positivas (parte superior) y negativas (parte inferior de la nube). Cuando se alcanza el límite disruptivo, esta separación provoca descargas eléctricas ya sea entre nubes (relámpagos) o bien entre la nube y el suelo (rayos).

1.Una predescarga (trazador) se escapa de la base de una nube.

2. La Progresión del trazador por saltos sucesivos se ramifica como ramas de árboles, cada una de ellas busca el camino mas fácil (mejor conductividad) hacia el suelo (velocidad media de 0,15 m/s).

3. Al acercarse al suelo, crece importantemente el campo eléctrico del suelo en la vertical del trazador.

4.Cuando se alcanza el umbral de ionización del aire unos efluvios (pequeñas ramas ascendentes) se escapan del suelo o de las estructuras (casas, árboles) y que pueden transformarse en descargas ascendentes positivas.

5. El efluvio más cercano y que avanza más rápido se une al trazador: establecimiento del canal ionizado. Allí desaparecen las demás ramificaciones quedando un solo canal.

6. Subida de las cargas de polaridad contrarias al suelo (return stroke) hacia la nube: fenómeno luminoso.

En el espacio de 0,2 a 1 segundo, se pueden intercambiar varios arcos en retorno (rayos), con una velocidad de propagación del orden de 106 m/s.

ALGUNOS VALORES DE REFERENCIA DEL FENÓMENO RAYO:

Estos valores no nos determina exactamente cuales son los parámetros fijos del rayo para poderlo catalogar, sino todo lo contrario, los valores son completamente variables, de ellos dependen complejos sistemas de enlaces químicos-eléctricos atmosféricos y terrestres naturales que intervienen antes, durante y después de la descarga del rayo.

El estudio constante del fenómeno rayo es evidente,aunque no siempre posible, es aconsejable trabajar con la primera fase de formación del rayo, para evitar su carga.

Tensión entre nube y un objeto a tierra		1.000 a 1.000 millones de voltios
Intensidades de descarga		5 a 300 millones de Amperios.
di/dt		7.5kA/s a 500kA/s.
Frecuencia		1 K Hz a 1 M Hz .
Tiempo		10 Microsegundos a 100 Milisegundos.
Temperatura superior a		27.000 grados Centígrados.
Propagación		340 metros por segundo.
Campo electroestático por metro de elevación sobre la superficie de la tierra		10 kV.

TIPOS DE RAYOS:

Los rayos se pueden clasificar de acuerdo a su inicio y destino en:

Nube a cielo o "duendes", que son descargas hacia la atmósfera, más arriba de las nubes.

Nube a Tierra, los más típicos y espectaculares (y peligrosos, por supuesto).

Intranubes, es decir dentro de una misma nube. Aparecen como relámpagos con algunos truenos.

Internubes, de una nube a otra, con grandes truenos.