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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

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Si un rayo tarda tan poco tiempo en caer, ¿por qué el trueno dura tanto?

Rayos

El rayo de tormenta es una descarga eléctrica, un chispazo descomunal, que surca el aire entre una nube y tierra o entre dos zonas distintas de una nube.  Produce  dos fenómenos simultáneos muy diferentes entre sí: el relámpago, que es un fogonazo de luz,  y el trueno que es un chasquido sonoro. Luz y sonido, dos fenómenos totalmente distintos. En esa diferencia radica la respuesta.

Demos un repaso al origen del rayo para que la explicación sea más comprensible.

Una nube de tormenta típica se forma cuando una bolsa de aire caliente y húmedo se eleva  y se condensa.  En ciertas ocasiones, las corrientes ascendentes son tan fuertes que arrastran las gotas de agua y los cristales de hielo creando una columna nubosa que llega hasta los 15 kilómetros de altura. Son los cúmulonimbos, las nubes de tormenta. A medida que la masa nubosa se eleva, las gotitas de agua, los cristales de hielo y partículas van rozando y chocando unas con otras. Esos rozamientos arrancan los electrones de las partículas y van separando las cargas eléctricas, como sucede al frotar un bolígrafo de plástico con una prenda de lana, el bolígrafo se carga de electricidad  y luego atrae trocitos de papel de carga opuesta.

Las cargas eléctricas se separan y se van acumulando en distintas regiones de la nube. En la cima se junta un ejército de cargas positivas, en el centro otro, aún más numeroso, de cargas negativas y dispersos por zonas de la base y sobre la superficie terrestre se reparten otros enjambres de cargas de distinto signo deseosas de encontrarse de nuevo para recuperar el equilibrio natural.

Todos hemos visto alguna vez una chispa eléctrica. Un soldador eléctrico es un ejemplo muy elocuente. La chispa se produce porque un gran número de cargas de un signo se acumulan en la varilla de soldadura y otras de signo contrario en el material que vamos a soldar. Las cargas tienden a juntarse pero se lo impide el aire que hay por medio. No obstante, cuando los dos objetos se acercan lo suficiente, las cargas saltan atravesando el aire y generan un rayo en miniatura.

En una nube de tormenta se acumula una enorme cantidad de cargas eléctricas de un signo y sobre la superficie terrestre se  acumula una cantidad semejante de signo contrario, ambas deseando juntarse. Cuando la tensión alcanza un límite, salta la chispa. La descarga se mueve rapidísima, a más de 200.000 k/h, por un sinuoso camino, el camino del rayo.  La descarga de energía es tan grande que con ella se podría  iluminar toda Europa en ese pequeño instante.

El camino seguido por un rayo puede ser  muy largo, puede llegar a alcanzar hasta 10 kilómetros, en algunos casos. Cuando un rayo cae, en el estrecho camino por el que circulan las cargas eléctricas la temperatura se eleva muchísimo, puede alcanzar los 30.000 grados centígrados, y todo se ilumina. Nace el relámpago.

La elevación casi instantánea de la temperatura produce una brusca expansión del aire y esa expansión se traduce en un chasquido sonoro: el trueno.

El relámpago es casi instantáneo, apenas dura unas milésimas de segundo y llega a nuestros ojos como un fogonazo de luz que ilumina, a la vez, todo el camino del rayo. El trueno también se genera al mismo tiempo a lo largo de todo el recorrido pero comienza a propagarse mucho más lentamente. Dado que la velocidad del sonido es de 340 metros por segundo, el trueno generado en  zonas más cercanas llega primero a nosotros mientras  el que se crea en las regiones más alejadas va llegando con uno, dos, tres, o más segundos de retraso. Si el rayo cae a tierra en un lugar situado a un kilómetro de nosotros, los primeros sonidos del trueno llegarán con tres segundos de retraso respecto al relámpago, y  si el rayo ha tenido un recorrido de 2 kilómetros desde la nube, el trueno generado por los distintos puntos del camino irán llagando cada vez más tarde y terminará cuando llegue el procedente de la parte más alta, alrededor de 6 segundos después. Además, se suelen producir  reflexiones del sonido en la tierra y en las nubes y esas reflexiones del sonido generan ecos que contribuyen a prolongar el estruendo. Ésta es la razón por la que el retumbar del trueno dura mucho más que el relámpago.  

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