Formación de una nube de tormenta
La presencia de masas de aire inestables, húmedas y cálidas da lugar a la formación de nubes de tormenta: nubes cumulonimbus.
Este tipo de nubes está muy desarrollada, tanto en sentido horizontal (alrededor de 10 km de diámetro) como vertical (hasta 15 km). Su forma muy característica se compara a menudo con el perfil de un yunque, del cual tiene planos inferiores y superiores horizontales. La existencia en un cumulonimbus de gradientes de temperatura muy importantes (la temperatura puede descender hasta –65°C en la parte superior), conduce a corrientes de aire ascendentes muy rápidas; esto da como resultado una electrificación de las partículas de agua.
En una nube de tormenta típica, la parte superior, hecha de cristales de hielo, generalmente tiene carga positiva, mientras que la parte inferior, hecha de gotas de agua, tiene carga negativa. Por influencia, la parte inferior de la nube conduce al desarrollo de cargas de signos opuestos (por lo tanto positivas en la parte del suelo más cercana).
Los intercambios eléctricos se producen dentro de esta nube, pero también entre diferentes nubes de la misma naturaleza. Luego vemos un rayo.
Sin embargo, el cumulonimbus también se comporta como un gigantesco condensador plano nube-tierra, cuya distancia intermedia suele alcanzar entre 1 y 2 km.
El campo electroatmosférico en el suelo, que es del orden de cien voltios por metro (con buen tiempo), se invierte y puede alcanzar un valor absoluto de 15 a 20 kV/m cuando una descarga al suelo es inminente. . .
Esta descarga cuando se produce se llama rayo .
Formación de un rayo
La observación sin equipo específico no permite discernir las fases de formación de un rayo .
Sin embargo, en la mayoría de las caídas de rayos se producen los siguientes fenómenos:
- Un brillante trazador descendente parte de un punto de la nube y avanza unos 50 m a una velocidad de 50.000 km/s.
- Un segundo trazador descendente parte del mismo punto, sigue el camino anterior con una velocidad comparable, pasa la misma distancia por el punto de parada del primero y desaparece a su vez.
El proceso se repite de esta forma hasta que la cabeza del último trazador llega a unas decenas de metros del suelo.
Tan pronto como la cabeza de un trazador descendente se acerca al suelo, se establece una conexión nube-tierra con los efluvios electrostáticos (efecto corona) del suelo. Entonces se produce un trazador ascendente desde el suelo hasta la nube: este es el fenómeno de cebado.
Nota: La “magnitud” del inicio está inversamente relacionada con la distancia desde la nube de tormenta. Esta es la razón por la que un edificio alto será alcanzado más “fácilmente” por un rayo.
El encuentro de los dos fenómenos (trazador descendente y ascendente) constituye la descarga principal ( rayo ), a la que pueden seguir una serie de descargas secundarias que recorren el canal ionizado por la descarga principal de un único trazador.
En un rayo negativo medio, el valor de la intensidad de corriente se acerca a los 25.000 amperios.
Las fases características de la evolución de un rayo negativo :
1. Descenso del trazador a saltos.
2. Iniciación de trazadores ascendentes.
3. Encuentro entre un trazador ascendente y un trazador descendente mediante saltos y luego flujo de la corriente del arco en retorno.