Hielo Eléctrico

He aquí algo divertido que puede experimentar en su cocina: Diríjase a la nevera, abra la puerta y saque un cubito de hielo. Después, busque en el congelador algo de escarcha —la pelusa cristalina que suele cubrir sus guisantes congelados. ¿Encontró algo? Frote el cubo de hielo suavemente sobre la escarcha.No sucede nada.

see captionBien, ¿Pues qué esperaba? ¿Un relámpago?

De hecho, es precisamente así como se originan los relámpagos. A miles de kilómetros sobre la superficie terrestre, en las nubes cumulonimbo, pequeños cristales de hielo colisionan constantemente contra bolitas de hielo más grandes. El roce de los dos tipos de hielo actúa como el roce de medias contra la alfombra. ¡Zap! Antes de darse cuenta, la nube crepita con potencial eléctrico —y un rayo explota sobre la superficie.

Parece difícil de creer que un poderoso relámpago, que en su trayecto calienta el aire a una temperatura tres veces mayor que la superficie del Sol, brote de pequeños trozos de hielo. Pero teóricamente así sucede, y de hecho, experimentos de laboratorio han confirmado que se puede generar electricidad a partir de colisiones hielo-hielo.

De todas maneras, suena fantástico. Así que “decidimos comprobarlo”, dice Walt Petersen, científico de relámpagos en el Centro Nacional de Ciencia y Tecnología Espacial en Huntsville, Alabama.

En un período de tres años, Petersen y sus colegas utilizaron el satélite de la Misión de Medidas de Lluvia Tropical (TRMM por las siglas en inglés de Tropical Rainfall Measurement Mission) para observar el interior de más de un millón de nubes. “TRMM cuenta con un radar a bordo para medir la cantidad de hielo en una nube y tiene un detector óptico llamado Sensor de Imágenes de Relámpagos (LIS, por las siglas en inglés de Lightning Imaging Sensor) para contar los destellos de relámpagos”. Comparando el contenido de hielo de una nube con sus destellos, los científicos pueden saber si el hielo y los relámpagos están realmente relacionados.

Y lo están. “Detectamos una fuerte correlación entre el hielo y los relámpagos en cualquier medio ambiente —sobre la superficie, sobre el mar y en las zonas costeras”. A escalas globales, el coeficiente de correlación entre la “densidad de destellos” de relámpagos (cantidad de destellos por kilómetro cuadrado por mes) y el “trayecto del agua de hielo” (kilogramos de hielo por metro cuadrado de nube) excedió el 90%. Incluso se encontraron correlaciones más significativas en la escala más pequeña de las células individuales de tormenta, donde, por ejemplo, casi 10 millones de kilogramos de hielo producirían un destello de relámpago cada minuto.

Diez millones de kilogramos. No se preocupe si no pudo lograr una chispa en su congelador. Se requiere mucho hielo para generar relámpagos.

En una verdadera nube de tormenta, millones de pedazos de hielo colisionan constantemente, empujados por movimientos ascendentes con intervalos de velocidad que van desde 16 hasta 160 kpm (10 a 100 mph). Los diminutos cristales de hielo se cargan positivamente y flotan hacia la parte superior de la nube, mientras que las bolitas de hielo más abultadas (llamadas “graupel” en inglés) se cargan negativamente y caen al fondo. Esta separación genera megavoltios de tensión eléctrica —y como consecuencia, los relámpagos.

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(vía ciéncia@nasa)

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