¿Sabías cómo... se producen las tormentas y los rayos?

Las tormentas constituyen uno de los ejemplos más claros y espectaculares de los cambios de humedad en la atmósfera. Una tormenta es una nube de corta duración con un gran desarrollo vertical que va acompañado de truenos y rayos.

 

El desarrollo de una tormenta depende de la inestabilidad atmosférica. En esta situación de inestabilidad, una masa de aire que comience a desplazarse hacia arriba sigue un movimiento vertical acelerado. Esto da lugar a que el aire húmedo y caliente se desplace hacia arriba y el aire frío y seco hacia abajo, produciendo así una nube convectiva que comienza como un cúmulo y acaba como un cumulonimbo. Estas nubes son muy densas y alcanzan un tamaño vertical de varios kilómetros, lo que produce el típico color grisáceo de las nubes tormentosas.

El origen de este tipo de nubes puede ser muy variado: el fuerte calentamiento de ciertas zonas de la superficie terrestre o la elevación del aire por las montañas pueden ser factores que originen la aparición de fenómenos tormentosos. La importancia del calentamiento de ciertas zonas en el origen de las tormentas, queda de manifiesto en el hecho de que la mayoría de las tormentas se producen a mediodía o primeras horas de la tarde, que coinciden con las horas de mayor calentamiento de la superficie terrestre.

A parte de las precipitaciones en forma de fuertes chubascos y granizo a que dan lugar las tormentas, el fenómeno más espectacular es, sin duda, la producción de rayos. Estas descargas eléctricas son consecuencia de la separación de cargas eléctricas que tiene lugar en el interior de una nube tormentosa.

 Dentro de un cumulonimbo se produce una fuerte corriente vertical que arrastra partículas de agua hacia arriba que interaccionan con los cristales de hielo que se forman en su interior. Esto produce una separación de carga eléctrica que da lugar a una concentración de carga positiva en los cristales más fríos situados en la parte alta de la nube y una concentración de carga negativa en la parte inferior de la nube. Cuando la concentración de carga eléctrica es suficiente se produce una descarga eléctrica que da lugar al rayo. Los rayos pueden producirse entre la nube y el suelo, entre distintas partes de una nube o bien entre nubes.

 

La causa de que pueda producirse un rayo entre una nube y el suelo es que la base de una nube tormentosa está cargada negativamente y puede inducir, localmente, un exceso de carga positiva en el suelo. Esto da lugar a un intenso campo eléctrico (del orden de unos 10000 V/m), que origina una descarga eléctrica: el rayo.La primera fase de la descarga es el transporte de carga negativa desde la nube hasta el suelo. Esta corriente se encuentra con una corriente de retorno que transporta carga positiva desde el suelo hasta la nube. En este momento se produce un cortocircuito entre la nube y el suelo que da lugar a una corriente de cargas negativas hacia el suelo y cargas positivas hacia la nube, hasta que se agotan temporalmente.Estas corrientes provocan un destello (relámpago) que dura aproximadamente 0,2 segundos. El calentamiento y explosión expansiva del aire cercano a la trayectoria del rayo, provoca ondas sonoras de gran intensidad que provocan el trueno.