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30/07/2025

Cómo nacen los rayos: el nuevo hallazgo que explica paso a paso las tormentas eléctricas

Fuente: telam

Una investigación reciente revela cómo la energía acumulada en el aire durante estos eventos meteorológicos desencadena una reacción en cadena de partículas que da origen a los impresionantes destellos que iluminan el cielo

>La física atmosférica estudia fenómenos eléctricos extremos como los La búsqueda de una teoría robusta abrió múltiples caminos, pero hasta ahora faltaba una explicación integral y cuantitativa que conectara estos episodios eléctricos. Un equipo internacional de científicos, liderado por Victor P. Pasko desde la Universidad Estatal de Pensilvania, publicó recientemente un El estudio muestra que el efecto fotoeléctrico, un proceso en el que la luz libera electrones de los átomos al chocar con ellos, es clave para entender cómo se desarrollan los increíbles fenómenos eléctricos que ocurren en las tormentas.

Durante una tormenta, los campos eléctricos muy intensos aceleran electrones a gran velocidad. Cuando estas partículas chocan contra las moléculas que forman el aire, como el nitrógeno y el oxígeno, producen fotones de alta energía (como rayos X y rayos gamma). Parte de estos fotones se mueven en sentido contrario a los electrones y, cuando el aire los atrapa, provocan que surjan nuevos electrones muy energéticos, gracias al efecto fotoeléctrico. De esta manera, se genera una especie de efecto dominó donde cada interacción contribuye a que la cantidad de electrones crezca rápidamente.

El mecanismo propuesto también ayuda a explicar diferentes tipos de pulsos eléctricos que los científicos identificaron dentro de las tormentas, como los pulsos de ruptura inicial (IBPs), los eventos bipolares estrechos (NBEs) y los pulsos energéticos en nube (EIPs).

Los IBPs son pequeñas descargas que preceden a los rayos, los NBEs son pulsos eléctricos muy rápidos y potentes que, a simple vista, a menudo pasan desapercibidos, y los EIPs son versiones más intensas de los IBPs. El hallazgo muestra que todos estos fenómenos, aunque se vean diferentes, son manifestaciones de un mismo proceso físico.

El avance se sustenta en simulaciones completamente dependientes del tiempo, es decir, modelos computacionales que reproducen el desarrollo de los fenómenos eléctricos segundo a segundo como ocurren en la atmósfera real. Utilizan datos de observaciones aéreas y desde tierra para validar las hipótesis propuestas.

La nueva descripción del inicio de los rayos y la producción de TGFs representa un paso trascendental para la física atmosférica y la meteorología. El modelo desarrollado por los investigadores no solo explica cómo se originan estos fenómenos eléctricos, sino que aporta una herramienta fundamental para comprender su variabilidad bajo distintas condiciones del ambiente, como la altitud y la densidad del aire.

Esto es posible gracias a las leyes de similitud derivadas del estudio. Son reglas matemáticas que permiten relacionar los resultados de las simulaciones con diferentes escenarios atmosféricos. Por ejemplo, establecen cómo cambian el tiempo de desarrollo, el tamaño del área afectada, la intensidad del campo eléctrico y la emisión de rayos gamma a medida que la densidad del aire disminuye o la altitud aumenta. Así, es posible anticipar cómo serán los eventos eléctricos en diversas regiones del planeta a partir de las mismas bases físicas encontradas en el modelo.

Fuente: telam

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