Investigadores del Inpe de Brasil develan por que los rayos se ramifican y centellean

Los análisis de las primeras imágenes en súper slow motion de estos fenómenos luminosos en su variante ascendente permitieron detectar la pista de una posible explicación referente al diseño de ciertas estructuras tras la bifurcación de las descargas eléctricas en la atmósfera

Por Elton Alisson | Agência FAPESP – Científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciais (Inpe) de Brasil, en asociación con colegas de Estados Unidos, Inglaterra y de Sudáfrica, registraron por primera vez la ramificación y la formación de estructuras luminosas producidas por rayos.

Al analizar las imágenes capturadas en cámara lenta –súper slow motion–, lograron develar por qué los rayos se bifurcan y, en ocasiones, forman acto seguido estructuras luminosas que los ojos humanos interpretan como objetos centellantes.

Los resultados de este estudio, que contó con el apoyo de la FAPESP, salieron publicados en la revista Scientific Reports.

“Logramos concretar la primera observación óptica de estos fenómenos para hallar así una posible explicación acerca de por qué los rayos se bifurcan y centellean”, le dice a Agência FAPESP Marcelo Magalhães Fares Saba, investigador del Grupo de Electricidad Atmosférica (Elat) del Inpe y coordinador del proyecto.

Los investigadores registraron con cámaras de video digitales de alta velocidad más de 200 rayos ascendentes –que parten de estructuras altas en la superficie y se propagan en dirección hacia las nubes– durante tormentas de verano en São Paulo y en Dakota del Sur, en Estados Unidos, entre 2008 y 2019.

Los rayos ascendentes fueron disparados por otras descargas eléctricas, siguiendo un patrón de formación de este tipo de rayos menos comunes que los descendentes –que bajan desde las nubes y tocan el suelo– descrito por el mismo grupo de investigadores del Inpe en el marco de un estudio anterior (lea más en: https://agencia.fapesp.br/31961). 

“Los rayos ascendentes se inician desde la punta de una torre o de un pararrayos de un edificio alto, por ejemplo, como consecuencia de la perturbación del campo eléctrico de la tormenta causada por un rayo descendente que se surja a una distancia de hasta 60 kilómetros”, explica Magalhães Fares Saba.

Si bien las condiciones de observación fueron muy similares, se observaron formaciones de estructuras luminosas en tan solo tres rayos ascendentes, registrados en Estados Unidos. Esos tres rayos ascendentes estaban formados por una descarga líder positiva, que se propaga en dirección hacia la base de la nube.

“La ventaja de registrar imágenes de esos rayos ascendentes radica en que es posible visualizar toda la trayectoria de las líderes positivas, desde el suelo hasta la base de la nube. Una vez dentro de la nube, ya no es posible observar la descarga”, remarca el investigador.

Los científicos constataron que en el extremo de la descarga líder positiva existía otra descarga más tenue, con una estructura parecida con la de un pincel. “Observamos que esa descarga, denominada pincel corona, puede bifurcarse y definir la trayectoria del rayo y su ramificación”, afirmó Magalhães Fares Saba.

Cuando la ramificación es exitosa, el rayo puede avanzar hacia la derecha o a hacia la izquierda. Cuando la ramificación no tiene éxito, la descarga corona puede dar origen a segmentos de escasa longitud y tan brillantes como el rayo.

Esos segmentos aparecen por primera vez algunos milisegundos después de la división del pincel corona y pulsan a medida que el rayo se propaga en dirección hacia las nubes, tal como lo revelaron las imágenes.

“Los centelleos constituyen repetidas tentativas de comienzo de una ramificación que falló”, dice Magalhães Fares Saba. De acuerdo con el investigador, esos “parpadeos” pueden explicar por qué los rayos suelen exhibir varias descargas. Pero a esta teoría aún deberá comprobársela.

Puede leerse el artículo intitulado “Optical observation of needles in upward lightning flashes” (DOI: 10.1038/s41598-020-74597-6), de Marcelo Magalhães Fares Saba, Amanda R. de Paiva, Luke C. Concollato, Tom A. Warner y Carina Schumann, en la revista Scientific Reports, en el siguiente enlace: https://www.nature.com/articles/s41598-020-74597-6.