Definición de Rayo

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

Un rayo es una poderosa descarga electrostática que se produce de manera natural cuando se acumulan cargas eléctricas de diferente signo en ciertas regiones de algunas nubes y/o la superficie terrestre. Estas descargas eléctricas generalmente van acompañadas de un destello luminoso conocido como “relámpago” y/o de un estruendo llamado “trueno.

Los rayos son fenómenos que han fascinado y atemorizado a la humanidad desde sus orígenes, y es que es imposible no maravillarse durante una tormenta cuando de repente aparece un rayo cruzando nuestro campo visual. A pesar de que la probabilidad de morir por el impacto de un rayo es demasiado baja, aún muchas tenemos ese temor cuando nos encontramos en medio de una tormenta eléctrica.

¿Cómo se forman los rayos?

Los rayos se originan principalmente en un tipo de nubes conocidas como “cumulonimbos”. Estas nubes se forman cuando el aire más bajo de la atmósfera es más cálido y húmedo que el aire que se encuentra a mayor altitud. Esto hace que exista una diferencia de densidad y de presión entre estas dos zonas, como consecuencia el aire cálido y húmedo asciende rápidamente, y el aire más frío desciende. Es esto lo que la da la clásica forma alargada a este tipo de nubes.

El aire ascendente lleva consigo gotas de agua y pequeños cristales de hielo, mientras que el aire descendente transporta otras partículas. El rápido movimiento del aire provoca que las gotas de agua, los cristales de hielo y otro tipo de partículas colisionen entre sí y generen fricción. Estas interacciones hacen que las gotas de agua y los pequeños cristales de hielo pierdan electrones y adquieran carga positiva, mientras que otras partículas más grandes se cargan negativamente.

Como consecuencia de este proceso se comienzan a acumular cargas eléctricas positivas en la parte superior de la nube y las cargas eléctricas negativas se van concentrando en la parte inferior de la nube. Estas altas concentraciones de cargas eléctricas positivas y negativas hacen que se genere un fuerte potencial eléctrico a lo largo de toda la nube, y el aire que queda en medio de estas dos zonas actúa como un dieléctrico. En este punto la nube se asimila a lo que conocemos como un “capacitor”.

Conforme las cargas eléctricas se van acumulando, el potencial eléctrico va aumentando, hasta que ocurre un fenómeno conocido como “ruptura dieléctrica del aire”. En este punto el aire pierde sus propiedades aislantes, pasa a comportarse como un conductor eléctrico y se ioniza. Cuando esto sucede se crea un camino conductor a través del cual se pueden mover las cargas eléctricas. El plasma generado en el aire libera luz y provoca el fenómeno del relámpago, por otro lado, en el proceso el aire se expande violentamente generando una onda de choque que puede ser escuchada en el trueno.

Si bien aquí hemos explicado cómo se genera un rayo dentro de una nube, muchos de los rayos que se observan caen desde la nube hasta la tierra, o viceversa. Resulta que cuando las cargas eléctricas negativas se acumulan en la parte baja de la nube pueden inducir cargas eléctricas positivas en el suelo. Esto provoca que entre la parte baja de la nube y el suelo se genera una diferencia de potencial, y el fenómeno previamente explicado se repite en esta zona.

Es importante aclarar que los rayos no solo se generan en nubes y en tormentas, sino que también se pueden observar en otro tipo de fenómenos: en las erupciones volcánicas. La rápida expulsión de gases calientes a la atmósfera genera columnas de partículas que pueden cargarse eléctricamente y crear las condiciones propicias para que se generen rayos.

Tipos de rayos

Existen diversos tipos de rayos que se clasifican de acuerdo con el punto en el que inicia la descarga y el punto en el que esta termina. Cabe destacar que esta clasificación se basa en los rayos generados en nubes, sin embargo, podemos identificar estos tipos de rayos en otros fenómenos naturales como lo son las erupciones volcánicas. Estos tipos de rayos son.

– Rayos intranubosos: Son los rayos que ocurren dentro de una misma nube. Este tipo de rayos son los que se observan con mayor frecuencia durante una tormenta.

– Rayos internubosos: Este tipo de rayos comienzan en una nube y terminan en otra nube distinta. Esto ocurre porque las cargas eléctricas entre ambas nubes propician que se generen rayos entre algunas zonas de estas.

– Rayos de nube a tierra: Como su nombre lo indica, este tipo de rayos son aquellos que viajan desde una nube y terminan en tierra. También pueden observarse rayos que comienzan en la tierra y terminan en una nube.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Art. actualizado: Julio 2024; sobre el original de marzo, 2012.

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