Una nueva explicación para una de las ocurrencias más extrañas en la naturaleza «“ las centellas
Escrito por Chris Drudge
1 de agosto de 2017
Las explicaciones sobre cómo se forma el relámpago son más diversas que sus características físicas. Sólo una muestra de las teorías sugieren que la bola es una nube de partículas de silicio caliente, una reacción nuclear natural, una alucinación epiléptica inducida por un rayo, un agujero negro en miniatura, un agregado de celulosa y otros polímeros naturales, burbuja de plasma.Foto por Storm Wolf/Flickr
De vez en cuando, dadas las condiciones apropiadas, una pieza pequeña y aproximadamente esférica de la atmósfera que nos rodea se incendiará brevemente. Como se ven mejor a última hora de la noche y no tienen una explicación natural obvia, quizás no es de extrañar que hayan inspirado una rica mitología. Los nombres de bolas de fuego incluyen ignis fatuus, will-o’-the-wisp, luces fantasmas y centellas. Se ha dicho que se ciernen por encima de tumbas, bailan a lo largo de los ríos, señalan la inminente llegada de un terremoto y acechan los pasillos de los aviones. Incluso hoy en día, no tenemos una clara comprensión de cómo se forman y hacen lo que hacen. Lo que no significa que los científicos, bueno, hayan dejado caer la pelota. El científico chino H.-C. Wu recientemente ofreció una nueva explicacion convincente en Scientific Reports.
Algunas bolas de fuego parecen ser los productos de organismos vivos. La descomposición de la materia orgánica, por ejemplo, en pantanos y otros humedales (o incluso una fosa común en un bosque polaco) conduce a la liberación de metano y gases que contienen fósforo como la fosfina, que pueden incendiarse espontáneamente después de encontrar oxígeno en el medio ambiente. atmósfera, produciendo una luz parpadeante suspendida en el aire. Algunos, por otra parte, son eléctricos en origen, chispeando dentro de la tierra durante un terremoto mientras que las rocas tensionadas lanzan una corriente de electrones a la superficie donde, interaccionando con el aire, producen destellos de luz. Todavía otros se forman en la atmósfera, generalmente durante tormentas eléctricas, y van por el nombre del «centella».
La centella viene en la mayoría de los colores del arco iris y rangos de tamaño – de una canica típica de juguete, a esas bolas de ejercicio extra grandes en las que algunas personas se sientan en vez de sillas de la oficina. Puede formarse dentro de espacios cerrados y moverse por las chimeneas y horizontalmente a través de las ventanas cerradas. Además de producir luz, la centella puede emitir chispas y se asocia con silbidos o zumbidos y un olor fuerte e irritante. Típicamente dura sólo unos segundos, brillando con la intensidad de una bombilla de luz doméstica brillante. La naturaleza impredecible y variable de las centellas ha hecho difícil desarrollar una teoría concluyente que explique cómo funciona, pero los relatos de su extrañeza son numerosos y se han publicado durante siglos.
¡Grandes bolas de fuego!: Un grabado de 1901 que representa una centella. Wikicommons
En la primavera de 1963, por ejemplo, el último astrónomo Roger Jennison estaba a bordo de un vuelo nocturno a través de una tormenta cuando presenció la aparición de una bola de luz del tamaño de una bola de baloncesto poco después de que un rayo golpeó el avión. La pelota «salió de la cabina del piloto y pasó por el pasillo del avión», dijo, «manteniendo la misma altura y rumbo por toda la distancia sobre la que podía observarse». En otro caso, una mujer del Reino Unido informó que estaba sentada en casa, «cuando, sin previo aviso, una gran bola naranja, más bien como un durazno grande, pero más naranja y esponjosa en los bordes, llegó a través de la ventana frontal, que estaba cerrada y la cortina que también estaba cerrada. Viajó horizontalmente a la altura de los hombros durante unos 10 segundos y fue inmediatamente seguida por un trueno justo encima de mí, que fue tan fuerte que me tiró de mi silla.
El paso del relámpago de las centellas en hogares vía los mosquiteros y su capacidad de desarrollarse dentro del avión han demostrado ser observaciones desafiantes con las que nos enfrentamos. Las explicaciones sobre cómo se forma el relámpago son más diversas que sus características físicas. Sólo una muestra de las teorías sugieren que la bola es una nube de partículas de silicio caliente, una reacción nuclear natural, una halucinación epiléptica inducida por un relámpago, un hoyo negro en miniatura, un agregado de celulosa y otros polímeros naturales, y una burbuja de plasma alimentada por micro ondas.
Las burbujas de la microonda son el foco del paper de Wu, un científico en la universidad de Zhejiang en Hangzhou, China. Mientras que los investigadores han propuesto previamente que tales burbujas podrían ser formadas por la radiación de microonda emitida de nubes de truenos o maseres atmosféricos, Wu teoriza que las microondas, en cambio, surgen de un montón de electrones acelerados a velocidades que se acercan a la velocidad de la luz cuando la Tierra es golpeada por un rayo. Específicamente, los electrones son acelerados por el fuerte campo eléctrico creado como un canal de electrones que se mueve paso a paso desde la base de una nube hacia el suelo, justo antes del flash brillante que conocemos como un rayo. «En la punta de un rayo que llega al suelo», dice Wu, «se puede producir un racimo de electrones relativista, que a su vez excita la intensa radiación de microondas».
Independientemente de su fuente, las microondas atmosféricas producen plasma al cargar el aire circundante. La radiación ejerce presión suficiente para empujar el plasma hacia afuera en una burbuja, que vemos como una centella. Las microondas atrapadas en el interior continúan generando plasma y así mantienen la burbuja por su breve vida útil. La centella se desvanece eventualmente mientras que la radiación sostenida dentro de la burbuja se disipa. En la ocasión improvisada la burbuja se rompe, las microondas pueden salir hacia fuera y hacer que la bola llegue a un extremo explosivo.
La presencia de microondas y plasma como componentes de las centellas puede explicar varias de sus propiedades. Por ejemplo, las microondas pueden pasar a través de cristales, por lo que las ventanas no impiden la entrada de las centellas. Las microondas también tienden a hacer un ruido audible cuando se encuentran con el oído interno de una persona, y el plasma que producen a su vez generará ozono de olor acre de oxígeno atmosférico.
Lo que distingue la teoría del origen de microondas de Wu es que explica cómo puede aparecer una centella dentro de un avión. Los electrones, siendo minúsculos con respecto a los átomos, son capaces de pasar a través de la envoltura metálica de un avión después de ser acelerados fuera de él a través de un rayo. Las microondas son emitidas entonces por los electrones acelerados adentro donde forman la centella. La vía del electrón-microondas-plasma también explica el tamaño de la centella, ya que la longitud del montón de electrones acelerados por un rayo coincide con los típicos 20-50 centímetros de diámetro de la burbuja de microondas resultante.
Como es siempre el caso para la ciencia, secnecesita hacer más trabajo para consolidar la teoría de Wu. Se basa en simulaciones de partículas, por lo que los experimentos serán necesarios para verificar el mecanismo de plasma de electrones-microondas propuesto por el cual se forma la centella. Esto incluye averiguar una buena manera de crear centellas a través de rayos a petición y luego buscar electrones de alta velocidad, así como microondas.
Si se sostiene, dice Wu, la teoría plantea cuestiones importantes sobre los peligros que plantean los electrones de alta energía y la radiación de microondas que se genera cerca de personas atrapadas en tormentas eléctricas. Solo echa un vistazo a lo que pasó el año pasado en Sioux Falls, Dakota del Sur. Un hombre que filmaba una tormenta de relámpagos captó lo que parece ser una centella cayendo (apenas después de la marca de 36 segundos) en la cámara cerca. «Wow», dice. Entonces una mujer, también observando, responde: «Lo sé, ¿verdad?»