El misterio de las centellas (1269)

El misterio de las centellas (1269)

Producción de bolas de fuego artificiales por rayos disparados por cohetes.

Hiroshi Kikuchi

Universidad Nihon, Tokio, Japón

En un artículo anterior [1], “‘Relevance of EHD, EHD-Chemical (Electro-Chemical), and MHD Models to Natural and Artificial Ball Lightning”, se sugirió la posibilidad de producir centellas mediante rayos disparados por cohete con un cable de arrastre cargado por una bobina inductiva agrupada conectada a tierra, en la 5ta ISBL celebrada del 26 al 29 de agosto de 1997 en la ciudad de Tsugawa, Japón. El presente documento continúa con más detalle a lo largo de esta línea.

Uno de los lugares capaces de liberar o convertir energía electrostática acumulada por nubes de tormenta a otro tipo de energía, como la energía de corriente de ionización y/o descarga, sería una cúspide eléctrica donde la reconexión eléctrica de tipo X podría ocurrir por cualquier perturbación ejercida sobre ella, por lo general por un objeto filoso [2]. En base a este principio, se puede afirmar que una forma más favorable de desencadenar la descarga de un rayo es lanzar un cohete a una cúspide eléctrica.

Además, la idea es utilizar la energía electrostática acumulada en las nubes de tormenta para producir centellas al convertirla en parte en energía de plasma para las centellas y principalmente en energía magnética para el confinamiento de plasmoides. Para lograr esto, es necesario insertar cierta inductancia agrupada en un cable de arrastre de cohete conectado a tierra que constituye un circuito con una capacidad de nube paralela después de que se forme un canal de descarga o líder. Luego tenemos tres casos en general en términos de un circuito, a saber (i) R2> 4L/C (caso logarítmico); (ii) R2 <4L/C (caso oscilatorio); (iii) R2 = 4L/C (caso crítico), donde R es la resistencia de un cable de arrastre, L la inductancia de la bobina insertada y C es la capacidad de la nube.

Por ejemplo, tome un evento de relámpago activado por cohete con un cable de arrastre conectado a tierra pero sin bobina el 12 de diciembre de 1981 en Japón [2]. Luego, se estima que la energía electrostática liberada por el primer golpe es WE = (1/2) QV = 90 MJ de la carga de la nube, Q ~ 50 C, voltaje de la nube, V ~ 3.6 MV y capacitancia de la nube, C ~ 13.9 µF. Imaginemos que el cohete tenía un cable de arrastre con una bobina inductiva conectada a tierra, en lugar de solo un cable recto que era el caso hasta ahora, en condiciones de circuito crítico u oscilatorio R2 4L/C, donde R ~ 1.3 k. Por lo tanto, la inductancia requerida para la bobina se puede estimar como L 5.87 H. Luego, la frecuencia angular de las oscilaciones libres se escribe como = [(l/LC) – (R2/4L2)] ½. Elija L = 10 H, C = 13.9 µF y R = 1.3 k para un caso oscilante. Entonces tenemos f = 8.67 Hz para la frecuencia de oscilaciones libres.

Además, suponga que la mayor parte de la energía electrostática estimada anteriormente se convirtió en energía magnética mediante la bobina inductiva cargada dentro de un volumen de, digamos, (5 cm)3, donde podría producirse una bola de fuego o plasmoide. Entonces, su densidad de energía magnética se estima en 1.2 MJ/cm3, lo que puede considerarse mucho más grande que la densidad de energía del plasma de las centellas típicas, digamos 1 kJ/cm3.

[1] H. Kikuchi, “Relevance of EHD, EHD-Chemical (Electro~Chemical), and MHD Models to Natural and Artificial Ball Lightning”, ISBL-97, Tsugawa, Japan;

[2] H. Kikuchi, Electric Reconnection, Critical Velocity, and Triggered Lightning, in Laboratory and Space Plasmas, ed by H. Kikuchi, Springer-Verlag, New York (1989), pp.331-344.

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