CAMPO MAGNÉTICO

A. J. F. Blair (33), basado en un relato de 1811 en el que se informa que el sacristán de una iglesia no pudo tañer las campanas debido a la presencia de unas centellas, calcula que las centellas debieron haber producido un campo magnético de al menos 150 G para así impedir todo movimiento de las campanas. Para simplificar los cálculos, Blair supuso que las campanas se podrían comportar como un disco rotando en un campo magnético. Esto generaría un potencial al pasar las líneas de flujo magnético a través del metal, el cual está dado por:

V = (N H A) x 10⁸

Donde N es la velocidad angular en revoluciones por segundo; A es el área del disco; H la fuerza del campo magnético en Gauss; y V, el potencial eléctrico en voltios.

La energía disipada como un flujo de corriente eléctrica en el metal con un potencial V y una resistencia R es:

ε = 2V²

R

Se incluyó el factor 2 debido a una revolución del disco en el campo magnético.

El trabajo realizado se supone que es igual al requerido para que se produzca sonido en un tañido de campana. También se supone una fuerza de 10 Kg que sería la utilizada por el sacristán para tirar de la cuerda de la campana. Sustituyendo estos valores, el valor epsilon resulta ser de 100 W/seg.

Blair supuso un diámetro de 70 centímetros con una resistencia de 3.5 x 10^-6 ohms, un grosor de 7 centímetros y una longitud de 80 centímetros. La resistencia del bronce es de 18 x 10^-6 ohm/cm.

Con estos datos, resolviendo para V y sustituyendo su valor en la primera ecuación obtenemos que H es igual a 150 Gauss. Este es en realidad un valor aproximado ya que no se tomó en cuenta la distribución de las corrientes parásitas, además de que la resistencia no era la correcta, ni la campana es un disco como se consideró como primera aproximación.

ENERGÍA

De acuerdo con Barry, la energía total de la centella está dada por:

^{r = R}

E₀ = ∫ f(r) 4Ï€r² dr

_{r = 0}

donde f(r) es la distancia radial de la densidad de energía, r, es la distancia radial y R es el radio de la esfera.

Si existe una distribución uniforme de densidad energética se puede suponer que f(r) = cte, por lo que E = f(r) V, donde V es el volumen de la esfera.

La distribución de energía puede estar definida por:

ε = E₀

V

El 3 de octubre de 936, el Daily Mail de Londres publicó que un observador había reportado una centella que había cortado el alambre de una línea telefónica y quemado el marco de su ventana para finalmente caer en un una cubeta en donde había 4 galones de agua haciéndoles hervir. Este caso fue descrito por W. Morris (34) y discutido por G. L. Goodlet (35). Este último supuso que el diámetro de la centella era de 15 centímetros, que se utilizaban galones ingleses (18 litros) y que la temperatura inicial del agua era de 20 °C y la final de 90 °C (el agua se mantenía caliente después de 20 minutos). Sabiendo que es necesaria una caloría para elevar en 1 °C la temperatura de 1 centímetro cúbico de agua, tenemos:

E₀ = (1000 cc/l) x (18 litros) x (1 cal/cc °K) x (363 °K «“ 293 °K) = 1.26 x 10⁶ Cal

Como un Joule equivale a 4.186 calorías, entonces:

E₀ = 3 x 10⁵ J

Si la centella tenía unos 15 centímetros de diámetro, entonces su volumen era de:

V = 4 Ï€r³ = 1,767 cc

3

y por lo tanto su densidad de energía fue de 170 J/cc.

Este valor es ligeramente menor del que resultaría si incluimos una evaporación de agua. Se necesitan 2,257.1 J/cc si suponemos que se evaporaron 454 cc de agua.

Se han hecho más cálculos con otros informes y se ha descubierto que la densidad de energía varía de 2 x 10^-3 (R. K Golka y R. W. Bass -36-) a 2.4 x 10⁷ J/cc (Mathias -37-). De estos valores podemos suponer que existen, posiblemente, varios fenómenos conectados con el membrete de centella.

LOS FENÓMENOS DETRÁS DE LAS CENTELLAS

De acuerdo con Barry se les ha confundido con la Luna, meteoros, pájaros, Ignis fatuus, fuegos de San Telmo. Algunos autores las han relacionado con OVNIs: M. L. Shapiro (38) Kyaw Tha Paw-U (39), R. W. Mankin (40), Philip S. Callahan y R. W. Mankin (41-42), C. Benedicks (43), Philip J. Klass (44-49), Roberto López (50-51), Luis Ruiz Noguez (52), Makarov (53), Jacques Bergier (54), M. D. Altschuler (55), James M. Campbell (56), y William J. Coghlin (57).

El escritor alemán Freder van Holk (citado por Bergier) cree que los OVNIs son puntos de impacto de haces de onda emitidos para dirigir las centellas y que se reflejarían sobre las capas ionizadas de la atmósfera. Esto explicaría sus movimientos extremadamente rápidos y silenciosos. Su luminosidad sería debida a la ionización de los gases enrarecidos del aire por ondas cortas.

McCampbell sostiene que: «Considerando las similitudes entre las centellas y los OVNIs no es sorprendente que puedan ser confundidos con un mismo fenómeno y así entren en el campo de la literatura OVNI».

Según Makarov la mayoría de los OVNIs observados son el resultado de las centellas y sus efectos. Por su parte Félix U. Ziegel dice que los OVNIs podrían ser plasmas formados en la estratosfera por partículas ionizadas provenientes de la corteza terrestre.

Otros autores, Singer (58) y D. J. Ritchie (59-60) las han considerado como armas secretas de los soviéticos.

MUERTES POR CENTELLA

A. E. Dolbear (61) ha reportado muertes, de personas y animales, debidas a las centellas. M. Cerrillo (62) discute el caso de varias personas electrocutadas por una centella en México.

El caso más antiguo que se conoce de una muerte debida a una centella es la del doctor George William Richman en 1752 (63). Varios autores, M. Stenhoff (64), R. Owen (65), M. Babick (66), G. M. Minchin (67), Edward L. Hill (68), H. Israel (69), G. Lindemann (70), W. G. McMillan (71), J. Carruthers & B. D. P. Foster (72), A. E. Covington (73), y Camilo Flammarion (74-79), han reportado daños a objetos diversos. I. G. Ocholko (80), M. Wosskowy (81), Kogan-Belestkii (82), y Winchester (83) informan de aviones que han colisionado con centellas. A. E. M. Geddes (84) y D. H. McIntosh (85) han estudiado agujeros en ventanas producidos por centellas, y Roberto López (84) estudió los incendios producidos por las mismas.

No obstante de ocasionar algunos «desperfectos», las centellas han transportado, sin daño, objetos frágiles como espejos; vaciado tinteros; desnudado personas; y en una ocasión, quemado el vello púbico a una muchacha, sin causarle ningún otro daño, tal y como lo reporta Flammarion (87).

FRECUENCIA

De acuerdo con estos datos, parece seguro decir que las centellas no sólo existen sino que ocurren tan frecuentemente como los relámpagos normales, es decir, unas 10⁷ (diez millones) centellas por día en toda la Tierra. Se calcula que han sido observadas por aproximadamente el 5% de la población mundial. Los estudios de McNally (88) y Rayle (89) disipan algunas dudas sobre la existencia de las centellas. Estos autores entrevistaron a gente de la AEC y de la NASA y encontraron suficientes respuestas positivas (5 a 10% de las personas interrogadas) para dejar asentada la existencia de las centellas y determinar algunas de sus características.

No obstante, Rayle ha señalado una consecuencia totalmente inesperada de tales estudios. Comparó la frecuencia de aparición de las centellas y los relámpagos ordinarios. Mientras que la descarga es visible para miles de personas, la observación de las centellas debería estar supeditada a varios factores estocásticos. Pero la conclusión sorprendente del estudio de Rayle es que no hay mucha diferencia en la frecuencia como podría esperarse. Cerca de la mitad (44%) de la gente que reportó haber visto una centella también reportó huellas físicas de relámpagos. Esto podría hacernos suponer que las centellas ocurren por lo regular cerca del punto de impacto de un rayo.

Pero las cosas no son tan simples. Se ha observado centellas independientemente de la existencia de una tormenta eléctrica. Se las ha visto durante los terremotos (de lo que hablamos en otro capítulo), erupciones volcánicas, tormentas de viento, tornados, ciclones y temporales.

F. J. Anderson, S. Bveinbjom, D. C, Blanchard, S. Gathman, S. Jonasson, C. B. Moore, H. J. Survilas, y B. Vonnegut (90) mostraron que existen intensos campos eléctricos en las nubes volcánicas. G. D. Frier (91) encontró fuertes campos eléctricos como resultado de la fricción de partículas de polvo. L. Funder (92) también reportó intensos campos eléctricos debidos a causas similares.

Las condiciones atmosféricas en las que se pueden dar las centellas son de unos 20 °C de temperatura y una humedad relativa de cerca del 100% (aproximadamente 3% de vapor de agua por volumen). Puede o no estar lloviendo. Según B. F. J. Schonland (93) ocurren más frecuentemente en lugares altos que en bajos. Hobana y Weverbergh dicen que surgen principalmente en julio y agosto (en el hemisferio Norte).

No son pues un fenómeno raro. Se conocen más de 100 fotografías de centellas y de relámpagos en forma de rosario: Barry (94) presenta varias de ellas.

TEORÍAS SOBRE LAS CENTELLAS

Se ha presentado cientos de teorías para tratar de explicar las características y propiedades de las centellas. Singer (95) las agrupa en 13 grandes bloques: Teorías aglomerativas; Estructuras tipo jarra de Leyden; Transformación de relámpagos lineales a relámpagos esféricos; Generación de centellas por medios químicos; Teorías nucleares; Modelos de polvo y gotas cargadas eléctricamente; Nubes ionicomoleculares; Estructuras en vórtice; Centellas como una descarga eléctrica; Esferas luminosas a partir de sólidos vaporizados; Teorías tipo plasma; Modelos de plasmoides; y Formación de centellas por radiación electromagnética natural.

Se han postulado hipótesis de alucinaciones, ilusiones ópticas y de imágenes posteriores positivas (fosfenos). Así por ejemplo W. J. Humpreys (96) y B. F. J. Schonland (97) suponen que las centellas son ilusiones ópticas y S. Sopor (98), J. Trowbridge (99) y Edward Argyle (100) creen que son efectos debidos al encandilamiento por una intensidad luminosa. Este último autor, basado en Rayle quien afirmó que el 44% de las personas que reportan centellas las confunden con los puntos de impacto de los relámpagos ordinarios, supone que las centellas no son más que fosfenos producidos por el destello del relámpago. Con esta hipótesis lograría explicar los reportes de centellas que atraviesan paredes y ventanas como si fueran fantasmas.

Las imágenes posteriores negativas son más comunes que las positivas. Las segundas son el resultado de la observación de una fuente de iluminación brillante. Es un efecto de los conos del ojo y por lo regular se forman cerca, pero no en el centro de la retina. El observador, por lo tanto, intentará centrar el objeto, sin lograrlo, lo cual producirá la ilusión de movimiento al azar en el objeto, con cambios de dirección y giros bruscos. La velocidad aparente del objeto puede ser muy grande. Este tipo de imágenes dura unos 2 a 10 segundos, dependiendo de una gran variedad de circunstancias. No producen sonido y desaparecen sin dejar rastro.

Otros autores, tales como W. N. Charman (101), R. C. Jennison (102), y P. C. W. Davies (103) están en desacuerdo con esta teoría. Objetan que existen varios reportes en donde el evento fue observado simultáneamente por varias personas y, aparentemente, también por animales. Si fuesen fosfenos cada testigo reportaría una forma diferente. Davies antepone dos objeciones: la similitud en los reportes de los testigos; existiendo muchas más fuentes de luz que los relámpagos, sería difícil explicar la gran relación entre las centellas y las tormentas.

Humpreys cree que las centellas son descargas fijas o descargas en brocha, tal como los Fuegos de San Telmo, o simplemente ilusiones de óptica, debidas probablemente a la persistencia de la visión.

La apariencia de movimiento puede ser producida por cambios en la luminosidad: un incremento en tamaño sería un acercamiento y una disminución se interpretaría como un alejamiento al observador.

Efectos autocinéticos producidos por el movimiento muscular del ojo pueden crear movimientos erráticos.

Sin embargo, la teoría de Humpreys no puede explicar las centellas que se han visto en el aire sin ningún contacto con el terreno o superficies sobresalientes de él, tales como antenas o árboles.

HIPÓTESIS QUÍMICAS

Se han propuesto varias hipótesis sobre el origen químico de las centellas.

U. Fher (194) propuso que se debían a la combustión del metano (una atmósfera con un 1 o 2% de metano). Barry (105) apunta la necesidad de dos condiciones: a) algún tipo de descarga eléctrica atmosférica y b) presencia de hidrocarburos (CH₄, C₃H₈, etc.). Se debe enfatizar que la densidad de los hidrocarburos debe ser menor que la necesaria para la combustión.

El hidrocarburo se comenzará a ionizar debido a la descarga eléctrica y se formará una pequeña región de hidrocarburos más complejos, incrementándose así la densidad. En ese momento una descarga eléctrica puede producir la combustión, que se mantendrá si la densidad de los hidrocarburos es la adecuada.

Los modos de decaimiento se explicarían así:

el silente, si la densidad de hidrocarburos cae por debajo del límite necesario para la combustión, y

si la mezcla de hidrocarburo-aire se hace explosiva.

Las dimensiones de la esfera se pueden calcular suponiendo la relación de energía de llama esférica normal de Lewis y von Elbe:

E = d³ (T_b «“ T_a) cp

6

donde E, es la energía; d, el diámetro; c, el calor específico de la mezcla de hidrocarburos; p, la densidad de la mezcla; T_a la temperatura inicial de la mezcla; y T_b la temperatura final.

Suponiendo un mecanismo de formación con la densidad inicial de CH₄ menor de la necesaria para la combustión, se obtendrá una densidad resultante de hidrocarburos más complejos mayor que la necesaria para mantener la combustión dentro de un pequeño volumen (C₃H₈ al 3% por ejemplo), con una energía de 10² a 10⁶ J, un calor específico de 0.28 cal/g °C, una densidad de 0.2 x 10^-3 g/cc y una temperatura final de 4,000 °C, para una centella cuyo diámetro oscile entre los 6 y 130 cm.

H. Hildebrand-Hildebrandson (106) cree que las centellas se deben a procesos de combustión. Esta hipótesis fue investigada por H. Nacer (107) y G. Plante (108). Otras hipótesis químicas han sido sugeridas por W. H. Thornton (109) y Benedicks (110). Este último propuso la formación de óxidos de nitrógeno catalizados por relámpagos ordinarios o la descomposición del ozono formado en la descarga del relámpago. Estas reacciones podrían explicar los colores y olores reportados. Pero no pueden explicar la duración del fenómeno.

También se ha propuesto que sean esferas de oxígeno molecular caliente producidas por un rayo. El O₂ se disocia completamente a 4,000 °K produciendo energía considerable (varios miles de Joules en 20 centímetros). Empero, el mezclado térmico convectivo puede destruir las esferas así formadas en menos de un segundo.

Algunos de los miembros del Laboratorio de Producción de Luminosidades Automantenidas, de la Sociedad Física Americana, División de Física de Plasmas de Boston, Massachussets (Powell, M. Zucker, J. F. Manwaring, y Finkelstein) han estado muy activos en este campo (111).

Powell supone una excitación electrónica metaestable de nitrógeno y oxígeno, que no requiere altas temperaturas para almacenar energía y que emite luz visible a bajas temperaturas (2,000 °C), aunque la esfera formada desaparece en un segundo aproximadamente.

El fenómeno del «nitrógeno activo» (una fosforescencia del nitrógeno, de gran persistencia bajo ciertas condiciones), fue estudiado por Rayleigh, quien encontró que el ojo adaptado a la oscuridad puede ver esta luminiscencia hasta cerca de media hora después que paró la descarga excitadora. Esta es la luz de la recombinación del nitrógeno.

Otros autores que han estudiado las hipótesis de las reacciones químicas fueron B. M. Smirnov (112) y M. Toepler (113) quien sugirió que las centellas son un fenómeno eléctrico o electroquímico. Thornton propuso que las centellas estaban compuestas predominantemente de ozono y según él la explosión se debía a que éste se descomponía rápidamente en oxígeno.

MODELOS NUCLEARES

Se han considerado modelos radiactivos, en donde se producen especies inestables de corta vida media por medio de reacciones nucleares con un haz de electrones relativísticos.

Los primeros autores en proponer la teoría del origen nuclear fueron Altschuler, House & Hildner (114). Hill y Sowby (115) calculan que la media de rayos absorbidos por el cuerpo humano a dos metros de distancia de la centella, sin protección, puede ser de 175 rad/seg para el isótopo O₁₅ y de 325 rad/seg para el F₁₇. Con estas dosis es raro que no se hayan reportado casos de envenenamiento radiactivo.

De acuerdo con D. E. T. F. Ashby (116) y M. A. Uman (117), se puede encontrar radiación del orden de 1 a 1,000 rad en los lugares en donde se han visto centellas. Uno de estos casos fue analizado por S. J. Flemming y M. J. Aitken (118).

El 8 de mayo de 1970 apareció una centella en una casa de North Berkshire. La casa estaba construida de ladrillos y en ese entonces tenía 25 años de antigüedad, por lo cual las incrustaciones de mineral de los ladrillos podían exhibir un nivel de Termoluminiscencia (TL) significativamente mayor que la dosis recibida por la radiación anual de Uranio, Torio y Potasio que pudiera tener la arcilla con la que se hicieron los ladrillos.

Los análisis radiactivos de la arcilla (con contadores de partículas alfa para U y Th, y fotometría de llama en el caso de K) indicaron que aquellas incrustaciones cristalinas no tenían una radiactividad propia, tal como el cuarzo, y experimentaron una dosificación anual de unos 0.5 rad que acumularon un equivalente TL a 12 rad desde que fueron cocidos los ladrillos.

Relámpago en rosario formado por una explosión durante un experimento de la marina americana en el mar. De G. A. Young, A Lightning Strike of an Underwater Explosion Plume, U. S. Naval Surface Weapon Center, TR 61-43, Feb. 1962.

El señor H. Jack fotografió esta centella en 1955. Sobre el canal principal se puede observar un tenue duplicado. De F. Wolf, Interessante Aufnahme eines Kugelblitzes, Naturwiss. Vol. 43, 1956, Pág. 415.

Fragmento de centella y ampliación de la misma fotografía.

Luces de Hessdalen, muy parecidas al fenómeno de las centellas.

Centella. De H. Norinder, Om Blixtens Natur, Kungliga Ventenskapssocietetens Arsbok, Vol. 94, 1939, Pág. 39.

Foto tomada de un videotape. La centella duró 20 a 40 milisegundos y estaba a unos 300 metros sobre el terreno y tenía un diámetro de unos 5 metros. De A. J. Eriksson, Video-Tape Recording of a Posible Ball Lightning Events, Nature, Vol. 268, 1977, Pág. 35.

Este relámpago en Suiza inflamó ciertas sustancias contenidas en la atmósfera para formar una impresionante forma danzante.

Fotografía perteneciente a una película de una centella formada por un rayo nube-tierra. La esfera en la parte inferior permaneció luego de desaparecer el rayo. De P. Hubert, Tentative pour Observer la Foudre en Boule dans la Voisinage d»™Eclairs Declenches Artificiellement, Raport DPH/EP/76/349, 5 Mai 1975, Commissariat á l»™Energie Atomique, Service d»™Electronique Physique, Centre d»™Etudes Nucléaires de Saclay, France.

Parte de la secuencia de Hubert. Se especula que los gases, calentados por el flujo de corriente, son la fuente de iluminación. De P. Hubert, Tentative pour Observer la Foudre en Boule dans la Voisinage d»™Eclairs Declenches Artificiellement, Raport DPH/EP/76/349, 5 Mai 1975, Commissariat á l»™Energie Atomique, Service d»™Electronique Physique, Centre d»™Etudes Nucléaires de Saclay, France.

Canal de descarga que forma un relámpago en rosario, con una larga cola Tesla de un potencial cercano a 2 x 10⁷ V con una energía de descarga de aproximadamente 12 J por pulso. Esta foto pertenece a una película de 16 mm. Este relámpago duró cerca de 0.16 segundos.

Centella fotografiada con película rápida. Los movimientos serían imperceptibles al ojo. De R. E. Holtzer, E. J. Workman & L. B. Snoddy, Photographic Study of Lightning, J. Appl. Phys. Vol. 9, 1938, Pág. 134.

Centella. La cauda ondulante se debe a los movimientos de la cámara. De C. J. Young, Lightning freaks at Petersborough, The Petersborough Citizen, London, 25 sept. 1934.

Traza dejada por una centella. De P. Zoege von Manteuffel, Eine Blitzaufnahme, Umschau, Vol. 42, 1938, Pág. 587.

Centella en una trayectoria descendente. De I. Shagin, Ball Lightning Photograph, Ogonek, Vol. 20, 1960, Pág. 34.

Centella en el bosque fotografiada con película de alta velocidad.

Relámpago en rosario fotografiado por Michael Fewings, de Australia, en 1999.

En la parte inferior de la fotografía, trazo de una centella durante una noche de tormenta. Fotografía de Bob Litchfield, Australia.

Foto sin datos.

Relámpago en rosario en la iglesia de Bayside, New York.

Una traza de intensidad modulada. El fotógrafo no observó el fenómeno y se cree que pudiera ser una lámpara de alumbrado público, mientras que la traza se debe al movimiento de la cámara. Se ha presentado como la fotografía de un OVNI. De R. C. Jennings, Path of a Thunderbolt?, New Scientist, Vol. 13, 1962, pág. 156.

Trayectoria de una centella. Foto sin datos.

Hermosa fotografía de un fenómeno tipo centella sobre el volcán Popocatépetl. F. J. Anderson y sus colegas encontraron que las nubes volcánicas poseen intensos campos eléctricos que pueden producir centellas.

Extraña centella fotografiada por Ern Mainka en Australia.

Una de las más hermosas fotografías de centellas, o de relámpagos en rosario, es esta tomada en agosto de 1961 por dos científicos atmosféricos de Los Alamos, Nuevo México.

Foto perteneciente al video tomado por dos adolescentes en Karsamstag Zwönitz, Sajonia, en el 2003, en el que aparece un relámpago en rosario. El objeto duró 2 segundos y ocupa 56 cuadros del video. Compárelo con la foto del OVNI de Calgary, siguiente.

Foto sin datos.

Varias reproducciones de la fotografía tomada en Nagano, Japón, en 1988.

Un racimo de centellas fotografiadas por el profesor J. C. Jensen, Ball lightning, Scientific Monthly, Vol. 37, 1933, Pág. 190.

Otro ejemplo de la secuencia tomada por Jensen. De J. C. Jensen, Ball lightning, Physics, Vol. 4, 1933, Pág. 372.

Centella fotografiada por J. C. Jensen, Ball lightning, Scientific Monthly, Vol. 37, 1933, Pág. 190.

Centella saltando una cerca. En realidad se formó sobre uno de los polos de la cerca, por lo que bien podría ser no una centella sino un fuego de San Elmo.

Fotografía de una centella tomada en Alemania. Me parece haber visto esta foto presentada como un OVNI. Merhaut O., Eine Bemerkenswerte Blitzaufnahme, Naturrwissenschaften, Vol. 32, 1944, Pág. 212.

¿Centella en el bosque?

Centella creada en el laboratorio por el físico japonés Yoshi Hiko Ohtsuki, de la Universidad de Waseda, en 1990.

Sin datos.

Centella fotografiada en Brasil.

Centella sobre un transformador.

Esta centella salió por detrás de la estructura y emitía residuos luminosos a su paso. En E. Kuhn, Ein Kugelblitz auf einer Moment-Auf-nahme?, Naturwiss. Vol. 38, 1951, Pág. 518.

Dibujo de una centella vista a través de una ventana, en Viena. La bola luminosa eyectaba una especie de residuo. De W. von Haidinger, Elektrische Meteore am 20 October 1868 in Wien Beobachtet, Sizber. Math-Naturwiss. Kgl. Akad. Weis, Wien, II, Vol. 58, 1968, Pág. 761.