Una nueva explicación para una de las más extrañas ocurrencias en la naturaleza: las centellas
24 de julio de 2016
Chris Drudge
Fotografía de Storm Wolf / Flickr.
De vez en cuando, dadas las condiciones adecuadas, una pequeña porción esférica de la atmósfera que nos rodea se incendiará brevemente. Como se ven mejor hasta altas horas de la noche y no tienen una explicación natural obvia, tal vez no sea de extrañar que hayan inspirado una rica mitología. Los nombres de las bolas de fuego incluyen ignis fatuus, will-o»™-the-wisp, luces fantasma y centella. Se ha dicho que flotan sobre las tumbas, bailan a lo largo de las orillas de los ríos, señalan la inminente llegada de un terremoto y acechan los pasillos de los aviones. Incluso hoy, no tenemos una comprensión clara de cómo se forman y hacen lo que hacen. Lo que no significa que los científicos, bueno, hayan dejado caer la pelota. El mes pasado, el científico chino H.-C. Wu ofreció una nueva explicación convincente en Scientific Reports.
Algunas bolas de fuego parecen ser productos de organismos vivos. La descomposición de la materia orgánica, por ejemplo, en pantanos y otros humedales (o incluso en una fosa común en un bosque polaco) conduce a la liberación de metano y gases que contienen fósforo, como la fosfina, que puede incendiarse espontáneamente después de encontrar oxígeno en la atmósfera, produciendo una luz parpadeante suspendida en el aire. Algunos, por otro lado, son de origen eléctrico, provocando chispas en el suelo durante un terremoto, cuando las rocas estresadas liberan una corriente de electrones a la superficie donde, al interactuar con el aire, producen destellos de luz. Otros se forman en la atmósfera, generalmente durante tormentas eléctricas, y reciben el nombre de «centella».
Las centellas vienen en la mayoría de los colores del arco iris y varían en tamaño, desde una canica de juguete típica, hasta esas pelotas de ejercicio extra grandes en las que algunas personas se sientan en lugar de sillas de oficina. Puede formarse dentro de espacios cerrados y bajar chimeneas y horizontalmente a través de ventanas cerradas. Además de producir luz, las centellas pueden emitir chispas y se asocian con silbidos o zumbidos y un olor fuerte e irritante. Por lo general, duran solo unos segundos, brillando con la intensidad de un foco doméstico brillante. La naturaleza impredecible y variable de las centellas ha hecho difícil desarrollar una teoría concluyente que explique cómo funciona, pero los informes de su extrañeza son numerosos y se han publicado durante siglos.
¡GRANDES BOLAS DE FUEGO !: Un grabado de 1901 que representa una centella.
En la primavera de 1963, por ejemplo, el fallecido astrónomo Roger Jennison estaba a bordo de un vuelo nocturno a través de una tormenta cuando fue testigo de la aparición de una bola de luz del tamaño de una pelota de baloncesto poco después de que un rayo golpeara el avión. La pelota «emergió de la cabina del piloto y pasó por el pasillo de la aeronave», dijo, «manteniendo la misma altura y rumbo a lo largo de toda la distancia a la que se podía observar». En otro caso, una mujer del Reino Unido informó que estaba sentada en casa «cuando, sin ninguna advertencia, una gran bola naranja, como una toronja grande pero más naranja y esponjosa en los bordes, entró por la ventana delantera, que estaba cerrada y la persiana también cerrada. Viajó horizontalmente a aproximadamente la altura de los hombros durante unos 10 segundos e inmediatamente fue seguida por un trueno justo encima de mí que era tan fuerte que salí de mi silla».
El paso de las centellas a los hogares a través de los cristales de las ventanas y su capacidad para desarrollarse en el interior de las aeronaves ha demostrado ser un desafío para las observaciones. Las explicaciones de cómo se forma la centella son incluso más diversas que sus características físicas. Solo una muestra de las teorías por ahí sugieren que la bola es una una nube de partículas de silicio caliente, una reacción nuclear natural, una alucinación epiléptica inducida por rayos, un agujero negro en miniatura, un agregado de celulosa y otros polímeros naturales y una burbuja de plasma rellena de microondas.
Las burbujas de microondas fueron el tema central del documento de Wu, un científico de la Universidad de Zhejiang en Hangzhou, China. Mientras que los investigadores han propuesto previamente que tales burbujas podrían formarse por la radiación de microondas emitida por las nubes de tormenta o máseres atmosféricos, Wu teoriza que las microondas provienen de un grupo de electrones acelerados a velocidades que se aproximan a la velocidad de la luz cuando la Tierra es alcanzada por un rayo. Específicamente, los electrones son acelerados por el fuerte campo eléctrico creado cuando un canal de electrones se mueve paso a paso desde la base de una nube hacia el suelo, justo antes del destello brillante que conocemos como un rayo. «En la punta de un rayo que llega al suelo», dice Wu, «se puede producir un grupo de electrones relativistas, que a su vez provoca una intensa radiación de microondas».
Independientemente de su fuente, las microondas atmosféricas producen plasma al cargar el aire circundante. La radiación ejerce suficiente presión para empujar el plasma hacia afuera en una burbuja, que vemos como centella. Las microondas atrapadas en el interior continúan generando plasma y, por lo tanto, mantienen la burbuja durante su breve vida útil. La centella eventualmente se desvanece a medida que la radiación contenida dentro de la burbuja se disipa. Por casualidad, la burbuja se rompe, las microondas pueden filtrarse 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 paneles de vidrio, razón por la cual las ventanas no impiden la entrada de la centella. Las microondas también tienden a hacer un ruido audible cuando se encuentran con el oído interno de una persona, y el plasma que producen generará a su vez un olor acre de ozono a partir del oxígeno atmosférico.
Lo que distingue a la teoría del origen de las microondas de Wu es que explica cómo pueden aparecer centellas en el avión. Los electrones, al ser diminutos en relación con los átomos, pueden pasar a través de la cubierta metálica de un avión después de ser acelerados fuera de él a través de un rayo. Las microondas son emitidas por los electrones suped-up en el interior donde forman una centella. La vía de electrones, microondas y plasma también explica el tamaño de la centella, ya que la longitud del haz de electrones acelerado por un rayo coincide con el diámetro típico de 20 a 50 centímetros de la burbuja de microondas resultante.
Como siempre es el caso de la ciencia, se necesita hacer más trabajo para reafirmar la teoría de Wu. Se basa en simulaciones de partículas, por lo que serán necesarios experimentos para verificar el mecanismo de electrones, microondas y plasma propuesto mediante el cual se forma la centella. Esto incluye descubrir una buena manera de crear centellas a través de rayos bajo demanda y luego buscar electrones de alta velocidad y microondas. Si esto se sostiene, dice Wu, la teoría plantea preguntas importantes sobre los peligros que plantean los electrones de alta energía y la radiación de microondas que se genera cerca de las personas atrapadas en las tormentas eléctricas.