El misterio de las centellas (1351)

¿Se ha resuelto el misterio de las centellas?

14 de junio de 2019

Paul Scott Anderson

Serie de imágenes que muestran la creación de un fenómeno similar a una centella en un laboratorio. Imagen vía David M. Friday et. al/BBC.

La centella es uno de los fenómenos naturales más conocidos que pocos han visto. Hasta años recientes, la mayoría de los científicos se mostraban escépticos acerca de las centellas; parecía más un mito que una realidad. Hoy en día, la credibilidad callejera de las centellas entre los científicos es más fuerte, pero aún así la mayoría de las imágenes que ves en línea que pretenden ser centellas son solo imágenes sobreexpuestas de rayos ordinarios. De hecho, ningún experto al que le preguntamos pudo indicarnos una imagen real de una centella en la naturaleza. ¿Qué es una centella? Desde la época de los primeros griegos, ha habido informes de pequeñas bolas de luz brillante similar al plasma que se mueven sobre el suelo y luego desaparecen. La explicación aún elude a los científicos en su mayor parte, aunque ahora se han ofrecido varias explicaciones. Y ahora existe una posible nueva respuesta, basada en investigaciones anteriores, a este desconcertante misterio.

La investigación se publicó en un nuevo artículo revisado por pares en la edición de julio de 2019 de la revista Optik por Vladimir Torchigin de la Academia Rusa de Ciencias.

Como sugiere el nombre, a menudo se ha considerado que la centella es una forma de rayo. Sin embargo, ese podría no ser el caso; puede que no sea un verdadero rayo. Una hipótesis propuesta previamente por Torchigin había sugerido que estos orbes extraños son simplemente luz atrapada dentro de una esfera de aire fino. El nuevo paper ahora amplía esa idea y propone parámetros físicos sobre cómo podrían existir estas cosas.

Torchigin había sugerido previamente que las bolas de luz consisten en fotones, partículas elementales que son unidades básicas de luz, que rebotan dentro de una burbuja de aire creada por ellos mismos. Su hipótesis se basa en la premisa de que cuando cualquier partícula absorbe y emite radiación electromagnética, se produce un retroceso denominado fuerza de Abraham-Lorentz. La luz que se derrama por el impacto de un rayo hace que las partículas de aire se muevan mientras absorben y transmiten la radiación electromagnética.

Estas fuerzas son normalmente muy pequeñas, pero podrían amplificarse bajo las condiciones adecuadas: la generación de una fina capa de aire que refracta la luz sobre sí misma. Del resumen del artículo:

Mostramos que el misterioso e intrigante comportamiento de las centellas, observado por muchos testigos presenciales, se explica asumiendo que las centellas consisten únicamente en luz y aire comprimido. A diferencia de una pompa de jabón, la capa esférica de una centella consiste en aire altamente comprimido, en el que la luz blanca ordinaria gira en todas las direcciones posibles. La luz comprime el aire debido a la presión electroestrictiva óptica. A su vez, la coraza de aire comprimido es una guía de luz bidimensional que impide la propagación de la luz en el espacio libre. Por lo tanto, la centella es una luz autoconfinada en un medio óptico no lineal en forma de atmósfera de aire convencional.

La fina capa de aire se asemejaría a la película de una pompa de jabón. Esta “burbuja” podría enfocar la luz como una lente. Cuando la luz se intensifica lo suficiente, las partículas de aire serían empujadas hacia un límite exterior, la película de la burbuja, donde los fotones podrían concentrarse durante segundos a la vez.

Un grabado de 1901 que representa el avistamiento de una centella. Imagen vía Wikimedia.

Algunas de estas burbujas de “embrión” se desvanecerían rápidamente debido a la falta de luz o a una superficie de burbuja que no está completamente cerrada. Las que duraron más serían las que llamamos centellas.

Entonces, ¿cómo llegó Torchigin a estas conclusiones?

La hipótesis es una combinación de suposiciones previas con modelos físicos que determina la densidad de la luz y la presión del aire requeridas para producir tales burbujas que enfocan la luz. ¿Es la respuesta completa? Aún no. Hay algunos detalles que aún no explica, como un caso en China hace unos años donde se informó de una centella después de la caída de un rayo. El evento fue captado en un espectrógrafo, por lo que los científicos pudieron obtener un desglose de su espectro electromagnético. Es posible que tampoco explique los olores sulfurosos que a veces se informan. Pero podría conducir a experimentos que confirmarían o desacreditarían esta última propuesta sobre cómo funciona la centella.

Las centellas se han reportado durante siglos. Los orbes suelen ser del tamaño de una toronja y se mueven lentamente sobre el suelo. Se han visto durante tormentas eléctricas, de ahí las primeras teorías de que eran simplemente una forma diferente de rayo. Por lo general, desaparecen después de 10 segundos, en silencio, pero a veces se puede escuchar un sonido de explosión. ¡Incluso se ha observado que pasan a través de ventanas cerradas!

El concepto de un artista de un orbe de relámpagos.

En otra teoría, el ingeniero de la Universidad de Canterbury, John Abrahamson, sugirió que las centellas podrían ser el resultado de que el material del suelo vaporizado fuera empujado hacia arriba por una onda expansiva de aire. La sílice vaporizada se condensa en nanopartículas (partículas microscópicas con al menos una dimensión inferior a 100 nanómetros) y se une mediante cargas eléctricas. Se calienta debido a una reacción química entre el silicio y el oxígeno en el aire.

Stanley Singer describió tres características básicas de las centellas en la década de 1970: la duración, el movimiento flotante y la desaparición repentina. Todas necesitan ser explicados por cualquier teoría propuesta.

Uno de los primeros informes documentados de centellas es de un domingo tormentoso en 1638. Como resultado, una iglesia parroquial en Devonshire, Inglaterra, se incendió y algunas de las personas que estaban dentro murieron. Ha habido miles de avistamientos desde entonces. Incluso se ha creado en el laboratorio una centella, o algo similar al menos. En un estudio de 2007, publicado en la revista Physical Review Letters, investigadores de la Universidad Federal de Pernambuco en Brasil usaron electricidad para vaporizar pequeñas obleas de silicio. Esto creó esferas azules o de color blanco anaranjado del tamaño de pelotas de ping-pong que flotaron durante ocho segundos.

En pocas palabras: la centella ha sido durante mucho tiempo un fenómeno misterioso, cuya explicación ha eludido a los científicos durante cientos de años. Pero gracias a la investigación continua de científicos como Torchigin, parece que la respuesta a este rompecabezas finalmente puede estar al alcance de la mano.

Fuente: Física de un rayo en forma de bola en forma de burbuja de luz.

Vía Science Alert

https://earthsky.org/earth/ball-lightning-lightning-atmosphere-earth-optik/