El misterio de las centellas (1359)
La centella existe… pero ¿qué diablos es?
4 de noviembre de 2012
Jhon Lowke
Miembro honorario, Ciencia e ingeniería de materiales, CSIRO
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John Lowke no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe financiamiento de ninguna empresa u organización que se beneficiaría de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su cargo académico.
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Probablemente te asustarías un poco si una centella comenzara a moverse por tu casa. Wikimedia Commons
La centella es uno de los fenómenos más extraños de nuestro planeta. Por lo general, se ve durante las tormentas eléctricas como una bola de luz del tamaño de una toronja, con la intensidad de una bombilla de aproximadamente 40W. Se mueve aproximadamente a la velocidad de un paseo, aproximadamente a un metro sobre el suelo, y dura unos diez segundos.
Ha sido vista por cientos de personas durante cientos de años en casi todos los países del mundo, pero sigue siendo un misterio. En pocas palabras, no sabemos qué es, qué proporciona su energía o por qué se mueve independientemente de cualquier brisa.
Pero mis colegas y yo hemos publicado un nuevo artículo que debería arrojar algo de luz sobre este misterioso fenómeno y acercarnos un paso más a la comprensión, definitivamente, de lo que es la centella.
Una historia brillante
Mi asociación con las centellas comenzó en la década de 1960 cuando trabajaba para los Laboratorios de Investigación Westinghouse en Pittsburgh, EE. UU., trabajando en la teoría del aire de enfriamiento formado a partir de arcos eléctricos en interruptores automáticos.
Al lado de mi oficina estaba la oficina del físico Martin Uman, quien ahora, después de haber escrito tres libros de texto sobre rayos, es considerado el científico líder mundial en rayos.
Un día, mientras tomaba un café, Martin mencionó que la centella era uno de los pocos fenómenos que no entendemos en absoluto, a pesar de haber sido visto por cientos, quizás miles de personas.
Respondí que pensaba que la centella era solo aire caliente producido por el impacto de un rayo: la bola de aire caliente era tan grande que se enfriaba lentamente, lo que le daba una vida útil de segundos (en lugar de la fracción de segundo que dura el impacto de un rayo).
Varios meses después, Martin regresó de uno de sus viajes a Washington con un contrato de la Fuerza Aérea de los EE. UU. para que yo investigara sobre las centellas. ¡Supongo que la Fuerza Aérea de los EE. UU. estaba interesada en poder hacer centellas y usarlas en la Guerra de Vietnam para asustar al Viet Cong!
Pero había un problema con mi teoría del “aire caliente”: el aire caliente sube y la centella generalmente no sube. En 1969, después de que expirara el período del contrato, mis colegas y yo llegamos a la conclusión de que todavía no teníamos idea de qué era la centella.
Sin embargo, escribimos un artículo, publicado en el Journal of Geophysical Research, titulado Toward a theory of Ball Lightning, en el que explicamos que la centella no podría ser solo aire caliente porque el aire caliente se eleva.
Iluminando la casa
Si bien se han realizado muchos avistamientos de centellas al aire libre, también se ven dentro de las casas. De hecho, una encuesta francesa reciente de 350 avistamientos en Francia encontró muchas más observaciones de centellas dentro de las casas que afuera (181 a 94).
Quizás aún más aterrador, se han visto relámpagos en forma de bola dentro de los aviones.
Afortunadamente, parece que la centella que aparece dentro de las casas y los aviones es inofensiva y no se han reportado heridos. Escuché un informe de rayos en forma de bola en un avión que pasaba a través o alrededor de una azafata mientras viajaba por el pasillo central del avión.
(Por el contrario, se ha visto que los rayos en bola al aire libre inician rayos muy dañinos).
Entonces, ¿cómo entran estas centellas dentro de las casas y los aviones? ¿Y por qué los relámpagos casi siempre se mueven?
Representación del siglo XIX
Las personas afirman haber visto una centella entrar en una casa a través de una ventana de vidrio cerrada, pero el examen posterior de la ventana no revela daños ni decoloración del vidrio.
Ha habido cientos de artículos escritos en revistas científicas que especulan sobre estos temas, asignando de diversas formas la fuente de energía de la centella a la energía nuclear, la antimateria, los agujeros negros, los másers, las microondas… lo que sea.
Una teoría reciente (además de la nuestra) sobre las centellas, publicada en Nature en 2000 por John Abrahamson de la Universidad de Canterbury, Nueva Zelanda, es que los rayos esféricos son una bola de dendritas ardientes (proyecciones ramificadas) de pelusa de silicio formada después de un golpe de rayo vaporiza el material del suelo.
Pero parece imposible que tal mecanismo pueda causar una centella dentro de una casa o un avión.
Nueva y mejorada
La nueva teoría sobre la centella que mis colegas y yo hemos publicado no se parece a ninguna anterior.
Proponemos que las centellas estén alimentados por iones (partículas cargadas) formados en la atmósfera, particularmente por los rayos, donde se producen columnas de iones de kilómetros de longitud a partir de un rayo y “líderes escalonados” (trayectorias de aire ionizado).
De esta manera, la centella no “atraviesa” las ventanas de vidrio cerradas, sino que se forma en la superficie interior de la ventana por los iones que se acumulan en la superficie exterior de la ventana.
Los iones acumulados en la superficie exterior del vidrio, que es un aislante eléctrico, aumentan el campo eléctrico en el interior del vidrio y pueden iniciar la ionización, es decir, la creación de partículas cargadas.
Las cargas de signo opuesto a las que están afuera en la ventana serán atraídas hacia el interior de la ventana dejando una esfera cargada de plasma libre para alejarse de la ventana. Esta descarga es una centella.
Usando las ecuaciones convencionales para el movimiento de electrones e iones en un campo eléctrico, pudimos predecir una estructura similar a una bola a partir de una corriente de iones que impactan en el vidrio.
De esta manera, hemos explicado (creemos) los principales misterios de la centella. La fuente de energía son los iones que quedan en la atmósfera después de la caída de un rayo. La vida útil de aproximadamente diez segundos de una centella se puede explicar como el tiempo que tardan los iones en dispersarse en el suelo.
La pelota se mueve debido a las fuerzas eléctricas de otros iones que se han acumulado en los aisladores, como los que existen en las paredes de las habitaciones o aviones. Por ejemplo, los iones de la descarga de la centella pueden acumularse en una superficie de plástico o madera si la bola entra en contacto con ella, repeliéndola y dando la apariencia de que “rebota”.
Creando relámpagos esféricos
Por supuesto, la prueba definitiva de cualquier teoría es el experimento. Lo que necesitamos es un experimento para reproducir una centella de forma controlada.
Varias de las observaciones en aeronaves se han realizado cuando no había una tormenta eléctrica evidente. Postulamos que los iones en este caso fueron producidos por la antena de radio del avión.
Si esto es cierto, tales experimentos para la producción de centellas deberían ser posibles, independientemente de las fuentes de energía de los rayos naturales, que normalmente generan hasta 100 millones de voltios.
Si estos experimentos llegan a buen término, es muy probable que, en los próximos años, se resuelva definitivamente el antiguo misterio de la centella.
https://theconversation.com/ball-lightning-exists-but-what-on-earth-is-it-10419