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El misterio de las centellas (1502)

El misterio de las centellas (1502)

Rayo globular: uno de los fenómenos meteorológicos más extraños que se conocen

Hoy existe plena certeza sobre la veracidad del fenómeno que ha fascinado y confundido a los científicos durante siglos.

669ed3d69cdd0Representación de un rayo globular. Foto: iStock

22 de julio de 2024

Santiago Vargas

Como si se tratara de una escena sacada de una película de ciencia ficción, una esfera luminosa de color azul se aproxima al tejado de una casa, entra por la chimenea y desciende emitiendo un sonido electrizante. Dentro del salón, la esfera alcanza a un niño de tres años que estaba jugando, lanzándolo a un metro de distancia y dejándolo inconsciente.

Al examinarlo, los servicios médicos encontraron en su piel un patrón de lesiones ramificadas en forma de helecho, conocido como marcas de Lichtenberg, que se presentan en personas afectadas por impactos de rayos.

Este incidente tuvo lugar en México en 2017 y, afortunadamente, el niño sobrevivió. Sin embargo, no corrieron la misma suerte las víctimas de otro evento ocurrido en el mismo país décadas antes. En 1964, en unos populares baños turcos de Puebla, después de una tormenta eléctrica intensa, una esfera luminosa ingresó por la chimenea de la caldera y provocó una explosión que derrumbó muros y techos, sepultando a varias personas bajo escombros y causando quemaduras graves a otras debido a la ruptura de tuberías de agua caliente.

La causa detrás de estas aterradoras situaciones es el conocido como rayo globular, uno de los fenómenos meteorológicos más extraños que se conocen, y que hasta hace poco parecía ser solo una leyenda. Las esferas de luz aparecen en monumentos etruscos, o en los textos de Aristóteles y Lucrecio. Desde que el destacado astrónomo, matemático y físico francés François Arago abordó en profundidad el tema del rayo globular en 1838, este fenómeno sigue siendo un misterio. Más recientemente, otro reconocido científico, el físico atómico Niels Bohr, también se refiere a él en algunos de sus escritos.

En definitiva, hoy existe plena certeza sobre la veracidad del fenómeno que ha fascinado y confundido a los científicos durante siglos, y que ocurre en variadas situaciones. Puede aparecer en momentos cuando sucede una tormenta eléctrica, de forma esférica y resplandor constante, moviéndose de forma horizontal cerca del suelo. Puede formarse dentro de habitaciones cerradas, y generalmente se desvanece de manera explosiva, pero también puede ser muy silencioso y dejar un olor característico a óxido nítrico, ozono o azufre.

643d65d256d5fSolemos creer que, debido a su repetitividad, los fenómenos naturales deben haber sido completamente explicados por la ciencia hace mucho tiempo. Sin embargo, esto no es necesariamente cierto y hay algunos que mantienen un toque de misterio que futuras investigaciones se encargarán de desvelar. Foto:iStock

A pesar de las numerosas teorías propuestas para explicar su formación, ninguna ha sido aceptada de manera concluyente. En 2012, un equipo de investigadores observó un rayo globular de cinco metros de diámetro durante una tormenta en China, que se desplazó unos quince metros en aproximadamente dos segundos antes de desintegrarse.

Este rayo contenía elementos presentes en el suelo, como silicio, hierro y calcio, respaldando la teoría que sugiere que el calor de un rayo vaporiza la sílice del suelo, y una onda de choque proyecta este vapor hacia arriba. Si hay carbono presente, roba oxígeno del óxido de silicio, formando una nube de silicio puro que se oxida rápidamente, produciendo el brillo del rayo globular.

Aún falta determinar si esta explicación puede abarcar la amplia gama de rayos globulares que se han documentado, como el que se cree, causó la muerte al científico ruso Georg Richman en 1711, cuando se encontraba experimentando durante una tormenta eléctrica, y fue alcanzado en la cabeza por una esfera luminosa que lo dejó en el suelo desvanecido, siendo la primera persona en la historia, que sepamos, murió realizando un experimento con electricidad.

Solemos creer que, debido a su repetitividad, los fenómenos naturales deben haber sido completamente explicados por la ciencia hace mucho tiempo. Sin embargo, esto no es necesariamente cierto y hay algunos que mantienen un toque de misterio que futuras investigaciones se encargarán de desvelar.

SANTIAGO VARGAS

Ph. D. en Astrofísica

Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional

https://www.eltiempo.com/vida/ciencia/historias-del-cosmos-el-misterioso-rayo-globular-3364631

El misterio de las centellas (1500)

El misterio de las centellas (1500)

Production of ball-lightning-like luminous balls by electrical discharges in silicon. Paiva GS, Pavão AC, Alpes de Vasconcelos E, Mendes O Jr, da Silva EF Jr.Phys Rev Lett. 2007 Jan 26;98(4):048501. doi: 10.1103/PhysRevLett.98.048501. Epub 2007 Jan 24.PMID: 17358820

Producción de bolas luminosas similares a centellas mediante descargas eléctricas en silicio

Gerson Silva Paiva1, Antonio Carlos Pavão, Élder Alpes de Vasconcelos, Odim Mendes Jr., Eronides Felisberto da Silva Jr.

Afiliaciones

PMID: 17358820

DOI Documento de la investigación: 10.1103/PhysRevLett.98.048501

Resumen

Realizamos descargas de arco eléctrico en Si puro para generar bolas luminosas con una vida útil del orden de segundos y varias propiedades que se suelen reportar para las centellas naturales. Este sencillo experimento no depende de fuentes de energía ni de mecanismos de excitación que son improbables en el fenómeno natural y demuestra claramente el papel de la vaporización y la oxidación del Si, como propone la teoría de Abrahamson-Dinniss para la formación de centellas.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17358820/

El misterio de las centellas (1499)

El misterio de las centellas (1499)

On the energy characteristics of ball lightning. Bychkov AV, Bychkov VL, Abrahamson J.Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2002 Jan 15;360(1790):97-106. doi: 10.1098/rsta.2001.0922.PMID: 16210173

Sobre las características energéticas de las centellas

A. V. Bychkov 1, V. L. Bychkov, John Abrahamson

Afiliaciones

PMID: 16210173

DOI: 10.1098/rsta.2001.0922

Resumen

Se presenta una recopilación de 17 observaciones de centellas que muestran los efectos más energéticos, junto con estimaciones de su contenido energético. Estas observaciones se eligieron entre varios miles debido a la interacción mucho más fuerte de cada centella con su entorno, y se describe el método de estimación de energía. Se plantea el caso de que algunas de las observaciones muestran una energía más alta que la que podría proporcionar la energía química autónoma. Se han añadido comentarios al artículo, argumentando que las estimaciones de energía en sí mismas deberían ser coherentes con cualquier modelo que se utilice para las centellas. Por ejemplo, la presencia de nanopartículas reactivas que liberan energía química puede provocar los mismos efectos observados con una energía estimada más baja.

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Artículos similares

  • The Riddle of Ball Lightning: A Review. Donoso J, Trueba JL, Rañada AF.ScientificWorldJournal. 2006 Feb 26;6:254-278. doi: 10.1100/tsw.2006.48. eCollection 2006.PMID: 29861686 Free PMC article. Review.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16210173/

El misterio de las centellas (1498)

El misterio de las centellas (1498)

Philos Trans A Math Phys Eng Sci

2002 Jan 15;360(1790):61-88.

doi: 10.1098/rsta.2001.0919.

Centellas a partir de descargas atmosféricas por oxidación de nanoesferas metálicas: de suelos, madera o metales

John Abrahamson1

Afiliaciones Expandir

Número de identificación personal: 16210171

DOI: 10.1098/rsta.2001.0919

Resumen

La oxidación lenta (limitada por la difusión) de nanopartículas metálicas se ha propuesto anteriormente como el mecanismo de liberación de energía de las centellas, y se ha argumentado que es el resultado de un rayo normal que cae sobre el suelo. En este artículo se detalla más este modelo básico de nanopartículas en red y se lo extiende a los rayos que caen sobre estructuras metálicas, y también a la acción de otras descargas relacionadas con tormentas o descargas provocadas por el hombre. El modelo básico predijo las propiedades importantes de las centellas “promedio” observadas, y la extensión en este artículo también cubre ejemplos de centellas de alta energía. Se describen comprobaciones de laboratorio de la teoría y se dan predicciones sobre las condiciones necesarias para observar centellas en el laboratorio. Los requisitos clave del modelo son una región protegida cerca del pie del rayo y materiales de partida que puedan generar un vapor metálico bajo un calentamiento intenso, incluido el suelo, la madera o una estructura metálica. La evolución de hidrocarburos (a menudo plásticos) junto con el vapor metálico puede garantizar la supervivencia local del vapor metálico incluso en una atmósfera oxidante. La condensación posterior de este vapor en nanopartículas metálicas en redes proporciona la coherencia de una estructura esférica, que también libera luz durante un tiempo prolongado. También se analiza el paso de una centella a través de una lámina de material de construcción, incluido el vidrio, y la carbonización ocasional de la carne al entrar en contacto con él.

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Cited by

El misterio de las centellas (1497)

El misterio de las centellas (1497)

Centellas causadas por la oxidación de redes de nanopartículas procedentes de rayos normales en el suelo

Nature. 2000 Feb 3;403(6769):519-21.

doi: 10.1038/35000525.

J Abrahamson1, J Dinniss

Afiliaciones

  • PMID: 10676954

Resumen

Desde hace siglos se vienen observando centellas, pero el origen de este fenómeno sigue siendo un enigma. La centella “promedio” aparece como una esfera con un diámetro de 300 mm, una vida útil de unos 10 s y una luminosidad similar a la de una lámpara de 100 W. Flota libremente en el aire. Flota libremente en el aire y termina en una explosión o simplemente desaparece de la vista. Casi siempre se produce durante las tormentas. Se han propuesto varias fuentes de energía para explicar la luz, pero ninguno de estos modelos ha logrado explicar todas las características observadas. Aquí presentamos un modelo que podría explicar todas esas propiedades y que cuenta con cierto apoyo experimental. Cuando un rayo normal cae en el suelo, la energía química se almacena en nanopartículas de Si, SiO o SiC, que son expulsadas al aire en forma de red filamentosa. Cuando las partículas se oxidan lentamente en el aire, la energía almacenada se libera en forma de calor y luz. Hemos investigado este proceso básico exponiendo muestras de suelo a una descarga similar a la de un rayo, que produjo agregados en cadena de nanopartículas: estas partículas se oxidan a un ritmo adecuado para explicar la vida útil de las centellas.

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Artículos similares

  • The Riddle of Ball Lightning: A Review. Donoso J, Trueba JL, Rañada AF.ScientificWorldJournal. 2006 Feb 26;6:254-278. doi: 10.1100/tsw.2006.48. eCollection 2006.PMID: 29861686 Free PMC article. Review.

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