Existen ciertos fenómenos climáticos que han llamado la atención de las personas ya desde tiempos antiguos y aún en la actualidad continúan siendo tema de debate y estudios entre los científicos.
Las tormentas eléctricas representan uno de estos fenómenos que, aunque algunos han sido explicados, otros como el origen y formación de los rayos o el giro de los tornados, continúan investigándose.
Uno de los fenómenos más curioso es el de los truenos.
Las tormentas eléctricas y lo rayos
Dos manifestaciones climáticas diferentes aunque muy estrechamente relacionadas son los truenos y los rayos. Ambos fenómenos son típicos de las tormentas eléctricas. El origen de las tormentas eléctricas está en el ascenso de grandes masas de aire caliente y húmedo, como consecuencia de corrientes de aire ascendente. Estas masas de aire comienzan a enfriarse y condensarse a medida que ascienden, formando las nubes que se conocen como cumulonimbus, las cuales pueden llegar a alcanzar los 20 km de altura.
Según esta masa de aire se va condensando, va dando lugar a gotas de hielo y agua que precipitan desde lo alto hasta la superficie terrestre, atravesando las nubes para ello. A medida que estas gotas se precipitan, van chocando con otras gotas y aumentan de tamaño. Al mismo tiempo que estas gotas caen, en el interior de la nube se produce una corriente de aire que desciende y que dará lugar al viento en la superficie terrestre.
Benjamin Franklin constató en su famoso experimento de la cometa, que las nubes poseían campos eléctricos. Según se piensa (aunque aún debatido) cuando la corriente de aire ascendente que produjo la nube continúa y choca con las corrientes de aire descendente que crean las gotas de agua que precipitan, crean unas descargas eléctricas que darán origen a los rayos.
Qué son los truenos y cómo se forman
La expresión sonora que genera un rayo, se denomina trueno. El origen de los truenos ha sido un tema muy debatido a lo largo de los años. Fue Aristóteles, en el siglo III, el que proporcionó una primera teoría acerca de su formación y era que se generaban como consecuencia del choque entre las nubes. Con el paso de los años, esta primera aplicación ha variado y se ha perfeccionado, hasta hoy día, en el que ya existe un consenso sobre su formación.
Los análisis espectroscópicos que se han realizado, indican que la temperatura media de un rayo es de 20.400 K (unos 2.100º C), alcanzando entre 20.000 K y 30.000 K en un primer momento, para luego descender a unos 10.000 K. Estas variaciones de temperatura se producen apenas en los 50 microsegundos que dura un rayo. La temperatura hace que un rayo se expanda a través del aire frío que lo rodea a una velocidad superior a la velocidad del sonido, causando la vibración de las partículas de aire caliente dentro de la fría atmósfera. Esto se llama onda de choque y es similar a una explosión que se expande en todas las direcciones, creando lo que denominamos trueno.
Atendiendo a la naturaleza de un rayo y a la distancia de la persona, el sonido que produce un trueno puede ir desde un sonoro crujido hasta un largo estruendo, que puede alcanzar incluso los 110 decibelios, que está próximo al umbral de dolor para el oído humano.
Se han realizado diversos experimentos de simulación de rayos, que han aportado datos bastante concordantes con esta explicación acerca del fenómeno, si bien, en el ámbito científico aún se debaten los mecanismos físicos que dan lugar a este proceso.
La velocidad de la luz y el sonido de un trueno
Debido a que la velocidad de la luz es bastante superior a la velocidad de propagación del sonido, al producirse este fenómeno, primero veremos el rayo y luego escuchamos el trueno. Otro factor que influye en el sonido de un trueno es la región en la que se produce y la formación de la Tierra en esa zona, lo que puede influir en que se produzcan ecos, como ocurre en las ciudades con muchos túneles y edificios.
En definitiva, el fenómeno climático de la producción de rayos y truenos nos enseña toda la fuerza de la naturaleza.
