Una foto única revela cómo funcionan los pararrayos

Una fotografía de alta velocidad poco común de un rayo que muestra las conexiones con los pararrayos cercanos está ayudando a los científicos a comprender cómo compiten estos dispositivos para atraer los rayos y mantener los edificios a salvo de posibles daños.

La imagen, que fue posible de lograr gracias a una combinación de un esfuerzo bien planificado y pura suerte, fue capturada durante una tormenta eléctrica en São José dos Campos, Brasil, con una cámara de alta velocidad por el físico Marcelo Saba, investigador del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) de Brasil, y el doctorando Diego Rhamon. 

Pararrayos liberaban descarga ascendente para atraer rayos

Según los investigadores, quienes publicaron sus análisis en el Geophysical Research Letters, la imagen muestra un rayo cargado negativamente que se acercaba al suelo a 370 kilómetros por segundo. Cuando el rayo se encontraba a unos 30 metros del suelo, "los pararrayos y los objetos altos situados en la parte superior de los edificios cercanos produjeron descargas positivas ascendentes, que competían por conectarse con el impacto descendente", explicó Saba en un comunicado de la FAPESP.

"La imagen final previa a la conexión se obtuvo 25 milésimas de segundo antes de que el rayo impactara en uno de los edificios", añadió Saba.

Los investigadores utilizaron una cámara que capta 40.000 fotogramas por segundo. El equipo de alta velocidad permitió a los investigadores evaluar el impacto de este tipo de descargas, especialmente cuando no se siguen las medidas de protección adecuadas. En este caso concreto, un fallo en la instalación había dejado al descubierto la zona, y el impacto de una descarga de 30.000 amperios provocó daños considerables.

"Un asombroso total de 31 canales precursores de rayos (llamados líderes) fueron lanzados desde edificios cercanos en un intento de interceptar los líderes negativos que descendían".

Los rayos, una naturaleza electrizante 

Según el comunicado de prensa, por término medio, se calcula que solo el 20 % de los rayos entran en contacto con el suelo, y el resto queda confinado en las nubes. Casi todos los rayos que tocan el suelo son descargas nube-tierra. También se producen descargas ascendentes, pero son poco frecuentes. Los rayos también pueden clasificarse como negativos o positivos en función de la carga transferida al suelo.

"Los rayos pueden alcanzar una longitud de 100 km y transportar corrientes tan fuertes como 30.000 amperios, equivalentes a la corriente utilizada simultáneamente por 30.000 bombillas de 100 vatios. En algunos casos, la corriente puede alcanzar los 300.000 amperios. La temperatura de un rayo típico es de 30.000 °C, cinco veces la temperatura de la superficie del Sol", explica Saba.

Debido a la búsqueda de las cargas eléctricas por seguir el camino de menor resistencia hacia el suelo, no la ruta más directa, es que los rayos tienen su característica forma de zigzag. "Su trayectoria viene determinada por las diferentes características eléctricas de la atmósfera, que no es homogénea".

Según el equipo, los pararrayos no repelen ni atraen esas descargas eléctricas, sino que simplemente proporcionan a los rayos una ruta fácil y segura hacia el suelo.

De acuerdo con el comunicado, Saba empezó a estudiar sistemáticamente los rayos con cámaras de alta velocidad en 2003, y desde entonces ha creado una colección de vídeos de rayos filmados a gran velocidad que se ha convertido en la mayor del mundo.

Editado por Felipe Espinosa Wang.