¿Qué son los rayos y los relámpagos y en qué se diferencian?

Los rayos son descargas eléctricas provocadas por desequilibrios entre las nubes de tormenta y el suelo, o dentro de las propias nubes. La mayoría de los rayos se producen dentro de las nubes. Un relámpago es la luz que se puede observar cuando se produce una tormenta eléctrica. A diferencia de los rayos, los relámpagos no llegan a tocar tierra pese a que se forman de la misma manera.

Un "rayo en lámina" es un rayo lejano que ilumina toda la base de una nube. Otros relámpagos visibles pueden aparecer en forma de perlas, cintas o cohetes.

Durante una tormenta, las partículas de lluvia, hielo o nieve que chocan en el interior de las nubes de tormenta aumentan el desequilibrio entre estas y el suelo, y a menudo cargan negativamente la parte inferior de las nubes de tormenta. Los objetos en el suelo, como campanarios, árboles y la propia Tierra, se cargan positivamente, creando un desequilibrio que la naturaleza trata de remediar pasando corriente entre las dos cargas.

Los rayos son extremadamente calientes: el aire que los rodea puede alcanzar temperaturas cinco veces superiores a las de la superficie del sol. Este calor hace que el aire circundante se expanda rápidamente y vibre, lo que crea los truenos que oímos poco después de ver un relámpago.

(Relacionado: La ciencia de los 'superrayos', los rayos más fuertes del mundo)

Tipos de rayos

Los rayos nube-tierra son un fenómeno común (aproximadamente caen unos 100 sobre la superficie terrestre cada segundo), pero su potencia es extraordinaria. Cada rayo puede contener hasta 1000 millones de voltios de electricidad.

Un rayo nube-tierra típico comienza cuando una serie escalonada de cargas negativas, llamada líder escalonado, corre hacia abajo desde el fondo de una nube de tormenta hacia la Tierra a lo largo de un canal a unos 300 000 kilómetros por hora. Cada uno de estos segmentos mide unos 46 metros de largo.

Cuando el escalón más bajo se acerca a 46 metros de un objeto cargado positivamente, se encuentra con una oleada ascendente de electricidad positiva, llamada serpentina, que puede ascender a través de un edificio, un árbol o incluso una persona.

Cuando los dos se conectan, fluye una corriente eléctrica a medida que las cargas negativas vuelan por el canal hacia la tierra y un relámpago visible se propaga hacia arriba a unos 300 000 000 km/h, transfiriendo electricidad en forma de rayo en el proceso.

Algunos tipos de rayos, incluidos los más comunes, nunca abandonan las nubes, sino que se desplazan entre zonas con diferentes cargas dentro de las nubes o entre ellas. Otras formas poco frecuentes pueden ser provocadas por incendios forestales extremos, erupciones volcánicas y tormentas de nieve. El rayo en bola, una pequeña esfera cargada que flota, brilla y rebota sin tener en cuenta las leyes de la gravedad o de la física, sigue desconcertando a la comunidad científica.

Entre uno y 20 rayos nube-tierra son "rayos positivos", un tipo de rayo que se origina en la parte superior de las nubes de tormenta, cargada positivamente. Estos rayos invierten el flujo de carga de los rayos típicos y son mucho más fuertes y destructivos. Los rayos positivos pueden extenderse por el cielo y caer "de la nada" a más de 16 kilómetros de la nube de tormenta en la que nacieron.

(Relacionado: Ser alcanzado por un rayo es mucho más frecuente de lo que la gente cree)

El impacto de un rayo

Los rayos no sólo son espectaculares, sino también peligrosos. Cada año mueren en el mundo unas 24000 personas a causa de un rayo. Cientos más sobreviven a las descargas pero sufren diversos síntomas duraderos, como pérdida de memoria, mareos, debilidad, entumecimiento y otras dolencias capaces de alterar una vida normal. Los golpes pueden causar paradas cardiacas y quemaduras graves, pero 9 de cada 10 personas sobreviven. Los expertos estiman que hay una probabilidad de uno entre tres millones de ser alcanzado por un rayo a lo largo de nuestra vida.

El calor extremo de un rayo vaporiza el agua del interior de un árbol, creando un vapor que puede hacerlo estallar. Los coches son un refugio contra los rayos, pero no por la razón que la mayoría cree. Los neumáticos conducen la corriente, al igual que los bastidores metálicos, que transportan la carga inofensivamente hasta el suelo.

Muchas casas están conectadas a tierra mediante varillas y otras protecciones que conducen la electricidad de un rayo inofensivamente al suelo. Las casas también pueden estar conectadas a tierra inadvertidamente por tuberías, canalones u otros materiales. Los edificios conectados a tierra ofrecen protección, pero los ocupantes que toquen el agua corriente o utilicen un teléfono fijo pueden recibir una descarga por la electricidad conducida.