Nuevo método para medir la energía de un rayo
Gracias a las fulguritas, que dejan los rayos en el suelo, los científicos analizan de rayos pasados
Florida, es a menudo reconocida como la "capital de los rayos de los Estados Unidos," es un gran lugar para estudiar la cantidad de energía liberada por el impacto de un rayo. Sólo hay que preguntárselo al profesor Matthew Pasek de la Universidad de Florida y su colega Marc Hurst, que han desarrollado un método único para medir la cantidad de energía gastada por un rayo (descarga de nube a tierra).
De acuerdo con Pasek, una de las cosas más difíciles de medir es la cantidad de energía en un rayo. Mientras que los físicos atmosféricos pueden aproximar la energía del rayo mediante la medición de la corriente eléctrica y la temperatura a medida que se desarrolla, por lo general los números son aproximaciones.
El equipo de Pasek y Hurst es el primero en investigar la energía de los rayos mediante el uso de la geología "después del hecho", en lugar de medir la energía durante la descarga.
Analizando la "arqueología" del rayo, los investigadores fueron capaces de medir la energía de un rayo que afectó a miles y miles de granos de arena de Florida de años atrás.
Los resultados de su análisis fueron publicados recientemente en la revista Scientific Reports.
"Cuando un rayo cae sobre la arena, se puede generar un tubo cilíndrico de vidrio llamado fulgurita, explicó Pasek." La estructura de la fulgurita, creado por la energía y el calor en la caída de un rayo, nos puede decir mucho acerca de la naturaleza de la descarga, sobre todo acerca de la cantidad de energía en un solo rayo".
El equipo reunió a más de 250 fulguritas, tanto recientes y antiguas. De las fulguritas de arena en el condado de Polk, Florida, un sitio que se cree que han registrado durante miles de años la caída de rayos, proporcionando una manera de medir la historia de los rayos, que hoy se llama el corredor I-4, una región cerca de Tampa y Orlando.
Se analizaron las propiedades de las fulguritas, prestando especial atención a la longitud y la circunferencia de los cilindros de vidrio debido a la cantidad de la energía liberada que se revelan.
"Todo el mundo sabe que hay una gran cantidad de energía en un rayo, pero ¿cuánto?" Pasek explicó. "El nuestro es el primer intento de determinar la distribución de la energía del rayo asociado a las fulguritas y también es el primer conjunto de datos para medir el suministro de energía del rayo y su potencial dañino en la superficie de la tierra sólida."
De acuerdo con Pasek, la energía liberada por un rayo se mide en megajulios, también expresada como MJ / m.
"Por ejemplo, un solo megajulio es equivalente a alrededor de 200 calorías de alimentos, o la energía de microondas dejando actuar durante 20 minutos para cocinar los alimentos", explica.
"También puede ser comparado con el uso de la energía de una bombilla de 60 vatios si se deja durante unas cuatro horas. También es la misma que la energía cinética de un coche que viaja alrededor de 60 mph." Su investigación encontró que la energía producida por un rayo alcanzaba un máximo superior a 20 MJ / m.
Los investigadores también encontraron una manera de separar las descargas "normales" de las "anormales".
"Si bien hemos presentado un nuevo método para medir el rayo mediante el uso de rocas fosilizadas, también encontramos - por primera vez - de que la caída de los rayos sigue algo que se llama una" tendencia logarítmica normal ", explicó Pasek.
"Una tendencia logarítmica normal muestra que el más poderoso rayo sucede con más frecuencia de lo que se esperaría si se realiza una curva de distribución energética de rayos. Por lo que las grandes descargas de rayos son realmente muy grandes."
De acuerdo con Pasek, un rayo puede llevar a una tensión muy alta y calienta el aire a la temperatura a más de 30.000 ºK. Cuando un rayo cae sobre arena, tierra, roca o arcilla, la corriente fluye a través del objetivo y calienta el material por encima de su nivel de vaporización. El enfriamiento rápido produce la fulgurita.
De acuerdo con Pasek, quien es también un experto en astrobiología, geoquímica y cosmoquímica, un rayo cae sobre la Tierra alrededor de 45 veces por segundo, con 75 al 90 por ciento de descargas sobre masas de tierra.
"Aproximadamente una cuarta parte de estas descargas se producen de una nube a suelo, por lo que el potencial de formación de la fulgurita es grande, con hasta 10 fulguritas formadas por segundo a nivel mundial", dijo Pasek.
Su investigación no sólo sirve para proporcionar una forma de medir la inmensa energía de un rayo, sino también para ayudar a crear conciencia de los peligros planteados por las descargas potencialmente mortales.