¿Dónde Caen los Rayos y Relámpagos?
Nuevos mapas, producidos por sensores en órbita que pueden detectar los destellos de relámpagos inclusive durante el día, revelan en qué lugares de la Tierra los poderosos rayos podrían atacar.
Éstas son sólo unas pocas de las muchas cosas que los científicos de la NASA han descubierto, al utilizar satélites para seguir de cerca los relámpagos alrededor del planeta.
"Por primera vez hemos podido determinar la distribución global de relámpagos, señalando su variación en función de la latitud, longitud y la época del año", dice Hugh Christian, director del equipo que estudia los relámpagos en el Centro Nacional de Ciencias Espaciales y Tecnología (National Space Science and Technology Center -- NSSTC), con sede en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA (Marshall Space Flight Center).
Arriba: Un
relámpago cae sobre el Océano Atlántico cerca de la
costa de la Florida. De acuerdo al nuevo mapa global de frecuencia de relámpagos
desarrollado por la NASA, la caída de relámpagos sobre
aguas abiertas es poco frecuente. Imagen cortesía de
NOAA.
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Esta nueva perspectiva para el estudio de relámpagos es posible gracias a dos detectores a bordo de un satélite: el Detector Óptico de Oscilación Transitoria (OTD por las siglas en inglés, Optical Transient Detector) y el Sensor de Imágenes de Relámpagos (Lightning Imaging Sensor o LIS). "El OTD y el LIS son dos sensores ópticos que hemos colocado en órbita baja sobre la Tierra", dice Christian, cuyo equipo desarrolló los sensores. "El OTD fue puesto en órbita en 1995 y, desde entonces, hemos aprovechado los cinco años. El LIS fue lanzado a bordo del satélite de la Misión para la Medición de Lluvia Tropical (Tropical Rainfall Measuring Mission ) en 1997 y todavía funciona muy bien".
"Básicamente, estos sensores ópticos utilizan cámaras fotográficas de alta velocidad para observar cambios producidos en la parte superior de las nubes, los cuales son invisibles para los ojos", explica. Por medio del análisis del espectro de luz dentro de un pequeño intervalo de longitud de onda, alrededor de los 777 nanómetros -- cerca del infrarrojo -- los científicos pueden detectar breves destellos de luz, inclusive durante el día.
Antes del OTD y LIS, la distribución global de los relámpagos se conocía sólo aproximadamente. Detectores de relámpagos localizados en tierra que utilizan sensores de radiofrecuencia proveen mediciones locales de alta calidad. Pero debido a su alcance limitado, los océanos y áreas con baja población no han sido estudiados en mucho detalle. El desarrollo de los sensores ópticos espaciales fue un adelanto fundamental que dió a los investigadores la primera visión completa de la actividad de relámpagos a nivel mundial.
Arriba: Los datos provenientes de sensores ópticos espaciales revelan una distribución irregular de la caída de relámpagos a nivel global. Unidades: número de destellos/km2 /año. Crédito de la imagen: Equipo de Relámpagos del NSSTC.
Los nuevos mapas muestran que la Florida, por ejemplo, es uno de los lugares donde la frecuencia de caída de relámpagos es inusualmente alta. Dennis Boccippio, un científico de la atmósfera que trabaja con el equipo de relámpagos del NSSTC, explica por qué: "Florida es afectada por dos brisas marinas: una de la costa este y la otra de la costa oeste". El "empujón" producido por las brisas opuestas fuerza a las corrientes superficiales de aire a ascender, desatando tormentas eléctricas.
Dentro de los nubarrones, la turbulencia generada por el aire
que sube produce la colisión entre pequeños cristales de
hielo y gotas de agua (llamados "hidrometeoros"). Por causas no completamente
entendidas, las cargas eléctricas positivas se acumulan en las partículas
más pequeñas -- ésto es, sobre los hidrometeoros menores
de 100 micrómetros -- mientras que las cargas negativas se localizan
en las partículas más grandes. El viento y la gravedad separan
a los hidrometeoros eléctricamente cargados y produce una enorme diferencia
de potencial eléctrico dentro de la tormenta.
"Los relámpagos son una forma de disipar esta acumulación de energía" , dice Boccippio.
Derecha: Los relámpagos son una descarga eléctrica repentina entre las regiones cargadas de los nubarrones y el suelo. Sólo aproximadamente un 25 por ciento de los relámpagos cae sobre la superficie del planeta. [más información]
Otro lugar de concentración de relámpagos son los Himalayas, donde la topografía local tan extrema, produce la convergencia de las masas de aire provenientes del Océano Índico.
¿Y dónde caen los relámpagos con más frecuencia? En África Central. "Allí uno encuentra tormentas eléctricas durante todo el año", dice Christian. "[Estas tormentas son el resultado de] patrones climáticos, el flujo de aire desde el Océano Atlántico, y la contribución de las áreas montañosas".
Los datos satelitales revelan también los patrones de intensidad de relámpagos a través del tiempo. En el hemisferio norte, por ejemplo, la mayoría de los relámpagos se produce durante los meses de verano. Pero en las regiones ecuatoriales, éstos son más frecuentes durante el otoño y la primavera.
Esta variación temporal produce una curiosa asimetría
entre el norte y el sur: los relámpagos producen los incendios naturales
de finales de verano en América del Norte, mientras que algunos
estudios indican que estos incendios son producidos por el hombre en
América del Sur. ¿Por qué la diferencia? Simple,
porque los relámpagos en América del Sur ocurren durante
la temporada en la cual el suelo está húmedo. Los relámpagos
de verano caen en América del Norte cuando la tierra está
seca y llena de combustible para comenzar incendios.
Mientras tanto, áreas como el Ártico o la Antártida tienen muy pocas tormentas eléctricas y, por lo tanto, casi ningún relámpago.
"Las áreas oceánicas presentan también una escasez de relámpagos", dice Christian. "La gente que vive en algunas de las islas del Pacífico no hablan mucho sobre relámpagos en su idioma". La superficie del océano no se calienta tanto como la de la tierra durante el día debido a la mayor capacidad calorífica del agua. El calentamiento de las capas de aire superficiales es fundamental para la formación de tormentas, por lo que los océanos no presentan relámpagos con mucha frecuencia.
Izquierda: Descanse tranquilo. Los relámpagos caen muy rara vez en las Islas del Pacífico.
De acuerdo con Boccippio, estos patrones globales no son, probablemente, muy afectados por la actividad humana. Algunas personas han sugerido que los edificios y las torres metálicas de comunicaciones aumentan la frecuencia promedio de la caída de relámpagos. Pero, "el relámpago que no llega hasta el suelo crea su propia forma de descarga", dice Boccippio. "La probabilidad de que estemos cambiando la frecuencia de caídas de relámpagos sobre la superficie con la construcción de torres es muy pequeña. Advierte, sin embargo, que ésto no ha sido verificado experimentalmente.
Para responder a estas preguntas, un nuevo detector (el Sensor de Mapeo de Relámpagos, o Lightning Mapper Sensor -- "LMS") está en el tablero de dibujo del NSSTC. Este instrumento estaría en órbita geoestacionaria sobre los Estados Unidos, y trataría de detectar toda forma de relámpago con una alta resolución espacial y eficiencia de detección.
El LMS o algo parecido podría brindar información valiosa para meteorólogos. -- y más aún, podría ayudar a salvar vidas. "Las mismas corrientes ascendentes que producen climas severos, a menudo causan un incremento en la frecuencia de relámpagos [en el comienzo] de una tormenta", explica Boccippio. De esta manera, la medición de la frecuencia de los destellos producidos por relámpagos en tiempo real podría ofrecer una manera de identificar tormentas mortales antes de que se conviertan en tales.
Claramente, la investigación de los relámpagos es un campo
verdaderamente con mucho potencial. Usted puede obtener más
información acerca de este tema en el Portal de Internet del
Centro de Clima e Hidrología Global (Global Hydrology and Climate
Center): Relámpagos y Electricidad
Atmosférica.
Centro de Clima e Hidrología Global --asociado al NSSTC.
Observando Relámpagos desde el Espacio -- (NSSTC) Los relámpagos caen sobre la Tierra, entonces ¿por qué observarlos desde el espacio? Averigüélo visitando esta página.
Relámpagos y electricidad atmosférica -- (NSSTC) incluye un manual de relámpagos y mucho más...
Aprendiendo de los Relámpagos -- artículo (en inglés) de Science@NASA. Poco a poco, los sensores de relámpagos espaciales están revelando qué ocurre dentro de las tormentas severas. Los científicos esperan utilizar esta tecnología para mejorar el pronóstico de climas letales.
Misión para la Medición de Lluvia Tropical -- una misión conjunta entre la NASA y la Agencia Nacional para Desarrollo Espacial (NASDA) de Japón..
Portales de Internet de los instrumentos utilizados para estudiar relámpagos: LMS, OTD, LIS
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