Ciencias de la Atmósfera

Revelan el misterio de los extraños relámpagos invertidos

Fenómenos meteorológicos inusuales producen rayos invertidos con increíbles cargas eléctricas, que van desde las nubes hacia las capas superiores de la atmósfera

Revelan el misterio de los extraños relámpagos invertidos

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Pablo Javier Piacente

Los relámpagos o rayos son grandes grietas de luz que parten el cielo, lanzando enormes cantidades de electricidad a la atmósfera circundante e impactando con fuerza en el suelo cada vez que lo alcanzan. Sin embargo, recientemente se descubrió que los rayos también pueden brotar hacia arriba desde las nubes, en forma invertida y azotando la estratosfera en un tremendo "chorro" azul de electricidad. Ahora, un nuevo estudio analizó imágenes de este extraño fenómeno y reveló algunos de sus secretos.

Un nuevo estudio basado en imágenes en 3D de una descarga eléctrica masiva, que se elevó más de 80 kilómetros hacia el espacio por encima de una tormenta eléctrica en Oklahoma, Estados Unidos, ha brindado nueva información relevante sobre un extraño fenómeno atmosférico, conocido como relámpagos o rayos invertidos. Según los investigadores, la descarga de Oklahoma fue el relámpago invertido más poderoso estudiado hasta el momento: transportó 100 veces más carga eléctrica que un relámpago típico de tormenta eléctrica.

Un extraño fenómeno por explicarse

Los rayos o relámpagos invertidos asombran a la ciencia: son emanaciones eléctricas que surgen en sentido inverso a los rayos convencionales. En otras palabras, en vez de nacer en las nubes y dirigirse hacia el suelo, se crean en el interior de la tormenta y se elevan por encima de las nubes, en dirección al espacio. 

Estas descargas eléctricas ascendentes de las tormentas eléctricas pueden adoptar muchas formas y características diferentes. Se clasifican principalmente por su altitud en la atmósfera, que van desde breves pulsos de luz, que están confinados a altitudes cercanas a la parte superior de las nubes, hasta chorros de luz azul que alcanzan aproximadamente 40 kilómetros de altitud por encima de las nubes. Incluso, pueden conformar enormes estructuras que llegan hasta la ionosfera inferior. 

La nueva investigación, recientemente publicada en la revista Science Advances, fue desarrollada por un grupo internacional de científicos y liderada por Levi Boggs, especialista del Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia (GTRI). Según una nota de prensa de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades (USRA), de Estados Unidos, una de las instituciones que formó parte del estudio, este trabajo científico fue el primero en determinar que la ubicación de las emisiones ópticas de los rayos se encontraba muy por encima de las nubes, permitiendo así un registro en 3D sin precedentes.

Los datos sobre este fenómeno inusual son asombrosos: en la tormenta de Oklahoma, el relámpago invertido analizado movió aproximadamente 300 Culombios de carga eléctrica hacia la ionosfera, el borde inferior del espacio, desde las nubes que protagonizaban la tormenta. Habitualmente, los rayos tradicionales emiten menos de 5 Culombios entre la nube y el suelo, o en el interior de las nubes. Vale recordar que los Culombios son la unidad derivada del sistema internacional para la medida de la magnitud física de la cantidad de electricidad, o carga eléctrica.

Un increíble poder eléctrico

Al mapear un inmenso relámpago inverso en tres dimensiones con datos de máxima calidad, los investigadores lograron identificar fuentes de radio de muy alta frecuencia (VHF) por encima de la parte superior de las nubes, que no se habían visto previamente con este nivel de detalle. Usando datos satelitales y de radar, lograron determinar dónde se ubicaba la porción dominante y extremadamente caliente de la descarga eléctrica sobre la nube, desde la cual nace el rayo invertido.

Al parecer, las señales VHF y ópticas confirmaron definitivamente que las emisiones de radio VHF de los rayos son producidas por pequeñas estructuras llamadas serpentinas, que se encuentran en la punta del rayo en desarrollo. En tanto, la corriente eléctrica más fuerte fluye significativamente detrás del rayo, en un canal conductor de electricidad. 

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¿Por qué estos misteriosos rayos invertidos lanzan su carga eléctrica al espacio y no hacia el suelo o hacia otras nubes? Los investigadores especulan que algo puede estar bloqueando el flujo de carga hacia abajo o hacia otras nubes. Los registros del evento de Oklahoma muestran una escasa actividad de rayos tradicionales antes del surgimiento del enorme relámpago invertido que pudo estudiarse, indicando que la energía proyectada para ser emitida en forma convencional se acumularía sin poder descargarse, generando posteriormente la anomalía que provoca los relámpagos inversos. 

Referencia

Upward propagation of gigantic jets revealed by 3D radio and optical mapping. Levi D. Boggs et al. Science Advances (2022). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abl8731