12 diciembre 2008

Iones, rayos y truenos

El aire está formado por átomos cada uno de los cuales tiene un núcleo o centro de protones -partículas de carga positiva- alrededor del cual giran electrones -partículas de carga negativa-. Por naturaleza, en el aire, existe el mismo número de protones y electrones que se anulan mutuamente creando un ambiente estable. Sin embargo, los electrones son ligeros y se desplazan con mucha facilidad provocando una ruptura del equilibrio y creándose entonces una molécula "vagabunda" o ión que puede tener una carga eléctrica positiva o negativa. Es decir, cuando un átomo neutro pierde electrones -partículas de carga negativa- queda cargado positivamente y se convierte en un ión positivo. Si en cambio el átomo neutro capta electrones adquiere carga negativa y, por tanto, queda convertido en un ión negativo.
Así pues, el aire siempre tiene una carga electrostática muy pequeña pero tremendamente importante en la vida de los seres vivos. Distintos experimentos llevados a cabo sobre vegetales y animales sometidos a atmósferas sin electricidad estática demostraron que las plantas no se desarrollaban y algunos animales llegaban a morir al cabo de cierto tiempo.
El equilibrio de la carga eléctrica del aire puede perderse bien a causa de fenómenos atmosféricos naturales, bien debido a los efectos del uso de aparatos eléctricos en nuestro hogar o centro de trabajo. La proximidad de un vendaval o de una tormenta, el aire viciado de las ciudades, los aparatos de aire acondicionado, los calefactores, el polvo, las fibras sintéticas, los aparatos eléctricos, etc., destruyen los iones negativos y hacen proliferar los positivos, lo que provocan que la atmósfera sea asfixiante en muchos sitios.
La presencia de iones negativos en el aire en cambio, despeja la mente, levanta el ánimo y produce una sensación de alivio y bienestar tanto físico como psicológico. Pero, ¿cómo se adquiere esa carga negativa? Pues a veces por efecto de la radiación solar y estelar, la influencia de los relámpagos, las olas del mar, las corrientes de agua... Se ha comprobado que el aire fresco de las montañas y las costas contiene muchos iones negativos y sus efectos beneficiosos se pueden observar cuando, por ejemplo, pasamos un día en el campo.

Uno de los hechos más característicos de las tormentas es el desencadenamiento de rayos, relámpagos y truenos.

Las tormentas favorecen la formación de iones: los iones positivos en la parte alta de la nube y los negativos en la parte baja de las nube. La tierra también se carga de iones positivos y todo ello genera una diferencia de potencial eléctrico de millones de voltios que acaban originando fuertes descargas entre distintos puntos de una misma nube, entre nubes distintas o entre la nube y la tierra: a dicha descarga eléctrica la denominamos rayo. El relámpago es el fenómeno luminoso asociado a un rayo.
El calor producido por la descarga eléctrica calienta el aire y lo expande bruscamente para después al enfriarse, contraerse, dando lugar a ondas de presión que se propagan como ondas sonoras. Estas ondas sonoras que se propagan a la velocidad del sonido (300 m/s) son lo que denominamos trueno.

Se puede determinar de una forma aproximada, la distancia en metros a la que se produce la descarga eléctrica respecto del trueno, se multiplica por 300 los segundos transcurridos entre el momento de producirse el rayo y el momento que oímos el trueno.

Imagen
"Lightning," (1888) gelatin silver print by A.H. Binden, showed that lightning doesn't strike in zigzags. (A.H. Binden / S.F. Museum of Modern Art)

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