En contraste con la creencia popular, los rayos a menudo caen dos veces, pero la razón por la que se 'reutiliza' un canal de rayos sigue siendo un misterio. Ahora, un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Groningen ha utilizado el radiotelescopio LOFAR para estudiar el desarrollo de los relámpagos con un detalle sin precedentes. Los resultados fueron publicados el 18 de abril en la revista científica Naturaleza .

El equipo utilizó el radiotelescopio LOFAR para estudiar el desarrollo de los relámpagos con un detalle sin precedentes. Su trabajo revela que las cargas negativas dentro de una nube de tormenta no se descargan todas en un solo destello, pero se almacenan en parte junto al canal líder en las interrupciones, en estructuras que los investigadores llaman agujas. Esto puede provocar una descarga repetida al suelo.

Agujas

"Este hallazgo contrasta claramente con la imagen actual, en el que la carga fluye a lo largo de los canales de plasma directamente de una parte de la nube a otra, o al suelo, "explica Olaf Scholten, profesor de física en el instituto KVI-CART de la Universidad de Groningen. Nunca fue posible observar las agujas antes de las "capacidades supremas" de LOFAR, agrega su colega, el Dr. Brian Hare, primer autor del artículo. "Estas agujas pueden tener una longitud de 100 metros y un diámetro de menos de cinco metros, y son demasiado pequeños y de corta duración para otros sistemas de detección de rayos ".

La matriz de baja frecuencia (LOFAR) es un radiotelescopio holandés que consta de miles de antenas simples repartidas por el norte de Europa. Estas antenas están conectadas con una computadora central a través de cables de fibra óptica, lo que significa que pueden operar como una sola entidad. LOFAR está desarrollado principalmente para observaciones de radioastronomía, pero el rango de frecuencia de las antenas también lo hace adecuado para la investigación de rayos, a medida que las descargas producen ráfagas en la banda de radio VHF (muy alta frecuencia).

Para las observaciones actuales de rayos, los científicos utilizaron solo las estaciones LOFAR holandesas, que cubren un área de 3, 200 kilómetros cuadrados. Este nuevo estudio analizó las trazas de tiempo sin procesar (que tienen una precisión de un nanosegundo) medidas en la banda de 30-80 MHz. Brian Hare dice:"Estos datos nos permiten detectar la propagación de los rayos a una escala en la que, por primera vez, podemos distinguir los procesos primarios. Es más, el uso de ondas de radio nos permite mirar dentro de la nube de tormenta, donde reside la mayor parte de los rayos ".

Los rayos ocurren cuando fuertes corrientes ascendentes generan una especie de electricidad estática en grandes nubes cumulonimbus. Partes de la nube se cargan positivamente y otras negativamente. Cuando esta separación de carga es lo suficientemente grande, ocurre una descarga violenta de un rayo. Tal descarga comienza con un plasma, una pequeña área de aire ionizado lo suficientemente caliente como para ser conductor de electricidad. Esta pequeña área se convierte en un canal de plasma bifurcado que puede alcanzar longitudes de varios kilómetros. Las puntas positivas del canal de plasma recogen cargas negativas de la nube, que pasan por el canal hasta la punta negativa, donde se descarga la carga. Ya se sabía que se produce una gran emisión de VHF en las puntas crecientes de los canales negativos, mientras que los canales positivos muestran emisiones solo a lo largo del canal. no en la punta.

Un nuevo algoritmo

Los científicos desarrollaron un nuevo algoritmo para datos LOFAR, permitiéndoles visualizar las emisiones de radio VHF de dos relámpagos. El conjunto de antenas y la marca de tiempo muy precisa en todos los datos les permitió identificar las fuentes de emisión con una resolución sin precedentes. "Cerca de la zona principal de LOFAR, donde la densidad de la antena es más alta, la precisión espacial fue de aproximadamente un metro, "dice el profesor Scholten. Además, los datos obtenidos localizaron 10 veces más fuentes de VHF que otros sistemas de imágenes tridimensionales, con una resolución temporal en el rango de nanosegundos. Esto resultó en una imagen tridimensional de alta resolución de la descarga del rayo.

Los resultados muestran claramente la aparición de una rotura en el canal de descarga en un lugar donde se forman las agujas. Estos parecen descargar cargas negativas del canal principal, que posteriormente vuelven a entrar en la nube. La reducción de cargas en el canal provoca la rotura. Sin embargo, una vez que la carga en la nube vuelva a ser lo suficientemente alta, se restablece el flujo a través del canal, conduciendo a una segunda descarga de rayos. Por este mecanismo, un rayo caerá en la misma área repetidamente.

Scholten dice:"Las emisiones de VHF a lo largo del canal positivo se deben a descargas repetidas con bastante regularidad a lo largo de canales laterales formados previamente, las agujas. Estas agujas parecen drenar las cargas de forma pulsada ".

"Este es un fenómeno totalmente nuevo, "agrega el profesor Joe Dwyer de la Universidad de New Hampshire (EE. UU.), tercer autor del artículo:"Nuestras nuevas técnicas de observación muestran grandes cantidades de agujas en el relámpago, que no se han visto antes ".

Brian Hare concluye:"A partir de estas observaciones, vemos que una parte de la nube se recarga, y podemos entender por qué la descarga de un rayo al suelo puede repetirse unas cuantas veces ".