Tal como si fueran parte de un dimensión alterna como el Upside Down, estos chorros de energía se disparan sobre las nubes y hacia arriba en lugar de hacia la tierra.
Una serie de imágenes que muestran la forma de un chorro sobre una tormenta de Oklahoma en 2018. Crédito: Chris Holmes.
Una de las fuerzas más poderosas y fascinantes de la naturaleza nace de las tormentas: grandes grietas de luz que parten el cielo, lanzando grandes cantidades de electricidad a la atmósfera circundante, rompiendo el suelo cada vez que lo alcanza. O así es como normalmente pensamos en un rayo.
Pero el fenómeno tiene otra manifestación, revelada hace relativamente poco tiempo: a veces, brota hacia arriba desde las nubes, azotando la estratosfera en un tremendo «chorro» azul de electricidad.
Poco se sabe sobre este fenómeno; es impredecible y ocurre más allá de la vista de la mayoría de las personas, por encima de una capa de nubes de tormenta.
Pero ahora, gracias a un ciudadano científico, uno de esos chorros gigantes se registró sobre las nubes durante una tormenta en Oklahoma en 2018 y, con los datos recopilados por otros instrumentos, los científicos pudieron estudiarlo en detalle en tres dimensiones.
El resultado nos brinda nuevos detalles sobre este extraño fenómeno, lo que debería contribuir a una mejor comprensión de cómo y por qué sucede.
«Pudimos mapear este chorro gigantesco en tres dimensiones con datos de muy alta calidad», dijo el físico e ingeniero Levi Boggs del Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia. «Pudimos ver fuentes de muy alta frecuencia (VHF) por encima de la parte superior de la nube, que no se habían visto antes con este nivel de detalle. Usando datos de satélite y radar, pudimos saber dónde se encuentra la parte principal de la descarga sobre la nube».
Apuntando a la tormenta
Capturado con una cámara Watec con poca luz en la noche del 14 de mayo de 2018, el rayo fue enorme, una enorme descarga que era claramente visible en las imágenes capturadas.
Cuando Boggs se enteró de las imágenes, inmediatamente buscó datos de otros instrumentos que pudieran haber capturado el evento. Y hubo una bonanza.
El chorro estaba dentro del alcance y había sido registrado por un sistema de mapeo de rayos VHF cercano llamado Lightning Mapping Array, dos ubicaciones de radar meteorológico de próxima generación (NEXRAD) del Centro Nacional de Información Ambiental (NCEI) e instrumentos en el Satélite Ambiental Operativo Geoestacionario (GOES) de la NOAA.
Imágenes monocromáticas del gigantesco chorro capturadas con una cámara con poca luz en el centro de Texas. Crédito: Kevin Palivec.
Esta gran cantidad de datos significó que Boggs y sus colegas pudieron realizar un análisis en profundidad para reconstruir las complejidades de la descarga.
«El hecho de que el chorro gigante fuera detectado por varios sistemas, incluido Lightning Mapping Array y dos instrumentos de rayos ópticos geoestacionarios, fue un evento único y nos brinda mucha más información sobre los chorros gigantes», dijo el físico e ingeniero Doug Mach de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades (USRA). «Más importante aún, esta es probablemente la primera vez que un chorro gigantesco ha sido mapeado tridimensionalmente sobre las nubes con el conjunto de instrumentos Geostationary Lightning Mapper (GLM)».
Un verdadero coloso
Los datos revelaron que el chorro era, verdaderamente, un coloso. Se propagó desde nubes con una altitud máxima de unos 8 kilómetros (5 millas) hasta altitudes de unas diez veces esa altura, casi tan lejos como la línea de Kármán, donde termina la atmósfera de la Tierra y comienza el espacio exterior.
Al hacerlo, transportó alrededor de 300 culombios —unidad que equivale a la cantidad de electricidad que transporta una corriente de intensidad de 1 ampere en 1 segundo— de carga eléctrica a la atmósfera superior; un rayo típico de nube a nube o de nube a tierra solo transporta alrededor de 5 culombios.
El equipo también pudo determinar que los líderes —los canales de aire ionizado a lo largo de los cuales se puede ver la descarga del rayo— estaban extremadamente calientes, a más de 4.700 grados Celsius (8.500 Fahrenheit). Mientras tanto, las serpentinas de plasma más pequeñas eran significativamente más frías, alrededor de 200 grados Celsius (400 Fahrenheit).
Estas serpentinas comenzaron a propagarse justo por encima de la parte superior de la nube, según descubrió el equipo, viajando a la ionosfera inferior, a una altitud de alrededor de 80 kilómetros. Esto crea una conexión eléctrica entre la parte superior de las nubes y la ionosfera, transfiriendo una carga negativa a una velocidad de miles de amperios por segundo.
Los diferentes instrumentos revelaron que el componente óptico del chorro permaneció relativamente cerca de la cima de la nube, a una altitud de 15 a 20 kilómetros. La emisión de VHF, sin embargo, se detectó mucho más alto, a altitudes de 22 a 45 kilómetros.
Siente mi serpentina
«El VHF y las señales ópticas confirmaron definitivamente lo que los investigadores habían sospechado pero aún no probado, que la radio VHF de los rayos es emitida por pequeñas estructuras llamadas serpentinas que se encuentran en la punta del rayo en desarrollo, mientras que la corriente eléctrica más fuerte fluye significativamente detrás de esta punta en un canal conductor de electricidad llamado líder», explicó el ingeniero Steve Cummer de la Universidad de Duke.
Sin embargo, aún quedan muchas preguntas. Todavía no está claro por qué los chorros se disparan hacia arriba cuando la mayoría de los rayos se dirigen hacia abajo o hacia los lados. Los investigadores creen que puede haber algo que impida que los rayos viajen hacia abajo o hacia otras nubes.
Aunque la tormenta de Oklahoma no era del tipo habitual asociado con chorros, ya que ocurrió en latitudes altas, en lugar de los trópicos, y ocurrió en una época inusual del año, podría dar una pista aquí. Se observaron muy pocos relámpagos hacia abajo antes del lanzamiento del chorro gigante.
«Por alguna razón, generalmente hay una supresión de las descargas de nubes a tierra», señaló Boggs. «Hay una acumulación de carga negativa, y luego pensamos que las condiciones en la parte superior de la tormenta debilitan la capa superior de carga, que suele ser positiva. En ausencia de las descargas de rayos que normalmente vemos, el chorro gigantesco puede aliviar la acumulación de exceso de carga negativa en la nube».
Esperemos que los futuros chorros detectados y registrados contengan las respuestas.
La investigación completa ha sido publicada en Science Advances.
Fuente: USRA/SciAl. Edición: MP.
