Descubren qué causa el relámpago más fuerte de la Tierra

Es más probable que los relámpagos impacten cuanto más cerca esté la zona de carga eléctrica de una nube de tormenta de la tierra o la superficie del océano, según un nuevo estudio. Estas condiciones son responsables de los “puntos críticos” de superbolt sobre algunos océanos y montañas altas.

Los superbolts representan menos del 1% del total de rayos, pero cuando impactan, tienen un impacto poderoso. Mientras que el impacto promedio de un rayo contiene alrededor de 300 millones de voltios, los superboltos son 1.000 veces más fuertes y pueden causar daños importantes a la infraestructura y a los barcos, dicen los autores.

"Los superboltos, aunque representan sólo un porcentaje muy, muy pequeño de todos los rayos, son un fenómeno magnífico", dijo Avichay Efraim, físico de la Universidad Hebrea de Jerusalén y autor principal de este estudio.

Un informe de 2019 encontró que los superbolts tienden a agruparse sobre el Océano Atlántico nororiental, el Mar Mediterráneo y el Altiplano en Perú y Bolivia, que es una de las mesetas más altas de la Tierra. "Queríamos saber qué hace que estos poderosos superboltos sean más propensos a formarse en algunos lugares que en otros", dijo Efraim.

El nuevo estudio proporciona la primera explicación para la formación y distribución de superbolts sobre tierra y mar en todo el mundo. La investigación fue publicada en el Journal of Geophysical Research: Atmospheres, la revista de AGU dedicada a avanzar en la comprensión de la atmósfera de la Tierra y su interacción con otros componentes del sistema terrestre.

Las nubes de tormenta suelen alcanzar de 12 a 18 kilómetros (7,5 a 11 millas) de altura y abarcan una amplia gama de temperaturas. Pero para que se forme un rayo, una nube debe cruzar la línea donde la temperatura del aire alcanza los 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit). Por encima de la línea de congelación, en los tramos superiores de la nube, se produce la electrificación y genera la “zona de carga” del rayo. Efraim se preguntó si los cambios en la altitud de la línea de congelación y, posteriormente, en la altura de la zona de carga, podrían influir en la capacidad de una tormenta para formar superboltos.

Estudios anteriores han explorado si la fuerza de los superbolts podría verse afectada por el rocío del mar, las emisiones de las rutas marítimas, la salinidad del océano o incluso el polvo del desierto, pero esos estudios se limitaron a cuerpos de agua regionales y pudieron explicar, como mucho, solo una parte de la distribución regional de los superbolts. Una explicación global de los puntos críticos de superbolt seguía siendo difícil de alcanzar.

Un mapa del mundo que muestra los puntos críticos de superbolt sobre los Andes, el Atlántico nororiental y el mar Mediterráneo.

Distribución global de todos los superbolts de 2010 a 2018, con puntos rojos que indican los rayos más fuertes. Las tres regiones en polígonos tienen la mayor concentración de rayos supercargados, lo que los convierte en puntos críticos de superbolt. Créditos: Efraim et al (2023), adaptado de Holzworth et al. (2019)

Para determinar qué causa que los superboltos se agrupen en ciertas áreas, Efraim y sus coautores necesitaban saber el tiempo, la ubicación y la energía de determinados rayos, que obtuvieron de un conjunto de detectores de ondas de radio. Utilizaron estos datos de rayos para extraer propiedades clave de los entornos de las tormentas, incluida la altura de la superficie terrestre y del agua, la altura de la zona de carga, las temperaturas de la base y la cima de las nubes y las concentraciones de aerosoles. Luego buscaron correlaciones entre cada uno de estos factores y la fuerza del superbolt, obteniendo información sobre qué causa rayos más fuertes y qué no.

Los investigadores descubrieron que, a diferencia de estudios anteriores, los aerosoles no tenían un efecto significativo sobre la fuerza de los superbolts. En cambio, una distancia más pequeña entre la zona de carga y la superficie terrestre o acuática provocó rayos significativamente más energizados. Las tormentas cercanas a la superficie permiten que se formen rayos de mayor energía porque, generalmente, una distancia más corta significa menos resistencia eléctrica y, por lo tanto, una corriente más alta. Y una corriente más alta significa rayos más fuertes.

Las tres regiones que experimentan la mayor cantidad de superrayos (el Océano Atlántico nororiental, el Mar Mediterráneo y el Altiplano) tienen una cosa en común: espacios cortos entre las zonas y superficies de carga de rayos.

"La correlación que vimos fue muy clara y significativa, y fue muy emocionante ver que ocurre en las tres regiones", dijo Efraim. "Este es un gran avance para nosotros".

Saber que una distancia corta entre una superficie y la zona de carga de una nube genera más superbolts ayudará a los científicos a determinar cómo los cambios en el clima podrían afectar la aparición de superbolts en el futuro. Las temperaturas más cálidas podrían provocar un aumento de los rayos más débiles, pero una mayor humedad en la atmósfera podría contrarrestar eso, dijo Efraim. Aún no hay una respuesta definitiva.

En el futuro, el equipo planea explorar otros factores que podrían contribuir a la formación de superbolts, como el campo magnético o los cambios en el ciclo solar.

"Hay muchas más cosas desconocidas, pero lo que hemos descubierto aquí es una gran pieza del rompecabezas", dijo Efraim. “Y aún no hemos terminado. Hay mucho más por hacer”.

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