El universo de Maxwell

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El martillo de Thor

“Peligroso… resguardarse bajo un árbol durante una tormenta. Ha sido fatal para muchos hombres y animales”.

Benjamin Franklin

Rodolfo A. Echavarría Solís

Los rayos han acompañado y fascinado a la humanidad desde sus inicios. En las primeras culturas eran atribuidos a sus deidades o eran una deidad en sí mismos. Aunque actualmente se continúa con su estudio y apenas se están descubriendo sus causas, se han realizado grandes avances en el análisis de su comportamiento. En esta ocasión comentaremos sobre la historia del estudio de los rayos, sus principales características y el científico que descubrió su naturaleza.

 

EL DIOS DEL TRUENO

En la mitología nórdica y germánica Thor –popularizado en los últimos años gracias a su aparición en el cine– es el dios del trueno. Hijo de Odín, es retratado como un hombre alto y fuerte, con una barba roja. A pesar de su feroz apariencia, fue popular como el protector de dioses y humanos, en contra de las fuerzas del mal.

Los pueblos nórdicos y germánicos creían que durante una tormenta eléctrica, Thor montaba en su carruaje a través de los cielos. Los rayos surgían cada vez que lanzaba su martillo “Mjollnir”. Además, Thor lleva puesto un cinturón que multiplica su fuerza.

 

EL AMERICANO

Benjamin Franklin nació el 17 de enero de 1706 en la Colonia de la Bahía de Massachusetts, perteneciente a las colonias inglesas en América (hoy Boston, Estados Unidos de América). Fue un científico que investigó sobre diversos temas, entre ellos la electricidad, además de ser escritor, político e inventor. En 1744 asiste en Boston a una presentación de “el niño electrificado”, y queda enganchado en el tema, por lo que pide materiales y equipos a Inglaterra para iniciar sus investigaciones en electricidad.

Franklin quería demostrar que la descarga que producía la electricidad almacenada en una botella de Leyden (antecesor del condensador eléctrico) en su laboratorio, y la energía que liberaba el rayo, eran el mismo tipo de fenómeno. Por lo tanto, en 1752, mientras se aproximaba una tormenta, sale –junto con su hijo– a campo abierto a volar una cometa, que controlaba mediante un hilo metálico, al cual en la parte final había puesto seda como aislante, y en cuyo extremo, colocó una llave de metal. Después de un momento notó que la llave se electrificaba e, incluso –después se comprobó–, se podía cargar eléctricamente una botella de Leyden.

Lo anterior dio origen al desarrollo del pararrayos, el cual consiste en un alambre cuyo extremo se coloca en la parte más alta de los edificios, con el fin de conducir la energía eléctrica de los rayos directamente a tierra, para que no ocasione daños. La verdad es que Franklin tuvo mucha suerte de no recibir la descarga de un rayo directamente.

Benjamin Franklin falleció el 17 de abril de 1790; no se nombró a ninguna unidad eléctrica en su honor. Sin embargo, fue uno de los fundadores de los Estados Unidos de América, por lo que los billetes de cien dólares llevan su imagen.

 

CARACTERÍSTICAS DEL RAYO

Aunque Franklin dejó establecido que el rayo era producido por una descarga de electricidad estática, pasaron 150 años para que se dieran avances en la comprensión de este fenómeno. Con el tendido de las líneas de transmisión de alta tensión, los ingenieros eléctricos analizaron el comportamiento de los rayos con el fin de proteger los cables y las torres.

El rayo es una descarga eléctrica que ocurre normalmente durante las tormentas y, en ocasiones, en erupciones volcánicas o tormentas de arena. El rayo puede viajar a 220 mil kilómetros por hora, llegar a niveles de millones de Volts, y alcanzar temperaturas de 30 mil grados Celsius, lo suficientemente alta para fundir la arena y petrificarla. En el mundo se producen cuatro millones de rayos diariamente.

El estruendo, conocido como trueno, es producido por el calentamiento del aire durante la descarga, el cual produce una onda de choque. Debido a que el resplandor (relámpago) viaja a la velocidad de la luz –prácticamente instantáneo para nosotros– y el trueno viaja a la velocidad del sonido (340 metros por segundo), es posible calcular la distancia a la que cayó un rayo: al momento de ver el relámpago, se cuentan los segundos que transcurren hasta que se escucha el trueno. Si se divide este número entre tres, se tendrá la distancia, en kilómetros, a la que cayó el rayo. Obviamente, si nota que esta distancia va disminuyendo, es momento de resguardarse en lugar seguro.

El proceso de formación de los rayos es todavía objeto de debate. Los científicos han determinado como causas principales las perturbaciones atmosféricas, como el viento, la humedad, la fricción y la presión atmosférica, así como al viento solar y la acumulación de partículas solares cargadas. Se piensa que el hielo dentro de la nube es un elemento clave, ya que separa las partículas positivas y negativas.

Cuando la nube se carga eléctricamente comienza a buscar el punto con el potencial opuesto (ya sea positivo o negativo) y establece una trayectoria de descarga. Existen varios tipos de rayos, en la mayoría la descarga eléctrica fluye de la nube hacia tierra, pero también puede surgir del suelo hacia la nube. Además, existen descargas en el interior de las nubes o de una nube a otra (estos dos son los menos estudiados).

 

HISTORIA SORPRENDENTE

En octubre de 1998, durante un partido de futbol en la República Democrática del Congo, un rayo impactó el terreno de juego. La parte asombrosa del suceso fue que sólo los once integrantes de un equipo murieron, mientras que los del otro resultaron ilesos, aunque estaban distribuidos por todo el campo (unas crónicas relatan que fueron los locales quienes fallecieron y otras apuntan a los visitantes). Obviamente, las acusaciones de brujería no se hicieron esperar. Una hipótesis dice que la razón fue el uso de calzado con tachones metálicos que portaban los futbolistas fallecidos.

 

MEDIDAS DE SEGURIDAD

El daño que puede causar el rayo a un ser humano depende de la trayectoria que siga la descarga en su cuerpo, así como del tipo de impacto, si fue directo o a través de un objeto. Los daños pueden ser de tipo neurológico, cardíaco o por quemaduras. Si se encuentra en un espacio abierto durante una tormenta eléctrica, o cuando está a punto de iniciarse y, especialmente, si su cabello se comienza a erizar, debe buscar refugio en un edificio. En caso de que no haya ninguno cerca, debe ponerse en cuclillas con los pies firmemente en el suelo (no se acueste).

Nunca debe resguardarse bajo un árbol –aunque parezca increíble algunas personas lo siguen haciendo–, ya que, además de la descarga eléctrica, al impacto del rayo la savia hierve y el árbol explota, lanzando miles de astillas. El roble, el álamo y el pino silvestre son los árboles más peligrosos en estos casos. Portar objetos metálicos pequeños, como aretes o anillos, no afecta demasiado el daño que se pueda sufrir, pero sí puede causar quemaduras.

Las actividades más peligrosas durante –o en la víspera de– una tormenta eléctrica son: jugar o trabajar en espacios abiertos (en efecto, Franklin tuvo mucha suerte), navegar en bote, pescar, nadar, manejar maquinaria pesada, jugar golf, hablar por teléfono y reparar aparatos conectados a la red eléctrica.

 

CONCLUSIÓN

A pesar de que los rayos nos han acompañado desde hace miles de años, todavía son objeto de estudio en todo el mundo con el fin de comprender su comportamiento. Con el cambio climático es muy probable que su incidencia varíe. Por motivos de seguridad es bueno tener presente lo que se debe hace cada vez que Thor decide utilizar su martillo cerca de donde nos encontramos.

 

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