LAS TORMENTAS ( y II )

¿Por qué los cumulonimbos tienen una cima plana?

Por encima de los 10000 metros de altura la temperatura es ligeramente más elevada: El aire es demasiado ligero para mezclarse con el aire más denso (y más frío) situado por debajo. Este nivel, conocido como “tropopausa”, constituye pues un techo que impide el ascenso de las nubes por encima. Cuando la cima de una nube de tormenta alcanza la tropopausa, las corrientes ascensionales que han hecho crecer a la nube, se desvían lateralmente y forman ése sombrero plano característico, semejante a un yunque. Cuando aparece esta zona en la parte superior de la nube, el cumulonimbo pasa a denominarse “incus”. Observado a una cierta distancia hay ocasiones en que por encima de esta cima plana, el yunque, aparece una pequeña prominencia redondeada, el "píleus". Esto es debido a la fuerza de las corrientes ascensionales que son tan potentes que la nube llega a sobrepasar ligeramente la tropopausa.

Cumulonimbo desarrollado sobre el monte Andatza. Fotografía realizada desde el Observatorio Meteorológico de Igueldo (San Sebastián - Guipúzcoa)

El cumulonimbo es una gigantesca máquina térmica que produce su propia energía mecánica, aunque necesita la energía solar para ponerse en funcionamiento. Pero, en realidad, es la condensación en el interior de la nube la que dispara todo el proceso. Esta condensación es la que produce y libera una gran cantidad de calor. Un gran cumulonimbo absorbe 700.000 toneladas de aire cada segundo y condensa alrededor de 7600 toneladas de vapor de agua. Esta condensación libera 19 millones de megawatios, equivalente a cinco veces la potencia de todas las centrales eléctricas de la Tierra. Desde ese momento, el cumulonimbo aspira todo el aire próximo en un radio de entre 10 a 20 kilómetros.

Conforme de desplaza, el cumulonimbo va absorbiendo todo el aire caliente situado por delante de él. Las velocidades verticales dentro de la nube son muy grandes, del orden de 130 Kms/h. En ocasiones han sido aspirados hasta pájaros hasta las alturas heladas de la nube y han vuelto a caer rígidos y helados, como si hubiesen estado en un enorme congelador. 

En la parte trasera de la nube el aire se enfría de forma notable por lo que este aire al ser más frío, también es más pesado y por lo mismo, desciende. El cumulonimbo se desestructura cuando el descenso del aire supera al ascenso.

Justo en la vertical de la nube y en el suelo, se producen fuertes rachas de viento, que se denomina “frente de racha”. El frente de racha es un frente frío a muy pequeña escala que delimita la zona entre el aire caliente (por delante de la nube) y el aire frío (que está detrás). La lluvia y los chubascos no tardarán en aparecer.

Cuando en la parte superior del cumulonimbo comienza a aparecer el "yunque" (formado por cirros compuestos de pequeños cristales de hielo), la nube toma la denominación de "cumulonimbus incus"

Si el sol está presente durante la caída de la lluvia se forma el arco iris que queda muy contrastado con la oscuridad de la base del cumulonimbo. Es posible apreciar entonces, toda la gama de colores del espectro y hay ocasiones en que se puede formar otro arco iris (arco doble) en el que los colores se distribuyen a la inversa del arco iris principal.

Esate arco iris presenta un fuerte contraste respecto a las nubes oscuras situadas detrás de él. En la fotografía (realizada desde la estación de Santander-Ojáiz), se aprecia bien casi toda la gama de colores en los que se descompone la luz al atravesar las gotas de lluvia.

El rayo y el trueno

Según la teoría clásica, las abundantes colisiones entre las partículas de hielo y agua subfundida (agua a temperatura inferior a 0ºC, que no está helada), debidas a las fuertes corrientes de ascenso y descenso que ocurren en el interior de un cumulonimbo, comportan la electrización de la nube y la separación de las cargas: Las partículas más pesadas, cargadas negativamente, caen hacia la parte inferior de la nube; y las más ligeras, las positivas, quedan en la parte alta. En consecuencia, la parte del suelo situada bajo la nube se carga positivamente. La diferencia de potencial entre el suelo y la nube puede alcanzar hasta 100 millones de voltios, y las descargas eléctricas acaban siempre por producirse.

Los rayos en descenso, los más frecuentes, se producen en dos fases:

1ª) Un trazador corto desde la nube hasta el suelo. Esta pequeña descarga nace  allá donde el campo eléctrico es más intenso, en general de algún punto de la base de la nube. El trazador desciende por saltos sucesivos más o menos imprevisibles de una cincuentena de metros. Al llegar a 200 ó 300 metros de altura, otro trazador nace de la proximidad del suelo y empalma con el anterior.

2ª) El rayo sigue el trazador. El trazador ha creado un canal ionizado, que es el verdadero enlace eléctrico entre la nube y el suelo. En este momento puede tener lugar la descarga principal: Se trata de una sucesión de varias descargas intensas en forma de corrientes eléctricas pulsantes. Cada una de ella dura menos de 0,1 milisegundos, y el conjunto forma, contando las pausas intermedias, un rayo de 0,01 a 2 segundos. La luz parpadeante del rayo es debida a esta sucesión de descargas.

Rayos descargando desde la nube hacia la tierra. Las ramificaciones de los rayos principales son descargas secundarias.

En el canal ionizado por el rayo, la temperatura originada por la descarga se halla entre los 20000 y 30000 grados centígrados. Ello provoca que el aire se dilate bruscamente, como ocurre en una explosión, y produzca una onda acústica: El trueno.

Golpes de retroceso y piedras de rayo

Hay una clase de descarga eléctrica que puede causar la muerte aunque la persona o animal se encuentre bastante alejado del punto de caída del rayo. Cuando la nube de tormenta se halla a cierta distancia de un ser viviente, influye sobre la electricidad de su cuerpo, de manera que atrae hacia la parte superior la de nombre o potencial contrario y rechaza hacia los pies la del mismo signo. Al llegar el momento crítico en la nube y producirse la chispa de descarga, cesa la gran diferencia de potencial y, por tanto, la influencia eléctrica de la nube sobre la persona o animal, que al reconstituir el estado neutro de su cuerpo, da lugar a una pequeña descarga o rayo interno, que ocasiona la muerte. Este fenómeno se conoce como golpe de choque o golpe de retroceso.

Cuando el rayo cae en las rocas de las montañas funde las sustancias silíceas que encuentra a su paso y forma unos tubitos de pequeñas dimensiones denominados fulguritas. Antiguamente también se las conocía como piedras de rayo y se les atribuían propiedades supersticiosas. Todavía hoy, mucha gente mayor que vive en el campo, sigue teniendo el concepto de que ésas piedras están causadas por las descargas eléctricas (por el rayo), cosa completamente errónea.

Daños causados por el rayo

Dado que no todas las descargas eléctricas tienen la misma potencia, los “caprichos” del rayo son realmente extraordinarios. Alguna vez ha caído en una cama ocupada por dos pesonas y sólo ha muerto una de ellas; o se ha abatido en el centro de un grupo de personas y nadie ha resultado dañado; otras veces ocurre todo lo contrario.

Si se considera que la intensidad media durante cada descarga principal llega hasta 20000 amperios, no debe extrañar que el rayo sea tan poderoso y atemorice tanto. Pero la cantidad real de electricidad transferida a la tierra es muy pequeña puesto que esa enorme corriente eléctrica circula solamente durante una fracción desegundo. Con todo, es sumamente peligrosa, ya que quema lo que toca. electrocuta a los seres vivos y puede llegar a imantar las superficies metálicas.

El daño que causa el rayo se debe, en gran medida, al calor que produce. Muchas veces los árboles y los edificios resultan perjudicados debido a que la onda repentina de calor provoca la vaporización del agua y la acumulación de una presión suficiente como para hacer estallar la corteza de los árboles o hacer saltar los ladrillos de una pared. Por otro lado, cada año, mueren fulminadas por el rayo cientos de personas en todo el mundo.

Rayo impactando sobre un árbol. Fuente: Noticias de Aragón