Qué tipo de energía son las nubes de tormenta
Los rayos son el elemento más espectacular de una tormenta eléctrica. De hecho, de ahí viene el nombre de las tormentas eléctricas. Pero un momento, ¿qué tiene que ver el trueno con el rayo? Bueno, los rayos provocan los truenos.
El rayo es una descarga de electricidad. Un solo rayo puede calentar el aire que lo rodea hasta 30.000 °C. Este calentamiento extremo hace que el aire se expanda de forma explosiva. La expansión crea una onda de choque que se convierte en una estruendosa onda sonora, conocida como trueno.
Cuando los cristales de hielo que se encuentran en lo alto de una tormenta eléctrica suben y bajan en el aire turbulento, chocan entre sí. Las pequeñas partículas cargadas negativamente, llamadas electrones, se desprenden de algunos cristales de hielo y se añaden a otros al chocar entre sí. Esto separa las cargas positivas (+) y negativas (-) de la nube. La parte superior de la nube se carga positivamente con partículas llamadas protones, mientras que la base de la nube se carga negativamente.
Como los opuestos se atraen, la carga negativa de la parte inferior de la nube de tormenta quiere unirse a la carga positiva del suelo. Una vez que la carga negativa en la base de la nube es lo suficientemente grande, un flujo de carga negativa llamado líder escalonado se precipita hacia la Tierra. Las cargas positivas de la tierra son atraídas por el líder escalonado, por lo que la carga positiva fluye hacia arriba desde la tierra. Cuando el líder escalonado y la carga positiva se encuentran, una fuerte corriente eléctrica transporta la carga positiva hacia la nube. Esta corriente eléctrica se conoce como carrera de retorno. Lo vemos como el destello brillante de un rayo.
Es la energía cinética del rayo
Absorber los rayos y convertirlos en energía útil sería un reto extraordinario, explica Kirtley. Requeriría complejas instalaciones de captación y almacenamiento y sistemas de distribución que, al final, probablemente no producirían suficiente energía para justificar su gasto. Para empezar, para atraer un rayo se necesitaría un equipo mucho más sofisticado que una llave de hierro al final de una cuerda de seda. Unas altas barras metálicas que se extendieran por encima del suelo servirían para atraer las cargas eléctricas de la atmósfera y dirigirlas hacia una instalación. Pero también habría que construir mecanismos de seguridad robustos y fiables para contener inmediatamente el enorme estallido de energía y evitar que toda la instalación volara en pedazos.
Y como nunca se sabe si un rayo va a tener una carga positiva o negativa, también serían necesarios condensadores y rectificadores para igualar las corrientes de los rayos entrantes. “Se necesitaría algún tipo de mecanismo para garantizar que la carga positiva de un rayo no anule la carga negativa de otro”, explica Kirtley. Además, determinar las ubicaciones más prácticas para las instalaciones de captura presentaría una gran cantidad de problemas. Según la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, los rayos caen en algún lugar de la Tierra aproximadamente 44 veces por segundo, pero la mayoría de esos rayos se producen en los trópicos y en regiones montañosas remotas. Construir una instalación de conversión y almacenamiento de energía de última generación en esas condiciones sería enormemente difícil. Distribuir esa energía a zonas más pobladas añadiría aún más desafíos logísticos y económicos.
El rayo es energía cinética o potencial
El rayo es una chispa gigante de electricidad en la atmósfera entre las nubes, el aire o el suelo. En las primeras fases de desarrollo, el aire actúa como aislante entre las cargas positivas y negativas de la nube y entre ésta y el suelo. Cuando las cargas opuestas se acumulan lo suficiente, esta capacidad aislante del aire se rompe y se produce una rápida descarga de electricidad que conocemos como rayo. (El proceso real de ruptura aún no se conoce bien). La ruptura del aire crea iones y electrones libres que se desplazan por el canal conductor. Este flujo de corriente iguala temporalmente las regiones cargadas de la atmósfera hasta que las cargas opuestas vuelven a acumularse.
Los relámpagos de las tormentas eléctricas comienzan en un fuerte campo eléctrico entre cargas opuestas dentro de la nube de la tormenta, y pueden permanecer completamente dentro de la nube (relámpagos intra-nube) cuando las regiones de carga son de fuerza similar (equilibradas) o pueden llegar al suelo (relámpagos nube-tierra) cuando una de las regiones es mucho más fuerte que la otra (desequilibrada).
¿Qué ocurre con el aire que rodea a un rayo y que provoca los truenos?
La energía química es la energía almacenada en los enlaces de los átomos y las moléculas. Las baterías, la biomasa, el petróleo, el gas natural y el carbón son ejemplos de energía química. La energía química se convierte en energía térmica cuando la gente quema madera en una chimenea o quema gasolina en el motor de un coche.
La energía gravitatoria es la energía almacenada en la altura de un objeto. Cuanto más alto y pesado es el objeto, más energía gravitatoria se almacena. Cuando una persona baja en bicicleta por una colina empinada y coge velocidad, la energía gravitatoria se convierte en energía de movimiento. La energía hidráulica es otro ejemplo de energía gravitacional, en la que la gravedad obliga a bajar el agua a través de una turbina hidroeléctrica para producir electricidad.
La energía radiante es la energía electromagnética que viaja en ondas transversales. La energía radiante incluye la luz visible, los rayos X, los rayos gamma y las ondas de radio. La luz es un tipo de energía radiante. La luz del sol es energía radiante, que proporciona el combustible y el calor que hacen posible la vida en la Tierra.
La energía térmica, o calor, es la energía que proviene del movimiento de los átomos y las moléculas de una sustancia. El calor aumenta cuando estas partículas se mueven más rápido. La energía geotérmica es la energía térmica de la tierra.