LAS TORMENTAS ELÉCTRICAS

 

Las nubes son masas de gotitas de agua o partículas de hielo diminutas que están en suspensión en la atmósfera. Su localización varía desde muy próxima a la superficie terrestre (niebla), hasta más de 10 km. de altitud.  Tipos de nubes.

La Tierra tiene una carga negativa de casi un millón de culombios, y la atmosfera otra positiva de igual magnitud. Las cargas que se forman en las nubes son acumuladas, hasta que el aire llega a un punto de ruptura e intercambio de carga. Las descargas eléctricas se dan entre: intra-nube, nube-aire, nube-nube, nube-tierra (equilibrando la carga negativa de la Tierra que regresa con la tormenta eléctrica). Estas son un fenómeno meteorológico derivado del estado de la atmósfera (presión del aire, temperatura y humedad, siendo más frecuentes las tardes y noches de primavera y verano), caracterizado por sus luces (rayos-relámpagos) y sonidos (truenos).

La precipitación atmosférica es el agua en estado líquido o sólido (en función de las condiciones atmosféricas reinantes) que cae sobre la tierra. La fuente principal de las precipitaciones son las nubes, pero no se llega a producir hasta que las diminutas partículas que las constituyen consiguen un tamaño tan grande como para vencer la fuerza ascendente de las corrientes atmosféricas. Las gotas de lluvia tienen un diámetro superior a 0,5 milímetros, si es menor, se llama llovizna. Se miden en milímetros de altura, o litros por metro cuadrado, con los pluviómetros (totalizadores, y nivómetros). La intensidad de las precipitaciones varía de un lugar a otro, y a lo largo de un año hay grandes variaciones. Hay zonas en las que en un sólo día cae más lluvia que en otras en todo un año. Las causas que influyen son la proximidad al mar, que aumenta la humedad del aire, y las corrientes ascendentes, sobre las cuales las precipitaciones son más numerosas e intensas en la ladera de barlovento (lugar desde el que sopla el viento).

Para que se origine una nube es necesario que el aire sobrepase un grado de saturación, perdiendo la capacidad de almacenar más vapor de agua, originándose un excedente que pasa de la fase gaseosa a la líquida por condensación, o sólida por sublimación. Para que se originen las precipitaciones es necesario que se den las siguientes condiciones:

• Ascensión y enfriamiento de la masa de aire.
• Condensación de la humedad atmosférica (vapor de agua) en las diminutas gotas que forman las nubes.
• Concentración de las gotas en suspensión y aumento de tamaño hasta vencer la corriente ascendente del aire y precipitar.

La nubosidad y posterior precipitación se originan con los siguientes mecanismos:

• De tipo frontal o ciclónico, por el choque frontal de dos masas de aire a diferentes temperaturas y humedad, mediante dos procesos: por la llegada de un frente cálido, en el que la masa de aire caliente, más ligera, se eleva por encima del aire frío; y por la llegada de un frente frío que desplaza hacia arriba a la de aire caliente.
• De tipo orográfico o de barrera, se produce cuando una masa de aire caliente y húmedo se eleva sobre una cadena montañosa, y al enfriarse da lugar a una precipitación en la vertiente de barlovento. Los vientos que llegan a sotavento lo hacen tras perder la mayor parte de su humedad, razón por la que estas zonas presentan escasez de precipitaciones (Efecto Föhn, responsable de la creación del desierto más árido del mundo en Atacama).
• De tipo convectivo, producidas por el aire caliente en ascenso al entrar en contacto con el suelo, y aire frío de las alturas. Este choque entre temperatura y humedad, genera un repentino movimiento ascendente de las masas de aire y una inestabilidad atmosférica, cuyo resultado es la ascensión en forma de columnas de aire y la formación de cúmulos. En la ascensión existe una paulatina pérdida de calor por parte de la condensación del vapor de agua, que facilita la ascensión y crecimiento de la nube hasta convertirse en un cumulonimbo (grandes nubes grises oscuras, de gran desarrollo vertical, con forma de yunque).
• De convergencia, son las que resultan de la elevación de masas de aire que convergen en una zona de bajas presiones. Este tipo de precipitaciones es típico de la zona ecuatorial.

La disposición térmica determina si la precipitación llega a tierra de forma sólida o líquida, mientras que su humedad condiciona la evaporación de las gotas que la atraviesan y como consecuencia, del tamaño final con el que llegan a tierra. Todos los tipos de precipitaciones se conocen con el nombre de hidrometeoros, y se dividen en dos grandes grupos: uno constituido por la lluvia, llovizna, chubasco, nieve (rodada o granizo blando), aguanieve, y granizo (pedrisco, granos de hielo o nieve); y un segundo grupo constituido por precipitaciones de menor aporte hídrico como la niebla, neblina (bruma húmeda), rocío, cencellada blanca, la escarcha y el verglás.

Las tormentas eléctricas pueden ser:

• Unicelulares o de célula simple. Aunque con relámpagos y lluvias intensas, son las normales, más débiles y breves, ya que su célula no se retroalimenta de energía. Son las más comunes, y cumplen el ciclo sencillo (nace, madura y se disipa). En ambientes muy secos, son como una tormenta seca.
• Multicelulares. Poseen dos o más células cuya energía conjunta las puede prolongar horas, originando inundaciones, tornados breves, granizo… Son tormentas complejas, que se constituyen a partir de células o nubes consecutivas, en diferentes fases de desarrollo.
• Línea de turbonada. Se trata de una línea de tormentas activas con vientos huracanados, lluvias intensas y un frente común tormentoso de entre 15 y 30 km de ancho.
• De supercélula. Estas se retroalimentan a sí mismas, por corrientes de aire ascendente (columna de aire caliente que se eleva dentro de una nube. Si el aire está húmedo, la humedad se condensa convirtiéndose en un cúmulo), con una gran carga de energía. Se gesta cuando hay cambios bruscos en la dirección del viento que interfieren en el rápido ascenso de la corriente de aire. La tormenta se hace giratoria, el viento se mueve con gran rapidez en su interior, desprende granizo, y puede constituir un tornado.
• De eco arqueado. Son tormentas de formas curvas o arqueadas, en cuyos centros se producen vientos fuertes en línea recta.
• Sistema convectivo de mesoescala. Es un sistema formado por distintas tormentas que puede propagarse a lo largo de kilómetros, durante horas de lluvia y vientos muy fuertes. Surge de otros tipos de tormentas durante las madrugadas.
• Vórtice convectivo de mesoescala. Es un centro de baja presión dentro de un sistema convectivo de mesoescala que arrastra los vientos siguiendo un patrón circular. Si se mueve en aguas tropicales, puede convertirse en el núcleo de un huracán.

Las tormentas eléctricas se forman en un ciclo de tres etapas:

• Nacimiento. En esta el aire cálido asciende y produce cúmulos. Si las condiciones son idóneas, se producen partículas de hielo en el tope de la nube. Como el aire caliente es más ligero que el frío, comienza a elevarse (corriente ascendente). Si el aire es húmedo, entonces el aire caliente se condensa en una nube cúmulo. La nube sigue creciendo mientras haya aire cálido ascendiendo.
• Madura. Cuando el cúmulo se hace muy grande, el agua en ella se hace pesada, y gotas de lluvia comienzan a caer cuando el aire ascendente ya no puede sostenerlas. Mientras el aire frío (más pesado que el caliente) entra en la nube y comienza a descender (corriente descendente: un descenso repentino de aire frío al suelo, en general, asociado a tormenta eléctrica y precipitaciones), y arrastra la pesada agua hacia abajo, provocando lluvia. Esta nube se ha convertido en un cumulonimbo porque tiene una corriente ascendente otra descendente, y lluvia. Se produce una turbulencia intensa e irregular dentro de las nubes, a medida que se logra cierto equilibrio entre vientos ascendentes y descendientes, y los primeros relámpagos se producen por la caída de las partículas más pesadas o densas, en medio de lluvias y vientos torrenciales.
• Disipación. Tras unos 30 minutos, la corriente descendente empieza a dominar a la ascendente y la tormenta comienza a disiparse. Como el aire caliente ya no puede elevarse, no se pueden formar más gotas de lluvias. La nube se extiende hacia los lados a medida que las corrientes frías predominan, el exceso de energía se agota, y la precipitación se debilita a medida que los cirros contribuyen con su sombra al enfriamiento de la corteza terrestre. El proceso completo dura cerca de una hora en tormentas ordinarias.

En resumen, el proceso de formación de una tormenta es:

1. Debe existir aire caliente lleno de vapor de agua.
2. El aire caliente sube, pero se mantiene más caliente que el aire que le rodea.
3. Al ascender, se transfiere calor desde la superficie terrestre a los niveles superiores de la atmósfera. El vapor de agua se enfría, se condensa por debajo del punto de rocío, y se forma un cumulo con un desarrollo vertical de hasta 6 km.
4. La parte superior de la nube es más fría que la inferior. Entonces, el vapor de agua de la parte superior se convierte en trozos de hielo que crecen.
5. El calor aumenta en la nube y se crea más vapor, a la vez que el viento frío sopla desde arriba de la nube.
6. Los trozos de hielo del interior de la nube son arrastrados hacia arriba y hacia abajo por el viento (con hasta 160 km/h). El choque entre los trozos produce chispas que crean regiones de gran carga eléctrica y posteriormente aparecen como relámpagos.

El rayo. Es una gran descarga natural de electricidad estática, que genera un pulso electromagnético, acompañada por la emisión de luz. El relámpago es una chispa gigante que ilumina la zona de la corriente durante la descarga eléctrica. Los rayos se producen cuando las partículas de hielo o nieve de una nube chocan entre sí, lo que provoca que se separen sus cargas eléctricas. Las cargas positivas o protones se forman en la parte superior de la nube y las negativas o electrones se forman en la parte inferior. Como los opuestos se atraen, en el suelo debajo de la nube comienza a acumularse una carga positiva. La carga eléctrica se concentra en torno a cualquier elemento empinado hacia arriba (montañas, personas o árboles). La carga eléctrica proveniente de estos puntos se conecta con la carga que baja de las nubes y finalmente ocurren los rayos que transmiten una fuerza instantánea de hasta mil kW. El desplazamiento veloz del rayo y su irrupción en el aire generan un estruendo, llamado trueno.

El trueno. Es la evidencia audible de que existe actividad eléctrica y éstos a su vez son producto de los relámpagos o rayos. Cuando un rayo se desplaza desde la nube al suelo abre un pequeño agujero en el aire. Una vez que la luz se ha ido, el aire colapsa al regresar y crea una onda de sonido que oímos como un trueno. La razón por la que vemos un rayo antes de oír el trueno es que la luz viaja más rápido que el sonido. Un trueno es el sonido de la onda de choque que un rayo ocasiona sobre el aire de la atmósfera, a medida que lo calienta a su paso a más de 28.000 °C. Ese aire caliente se expande con rapidez y aumenta su volumen, pero al mezclarse con el aire frío en derredor se enfría de golpe y se contrae. Dicho movimiento doble produce las ondas sonoras que oímos como un trueno.

Distancia a una tormenta. Como la luz viaja a 300.000 km/s y el sonido apenas a 35 km/s. Al ver el relámpago contamos los segundos transcurridos hasta el trueno (por cada 3 segundos transcurridos, hay 1 km de distancia a la tormenta). También se pueden contar los segundos que hay entre el relámpago y el trueno, y dividir la cifra entre tres. El resultado son los kilómetros a que está la tormenta.

Niebla. Esta aparece cuando la condensación se produce en una capa de aire estable próxima al suelo, favorecida por la existencia de partículas y el enfriamiento del suelo. Se forma por suspensión en el aire de gotitas de agua, cada una de las cuales se ha formado alrededor de un núcleo de condensación. La clasificación de las nieblas depende del grado de visibilidad: niebla propiamente dicha, cuando la visibilidad horizontal es inferior a 1 km; neblina, de 1 a 2 km; y bruma, de 2 a 4 km.

Rocío y escarcha. El aire roza con el suelo más frío, dándose una inversión térmica que provoca condensación sobre la superficie terrestre. Si ésta se realiza a 0 ºC da lugar al rocío, y si es inferior, a la escarcha, ya que pasa directamente a hielo (fase sólida). La diferencia entre el rocío y la escarcha es que el rocío es agua en forma de gotas que aparece en objetos expuestos durante la mañana o la noche debido a la condensación, y la escarcha es una capa o depósito de hielo que puede formarse con el aire húmedo en condiciones frías, generalmente durante la noche.

 Granizo. Cuando el aire saturado de humedad asciende a una altitud con temperaturas bajo 0 ºC, se forman cristales de hielo en la parte alta de la nube. Si a estos cristales se les añaden pequeñas gotas de agua llevadas por las corrientes ascendentes, crecen hasta alcanzar un tamaño que les hace caer. En su caída adquieren mayor tamaño al unirse por nueva solidificación de gotas de agua, con lo que se origina el granizo. Si el engrosamiento de los cristalitos de hielo es grande se llega al pedrisco, pudiendo llegar a tamaños de huevos de gallina y más de 500 gr. La granizada es la precipitación más destructiva, ya que a pesar de que la mayoría de las tormentas de granizo no superan los diez minutos de duración, presentan daños en áreas importantes (unos 16 km²), con destrozos de cosechas, roturas de cristales, y lesiones a personas y animales.

Nieve. Si cesan las corrientes de aire, la nube queda a menos de 0 ºC y se forman cristales de hielo que, al unirse entre sí, forman copos de nieve con diversa morfología, que se pueden fundir durante el descenso.

Efectos de las tormentas eléctricas. El impacto directo de un rayo nos puede producir múltiples problemas hasta la muerte súbita. Cuando el rayo cae sobre un objeto, generalmente de metal, genera una onda expansiva que altera la presión atmosférica, lo que puede provocar la caída al suelo de una persona, y provocarle múltiples problemas. Sólo el 30 % de la gente afectada por un relámpago muere. Los relámpagos pueden ser en ocasiones más calientes que la superficie del Sol.

En casa o cualquier otra edificación los rayos pueden provocar la sobrecarga de la red eléctrica, dañando los equipos que estén conectados a la red, generando cortocircuitos, incendios y explosiones.

Al aire libre no hay un lugar 100 % seguro. Las tormentas severas pueden generar copiosas lluvias e inundaciones repentinas. Vientos fuertes devastan todo a su paso, rompen ventanas, derriban árboles, líneas eléctricas, estructuras móviles. Si ocasionan tornados, éstos pueden destruir las construcciones humanas en tan sólo unos minutos.

La tormenta eléctrica severa es muy peligrosa por la caída de granizo, vientos con rachas superiores a 93 km/h, e incluso tornados.

Debemos buscar un refugio alejado de ventanas y paredes de vidrio, elementos que el viento pueda arrastrar, alejarse de masas de agua, objetos metálicos o conductores de electromagnetismo, alejarse de árboles, antenas, cimas de montañas.

Despojarse de los objetos metálicos ya que el metal es conductor de electricidad.

Alejarse de cableados eléctricos, líneas telefónicas, estructuras metálicas como las de las vallas publicitarias, vías del ferrocarril y maquinarias pesadas. No buscar cobijo en zonas propensas a inundaciones.

Descartar la permanencia en la intemperie, en lugares solitarios, tiendas de acampar o pequeñas chozas.

Se deben cerrar las puertas y ventanas que dan hacia el exterior, para evitar corrientes de aire.

Desconectar los equipos electrónicos, las antenas de televisión y el teléfono con cable.

No bañarse, ducharse o permanecer en contacto con el agua.

El mejor lugar para protegerse es un edificio sólido o un coche con el motor apagado y las ventanas cerradas.

Es más fácil ser impactado por un rayo en una llanura, que entre colinas.