El 22 de octubre de 2017, las nubes de tormenta que se reunieron sobre el centro de los Estados Unidos lanzaron un relámpago tan grande que iluminó los cielos sobre Texas, Oklahoma y Kansas. Con una extensión horizontal de más de 310 millas (500 kilómetros) en estos tres estados, la sacudida fue tan sin precedentes que un grupo de investigadores escribió un estudio al respecto, describiéndolo como un "megaflash": fue uno de los relámpagos más largos jamás registrados.
Por lo general, los relámpagos regulares miden entre solo 0.6 millas y 20 millas (1 y 20 km) de longitud. Pero como han revelado técnicas de mapeo cada vez más sofisticadas, algunos rayos verdaderamente colosales crujen por encima de nuestras cabezas. Estos descubrimientos recientes plantean una pregunta interesante: ¿qué tan grande puede llegar a ser un rayo? ¿Y deberíamos estar preocupados por estos pesos pesados atmosféricos?
Los relámpagos surgen en las nubes de tormenta cuando se desarrolla una carga positiva fuerte en una región de la nube y se desarrolla una carga negativa fuerte en otra, creando fuerzas eléctricas entre ellas. "Se inicia un rayo en una región donde las fuerzas eléctricas son extremadamente fuertes. Se vuelven lo suficientemente fuertes como para que el aire no pueda resistir más la fuerza eléctrica y se descomponga", dijo Don MacGorman, físico e investigador principal en el Océano Nacional. y la Administración Atmosférica (NOAA), y un autor del documento sobre el megaflash 2017.
Eso significa que a medida que la fuerza eléctrica crece, rompe el poder aislante del aire, que generalmente mantiene las áreas de carga diferente separadas entre sí. Los investigadores piensan que esto ocurre porque la acumulación de la fuerza eléctrica excesiva comienza a acelerar los electrones libres en el aire, aquellos que no están unidos a un átomo o una molécula, lo que a su vez libera a otros electrones de sus átomos y moléculas, explicó MacGorman. Esto continúa, acelerando más y más electrones: "Los científicos llaman a este proceso una avalancha de electrones, y es lo que queremos decir cuando decimos que el aire se descompone", dijo MacGorman a Live Science.
Esto eventualmente crea un canal muy caliente en el aire que actúa como un cable, cuyos extremos crecen hacia las cargas positivas y negativas que causaron la ruptura. El canal en crecimiento eventualmente conecta las cargas positivas y negativas, y cuando lo hace, dispara la inmensa corriente eléctrica que conocemos como un rayo.
"Piense en ello como una chispa gigante que ha crecido a través de la nube", dijo MacGorman.
A veces, la región inferior de una nube, que generalmente contiene carga positiva, no tiene suficiente carga por sí sola para detener el canal. Entonces el rayo continúa creciendo, extendiéndose hacia el suelo. Al hacerlo, dibuja una chispa ascendente desde el suelo para encontrarse con él, disparando un rayo con enormes corrientes eléctricas que transportan parte de la carga de la tormenta al suelo. Estos canales de nube a tierra son lo que la mayoría de nosotros imaginamos comúnmente cuando pensamos en los rayos; esos tenedores vivos que golpean la Tierra.
Pero, ¿qué factores limitan el tamaño de estos pernos masivos?
Los investigadores han estado tratando de responder esta pregunta durante décadas. Verticalmente, la extensión de un destello está limitada por la altura de una nube de tormenta, o la distancia desde el suelo hasta su pináculo, que es de aproximadamente 12 millas (20 km) en su punto más alto. Pero horizontalmente, un extenso sistema en la nube ofrece mucho más espacio para jugar.
En 1956, un meteorólogo llamado Myron Ligda demostró esto cuando usó el radar para detectar el rayo más largo que alguien haya registrado en ese momento: un rayo que abarcó 60 millas (100 km).
Luego, en 2007, los investigadores rompieron el récord al identificar un destello sobre el estado de Oklahoma que medía 200 millas (321 km) de largo. El reciente estudio de MacGorman y sus colegas eliminó ese número del parque. La luz emitida por este flash fue tan fuerte que iluminó un área de 26,000 millas cuadradas (67,845 kilómetros cuadrados), calcularon los investigadores. Pero incluso ese destello ahora ha sido superado: otro estudio reciente en la revista JGR Atmospheres describió un destello que abarca 418 millas (673 km).
Tales megaflashes son raros. Pero ahora que tenemos la tecnología para detectarlos, los estamos encontrando con más frecuencia. En lugar de depender solo de sistemas terrestres que usan antenas y radares para detectar rayos, los expertos han comenzado a observarlo desde un punto de vista muy diferente: los satélites. Los dos últimos destellos récord se midieron utilizando una tecnología llamada Geostationary Lightning Mapper, un sensor que está presente en dos satélites que orbitan la Tierra, lo que proporciona una imagen expansiva de los sistemas de tormentas a continuación.
"Ese sistema responde a la luz emitida desde la cima de una nube, por lo que vemos la luz de los relámpagos y luego podemos mapearla, prácticamente en todo este hemisferio", dijo MacGorman.
Combinado con datos de un sistema terrestre llamado Lightning Mapping Array, estos datos satelitales visuales de alta resolución pintaron una imagen de la enorme extensión del rayo en octubre de 2017.
Sin embargo, todavía estamos en la oscuridad sobre exactamente cómo estas enormes iluminaciones eléctricas crecen tanto tiempo. Los investigadores creen que el tamaño de la nube es un factor, porque cuanto más grande es el sistema de nubes, más posibilidades hay de que ocurran relámpagos dentro de él. También se requiere, agrega MacGorman, ciertos "procesos de mesoescala: flujos de viento a gran escala que permiten que el sistema se una para persistir durante mucho tiempo".
Entonces, con el escenario preparado por estas nubes monstruosas, ¿qué está sucediendo realmente dentro de ellas? "Estas megaflashes parecen ser una secuencia continua de descargas en una sucesión muy cercana", dijo Christopher Emersic, investigador que estudia la electrificación de tormentas eléctricas en la Universidad de Manchester, en el Reino Unido ...
Él plantea la hipótesis de que si un sistema de nubes está altamente cargado en un área grande, una serie de descargas puede propagarse a través de él como una línea de fichas de dominó que caen. "Si las fichas de dominó se configuran sin un espacio demasiado grande, uno dispara a otro en una gran serie de derribos. De lo contrario, 'falla' y, en este caso, obtendrá solo un evento de rayo espacial más pequeño en lugar de un megaflash". Emersic le dijo a Live Science.
Cuanto más grande es la nube principal, más oportunidades hay para que la descarga continúe propagándose. "Por lo tanto, por qué los megaflashes podrían, en principio, ser tan grandes como la nube principal, si la estructura de carga fuera propicia", dijo Emersic.
Eso también significa que probablemente haya flashes mucho más grandes de lo que ya hemos visto. "Las tormentas pueden ser más grandes que", dijo MacGorman.
En otras palabras, todavía no sabemos exactamente qué tan grande podría ser el rayo más grande.
A pesar de la imagen apocalíptica que pintan, los megaflashes no son necesariamente más peligrosos que los rayos normales: "Un flash espacialmente extenso no significa necesariamente que lleve más energía", explicó Emersic.
Dicho esto, debido a que los sistemas en la nube de los que se originan son tan vastos, los ataques de megaflash pueden ser difíciles de predecir.
"Tales eventos a menudo pueden conducir a golpes de tierra lejos de la actividad principal del rayo en el núcleo convectivo", dijo Emersic. "Alguien en el suelo podría pensar que la tormenta ha pasado, pero ser sorprendido por una de estas descargas espacialmente extensas aparentemente de la nada".
También es posible que en un mundo en calentamiento, haya un aumento en los tipos de tormentas que dan lugar a megaflashes, dijo Emersic. "Y de manera indirecta, eso puede hacer que las condiciones sean más probables, aumentando así su frecuencia".
Por ahora, sin embargo, los megaflashes no son tan comunes: MacGorman estima que solo representan aproximadamente el 1% de los rayos en general. Sin embargo, investigadores como él seguirán cazando, y sin duda descubriendo, monstruos aún más grandes para que nos maravillamos.
