Los rayos, pese a ser un fenómeno común y fácil de detectar, son difíciles de estudiar. Una de las razones es la dificultad de predecir cuándo y dónde caerá la descarga. Las estructuras altas atraen más impactos, pero moverlas hasta la trayectoria de una tormenta no es opción. Por eso quienes investigan suelen usar cohetes pequeños que arrastran un hilo fino para provocar la descarga, un método que Electron Impressions replicó recientemente, con más detalles acá.
¿Cómo se carga eléctricamente una tormenta?
La física detrás no es sencilla. Incluso con tiempo despejado existe un campo eléctrico atmosférico sorprendentemente intenso, de unos 100 volts por metro a nivel del suelo. Durante una tormenta eléctrica, en cambio, ese valor puede escalar hasta kilovolts por metro y llegar a invertir su polaridad.
Cuando una corriente ascendente arrastra hacia arriba agua sobreenfriada, cristales de hielo y granizo blando, partículas de hielo formadas cuando el agua sobreenfriada se congela sobre un copo de nieve, el granizo, más pesado, cae en relación con los otros componentes. Al chocar con los cristales de hielo acumula carga negativa, mientras los cristales acumulan carga positiva. A escala de toda la tormenta, esto deja carga positiva cerca del tope de las nubes y carga negativa cerca de la base. El rayo equilibra ese desbalance.
En los relativamente escasos impactos de nube a tierra, la ruptura dieléctrica comienza desde ambos extremos del trayecto, con líderes que ascienden desde el suelo y otros que descienden desde la nube. El hilo que arrastra el cohete crea un líder artificial y, en el mejor caso, dispara una descarga controlada.
¿Qué hace falta para lanzar el cohete?
Para conseguir un impacto de forma consistente, el cohete debe lanzarse justo bajo una región de la nube fuertemente cargada de forma negativa. La intensidad del campo local se mide con un molino de campo eléctrico, un instrumento habitualmente caro que Electron Impressions se las arregló para construir por su cuenta.
El cohete en sí fue impreso en 3D y diseñado para volar bien en condiciones de tormenta. Cargaba una hebra de alambre de cobre delgado enrollada en un carrete plástico, pensado para minimizar el roce y evitar que el hilo se cortara. El ignitor se impermeabilizó para las condiciones de lluvia y se disparó de forma remota mediante un walkie-talkie, por seguridad.
¿Qué pasó cuando por fin cayó el rayo?
Tras muchos intentos, Electron Impressions logró disparar una descarga y registrarla en video. El primer trazo creó un canal de plasma por el que siguieron varios trazos más, lo que indica que la nube probablemente estaba cargada de forma negativa, en concordancia con las mediciones del molino de campo.
El viento desplazó el canal de plasma ligeramente hacia un costado, donde provocó la explosión de un segundo cohete que estaba en el suelo. Ambos sistemas de ignición quedaron destruidos y los restos del cohete nunca aparecieron. La descarga no alcanzó a formar una fulgurita, el tubo de vidrio que se genera cuando el rayo funde la arena, pero sí fracturó el terreno al hervir el agua de forma instantánea.
Tres formas de forzar una descarga
| Método | Ventaja | Límite |
|---|---|---|
| Torre alta instrumentada | Permanente y reutilizable | No se puede mover hacia la tormenta |
| Cohete con hilo de cobre | Dispara la descarga donde se decide | Consumible, se destruye en cada intento |
| Dron con cable conductor | Reutilizable y reposicionable | Exige control de vuelo en tormenta |
Para una réplica más reutilizable, hay grupos de investigación que han experimentado usando drones para provocar rayos. Y hay buenas razones para seguir estudiando el fenómeno: la teoría de la formación de rayos todavía arrastra preguntas abiertas de fondo.
¿Se podría replicar algo así en Chile?
La parte peligrosa del experimento, el cohete y el rayo, es evidentemente inviable fuera de un sitio controlado y con autorización. La parte instrumental, en cambio, es perfectamente replicable en un taller. Un molino de campo eléctrico es esencialmente un electrodo expuesto de forma intermitente por un obturador que gira, y la señal resultante se puede acondicionar y leer con un microcontrolador común, un ESP32 o una Raspberry Pi Pico, sin nada más exótico que un amplificador operacional y un motor de paso.
Vale la pena además el matiz geográfico: la actividad eléctrica no está repartida de forma pareja en el país. La zona central registra muy pocas tormentas eléctricas al año, mientras que el altiplano del norte concentra la mayor parte de las descargas del territorio, sobre todo durante el invierno boliviano, entre diciembre y marzo. Cualquier intento serio de instrumentación en Chile apunta hacia allá, no hacia Santiago.
