Un reciente estudio liderado por Toma Oregel-Chaumont, astrofísico del Instituto Federal Suizo de Tecnología (EPFL), ha logrado detectar y medir por primera vez la emisión de rayos X en un tipo particular de relámpago que se desplaza hacia arriba, conocido como destellos positivos ascendentes.
Este fenómeno eléctrico inicia con líderes negativamente cargados en puntos de alta altitud y ascienden en pasos hacia el cielo hasta conectar con una nube de tormenta, transfiriendo una carga positiva hacia el suelo. El descubrimiento de la radiación X asociada podría ser clave para mitigar los daños que los rayos causan alrededor del mundo.
«A nivel del mar, los destellos ascendentes son raros, pero podrían convertirse en el tipo dominante en altitudes elevadas», explica Oregel-Chaumont. «También tienen el potencial de ser más dañinos, pues el rayo permanece en contacto con una estructura durante más tiempo que en un destello descendente, otorgándole más tiempo para transferir la carga eléctrica».
¿Rayos X en el cielo?
La emisión de rayos X es un fenómeno ya conocido en los relámpagos descendentes de nube a tierra y en los relámpagos provocados por cohetes, ambos durante la fase del líder negativo. También ha sido detectada en la fase del líder de los relámpagos negativos ascendentes.
Sin embargo, la detección de rayos X en la fase del líder de cuatro destellos de relámpagos positivos ascendentes desde la Torre Säntis en Suiza, según Oregel-Chaumont y su equipo, ofrece una nueva herramienta para entender el fenómeno.
«El mecanismo exacto por el cual se inicia y propaga un relámpago sigue siendo un misterio. La observación de relámpagos ascendentes desde estructuras altas como la torre Säntis permite correlacionar las mediciones de rayos X con otras cantidades medidas simultáneamente, como observaciones de vídeo de alta velocidad y corrientes eléctricas», escriben.
La observación
La Torre Säntis, utilizada tanto como torre de telecomunicaciones como de estación de monitoreo meteorológico, se eleva 124 metros sobre el Monte Säntis en los Alpes de Appenzell, alcanzando una altura total de 2,502 metros. Esta ubicación la convierte en un blanco ideal para los relámpagos, recibiendo impactos alrededor de 100 veces al año.
Gracias a su altura y la visibilidad clara desde montañas cercanas, es un lugar excelente para grabar y analizar el comportamiento del relámpago. Los investigadores capturaron sus cuatro destellos ascendentes usando cámaras de alta velocidad; uno de los destellos incluso fue grabado a una impresionante velocidad de 24,000 cuadros por segundo.
Estas cámaras les permitieron determinar la diferencia entre los destellos positivos ascendentes que emiten rayos X y aquellos que no lo hacen. La emisión de rayos X es muy breve, desapareciendo dentro del primer milisegundo de la formación del líder, y se correlaciona con cambios muy rápidos en el campo eléctrico, así como con la tasa a la que cambia la corriente.
La información obtenida es también importante desde una perspectiva de ingeniería. Cada vez más estructuras de alta altitud, como turbinas de viento y aeronaves, están construidas de materiales compuestos, que son menos conductivos que metales como el aluminio, por lo que se calientan más, haciéndolos vulnerables a daños por relámpagos ascendentes.
La investigación fue publicada en Scientific Reports.
